CN103200220A - 矿山双向透地通讯/应急救援指挥调度通讯系统和设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种矿山双向透地通讯/应急救援指挥调度通讯系统,包括多个位于至少一条地下巷道两端的地下双向透地通讯设备,多个位于地上与所述地下双向透地通讯设备垂直对应设置的地上双向透地通讯设备,和多个位于地下的接入点设备,所述多个地上双向透地通讯设备通过光纤网络与应急救援指挥调度通讯系统控制中心相连接,所述多个地下双向透地通讯设备通过以太网光纤网络相互连接,所述多个接入点设备与所述多个地下双向透地通讯设备连接,所述多个接入点设备通过无线传输方式与手机和电话语音终端或传感器通讯,设置在地上与地下的多个双向透地通讯设备可实现、完成地面应急指挥调度通讯中心与井下多个救生舱或避难硐室进行双向语音通讯。
Description
技术领域
本发明涉及一种矿山双向透地通讯/应急救援指挥调度通讯系统和设备。
背景技术
矿山透地无线通信一直是世界难题,地下无线电波传播引起的信号衰落和损耗很严重,信道条件的变化也较大,因此通过大地信道传输数据与通过其它媒质传输有很大差异。煤矿生产是地下作业,空间狭窄,工作环境恶劣,时刻都有发生事故的可能性,事故发生后应及时、尽快进行抢救。但过去由于调度、通信手段的限制,在事故发生后由于在我国矿山使用的所有有线、无线通讯设备在矿难时由于巷道塌方等现象使得通讯中断,使得事故发生地点巷道里面的人无法与外界通讯造成抢险救灾不及时,不能把事故的影响和损失降到最低。矿井双向透地通信系统是彻底解决抢险、救灾的最有效途径,但是由于矿井其环境的特殊性使得矿井透地通信系统实现起来有一定难度。地下无线通信是利用电波在地层中的传播来实现的,充分开发利用地层这一非空间资源实现煤矿地下无线通信是一项极有前途的新技术。由于地下无线电通信技术自身的特点和潜力有待我们进一步实验研究,丰富其理论,利用新的通信方法迅速提高我国煤矿通信技术水平。
目前在美国、加拿大、澳大利亚等国一些发达的国家他们也只有单向透地通讯系统,就是地面向矿山井下巷道的矿工单向数字通讯而井下的矿工无法向上通讯,这种单方向通讯方式是不能满足我国矿山通讯的需求。因此,目前需要一种能够支持双向透地通讯及应急救援指挥调度的通讯系统。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种矿山双向透地通讯/应急救援指挥调度通讯系统和设备。
一种矿山双向透地通讯/应急救援指挥调度通讯系统,包括多个位于至少一条地下巷道两端的地下双向透地通讯设备,多个位于地上与所述地下双向透地通讯设备垂直对应设置的地上双向透地通讯设备,和多个位于地下的接入点设备,所述多个地上双向透地通讯设备通过光纤网络与控制中心相连接,所述多个地下双向透地通讯设备通过光纤网络相互连接,所述多个接入点设备与所述多个地下双向透地通讯设备连接,所述多个接入点设备通过无线传输方式与手机和/或传感器通信。
一种矿山双向透地通讯系统及设备,包括接收天线、发送天线、信号接收器、信号放大器、带通滤波器、模数转换器、数模转换器、数字信号处理器、光电转换器、电光转换器、媒体输入装置和媒体输出装置,所述接收天线、信号接收器和模数转换器依序相电连接,所述发送天线、信号放大器、数模转换器依序相电连接,所述数字信号处理器连接到所述模数转换器和数模转换器,所述模数转换器分别还连接到所述电光转换器和媒体输出装置,所述数模转换器分别还连接到所述光电转换器和媒体输入装置。
本发明的积极效果是:本发明的透地通讯系统是可用于我国煤矿及其它非煤矿山研制制作的矿山遇险/遇难后矿工人员救助的通讯系统及设备,平时也可以做生产指挥调度通讯、各种气体数据、传感器数据及无线WIFI语音通话传输,保证数据传输的可靠性、安全性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案,下面将对本发明描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1是本发明实施例提供的一种矿山双向透地通讯/应急救援指挥调度通讯系统的示意图。
图2是图1中矿山双向透地通讯设备的模块示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
请参照图1,图1是本发明实施例提供的一种矿山双向透地通讯/应急救援指挥调度通讯系统的模块示意图。本实施例中的矿山双向透地通讯/应急救援指挥调度通讯系统包括:多个位于至少一条地下巷道两端的地下双向透地通讯设备,多个位于地上与所述地下双向透地通讯设备垂直对应设置的地上双向透地通讯设备,和多个位于地下的接入点设备,所述多个地上双向透地通讯设备通过光纤网络与控制中心相连接,所述多个地下双向透地通讯设备通过光纤网络相互连接,所述多个接入点设备与所述多个地下双向透地通讯设备连接,所述多个接入点设备通过无线传输方式与手机和/或传感器通信。
所述光纤网络包括相互连接的光纤和光交换机,所述控制中心包括气体及传感器监控中心、IP-PBX交换机中心和应急调度通讯中心中的一个或多个、所述无线传输方式为WIFI,所述手机为WIFI手机,所述电话语音终端,所述传感器包括至少一个单种气体检测传感器或多种气体检测功能的复合型传感器。
当无矿难事故正常工作时,所述手机和所述电话语音终端/或传感器通过地下光纤网络及所述多个接入点设备连接到IP-PBX交换机或气体及传感器监控中心;当矿难事故发生且至少一个所述接入点设备遭到破坏时,所述手机通过邻近的尚未被破坏的至少一个所述接入点、地下双向透地通讯设备和它垂直对应的地上双向透地通讯设备经地上光纤网络连接到应急调度通讯中心。当矿难发生时及以后,所述WIFI手机通过语音或短信、所述电话语音终端经矿山救援智能快捷信息编码经双向透地通讯网络及地上光纤网络与井上的应急指挥调度通讯中心通话。
下面对图1的矿山双向透地通讯/应急救援指挥调度通讯系统的实现方式进行具体的举例介绍。
双向透地通讯系统辐射的超低频电磁波信号,这种频率的电磁波信号可以穿透地表岩石能够与地下600米以下的位置进行语音及数字通信,这种无线链路的专用协定和调制方法可以抗噪声、自顺应,可以在恶劣的情形下传输数据。而且不被噪声和牢固的岩石干扰,系统无线链路的协议和调制方式可以容忍噪声,自我调节适用于可靠的数据传输,不受噪声和地理岩层的困扰,特别适合于井下环境,(地面噪声也可以忽略不计)简而言之使用键盘就可编辑和传输信息
上述透地通讯系统在信号的输入端即中文短信数据信号为待传送的原始信号,先由数字信号处理器完成数字编码及扩频调制将编码信号变成正选波信号经功率放大器完成对信号的放大再经天线将信号发出去!在信号的接收端天线将信号接入信号接收电路经低噪声放大与选频带通滤波器处理后送至扩频解调器完成扩频的解调以及对编码的解码还原成原始信号即中文短信信号,再将中文短信信号变成语音信号放出
透地通讯垂直通讯距离600米,如加入中继通讯距离可达到1200米。矿井下面的每条巷道两端分别布放有双向透地通讯设备,同一条巷道的中间每隔500米距离布有一台AP基站,另外有两种无线终端设备。其中一种终端设备为WIFI手机,功率50mW,传输距离250米,WIFI手机与AP基站之间传输的数据内容是文本信息和语音,AP基站经光缆连接到透地通讯设备,数据再经透地通讯设备上传至矿井上面的双向透地通讯设备再经地上光纤网络连接到应急调度中心。另一种终端设备为具有五种气体检测功能的复合型传感器,可将采集到的气体参数以无线方式传输给AP设备,然后再经光缆传输给巷道端部的透地通讯设备,最后传输给矿井上面的数据监控中心。
在正常的生产情况下,井下巷道的手机间通讯是通过已经安装好的无线WIFI网络,经由地面的IP-PBX交换网络完成!而当矿难发生时,原来的光纤网络中某个或者某些AP节点会遭到破坏,导致两个WIFI手机之间的路由被破坏掉从而不能按原来的IP-PBX包交换方式维持有效通讯。此时如果在被破坏的节点附近两边,只要任一方向没有被破坏的AP节点就能与透地通讯设备保持正常的连接,那么WIFI手机就可以与应急救援调度中心进行短信通讯或语音通讯!从而保障救援工作的通讯畅通!极大限度减少人员的伤亡!
整个系统无论多么庞大每个时间只有一对用户在通话,只有指挥中心行驶话语权、掌管通讯指挥权、
调度全矿区紧急抢险救援;中心可以广播讲话、可以寻找某一个人、某个WIFI通讯机号码、某个透地通讯点、某个救生仓或避难硐室通话,
井下的任何人要求通话必须申请得到确认后即可通话,我们这套透地通讯系统是专门为我国煤矿及其它非煤矿山研制制作的矿山遇险/遇难后矿工人员救助的通讯系统设备。平时可以做生产指挥调度通讯、各种气体数据、传感器数据的WIFI无线传输,保证数据传输的可靠性、安全性,
请参照图2,图2是图1中地下双向透地通讯设备的模块示意图。该地下双向透地通讯设备,即矿山双向透地通讯设备,包括接收天线、发送天线、信号接收器、信号放大器、带通滤波器、
模数转换器、数模转换器、数字信号处理器、光电转换器、电光转换器、媒体输入装置和媒体输出装置,所述接收天线、信号接收器和模数转换器依序相电连接,所述发送天线、信号放大器、数模转换器依序相电连接,所述数字信号处理器连接到所述模数转换器和数模转换器,所述模数转换器分别还连接到所述电光转换器和媒体输出装置,所述数模转换器分别还连接到所述光电转换器和媒体输入装置。
所述媒体输入装置包括短信输出单元和语音输出单元;所述媒体输出装置包括语音输入单元和短信输入单元。所述语音输出单元用于将所述短信输出单元输出的文字转化为语音播报;所述短信输入单元用于将语音输入单元接收到的语音进行识别,转换为对应的文字。
下面对该地下双向透地通讯设备的实现方式进行具体的举例介绍。
双向透地通讯信号接收
1、接收天线:采用有铁心或磁芯的线圈绕制而成,或者空心线圈绕制而成,实现信号的接收;空心线圈除作为信号接收用外,还可以作为信号发射天线
2、特种电磁波发射天线;由于窜透地通讯必须是超低频率的信号,其中频率的波长非常的长所以发射天线应具有特殊的长度及特特殊形状只有这样超低频信号与天线的匹配才能达到最匹配、
3、微小信号接收/放大;采用高灵敏度电磁波接收及甚低频抗干扰接收技术,信号放大电路采用高精度的前置信号放大器将接收天线获得的微弱信号进行放大后,再利用AGC自动增益放大电路进行信号幅值的放大与消减,实现稳定的信号输出。
4、带通滤波器:对信号放大电路输出的信号进行滤波,剔除远离有效信号的频谱及各种杂音信号的频谱,但有效信号附近的信号要保留。
5、模数转换器及数字信号处理器:数字信号处理器通过控制模数转换器,实现对带通滤波器电路输出端的采集;经过傅里叶或小波等数学方法计算,分析出有效特征频率;多种频率代表不同的信息,实现信号的稳妥接收;
6、中文短信显示:经过模数转换器及数字信号处理器处理的有效信息就是通过我们透地通讯系统传输的通讯信息经中文短信显示出来提供给接收方观看其对方发信的内容,
7、语音输出:在接收中文短信的同时如需要听到中文短信的内容可将接收端短信的信息内容经语音变换器翻译成语音播放出语音声音,
8、矿难应急指挥调度通讯:矿山平时正常无线wifi通讯系统在矿难时由于巷道塌方或其它原因造成通讯网络供电、通讯网络中断造成井下wifi手机与井上的ip-pbx通讯中断,此时井下原来的wifi通讯网络经光钎与透地双向通讯系统相连,由于透地通讯系统它不受矿难及其各种灾难的影响照样保障通讯的畅通,所以井下的wifi手机经矿山救援智能快捷信息编码经双向透地通讯网络与井上的应急指挥调度通讯中心通话,保证应急救援工作正常进行!
双向透地通讯信号发送
1、中文短信发送:键盘输入汉字再经变换将汉字码变为可传输的数据信息再经数字信号处理器处理使用智能快捷信息编码技术将数据传到数模转换器处理,
2、语音发送:讲话的人手持话筒讲话,语音进入语音识别系统将语音变为中文短信数据信息延后按照中文短信方式发送,
3、矿难应急指挥调度通讯;矿山平时正常无线wifi通讯系统在矿难时由于巷道塌方或其它原因造成通讯网络供电、通讯网络中断造成井下wifi手机与井上的ip-pbx通讯中断,此时井下原来的wifi通讯网络经光钎与透地双向通讯系统相连,由于透地通讯系统它不受矿难及其各种灾难的影响照样保障通讯的畅通,所以井下的wifi手机经矿山救援智能快捷信息编码经双向透地通讯网络与井上的应急指挥调度通讯中心通话,保证应急救援工作正常进行!此时井下wifi手机使用中文短信的方式经透地通讯网络与应急指挥调度通讯中心通话!
4、数模转换器及数字信号处理器:由数字信号处理器采周数字合成技术,将所需要发送的信息变为对应的频率信号进行拟合,变为离散的数字量输出到数模转换器将携带有效信号的数字量转换成模拟信号,送到输出放大器。
输出放大器:驱动发射天线,实现信号的发射。
为了举例说明本发明的实现,描述了上述的具体实施方式。但是本发明的其他变化和修改,对于本领域技术人员是显而易见的,在本发明所公开的实质和基本原则范围内的任何修改/变化或者仿效变换都属于本发明的权利要求保护范围。
Claims (7)
1.一种矿山双向透地通讯/应急救援指挥调度通讯系统,其特征在于,包括:
多个位于至少一条地下巷道两端的地下双向透地通讯设备,多个位于地上与所述地下双向透地通讯设备垂直对应设置的地上双向透地通讯设备,和多个位于地下的接入点设备,所述多个地上双向透地通讯设备通过光纤网络与控制中心相连接,所述多个地下双向透地通讯设备通过光纤网络相互连接,所述多个接入点设备与所述多个地下双向透地通讯设备连接,所述多个接入点设备通过无线传输方式与手机和电话语音终端或传感器通信。
2.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述光纤网络包括相互连接的光纤和光交换机,所述控制中心包括气体及传感器监控中心、IP-PBX交换机中心和应急救援指挥调度通讯中心中的一个或多个、所述无线传输方式为WIFI手机和电话语音终端,所述传感器包括至少一个单种气体检测传感器或多种气体检测功能的复合型传感器。
3.根据权利要求1或2所述的系统,其特征在于,当无矿难事故正常工作时,所述手机和端或传感器通过巷道光纤通讯网络及所述多个接入点设备及通讯设备连接到IP-PBX交换机或气体及传感器监控中心;当矿难事故发生且至少一个所述接入点设备遭到破坏时,所述手机及电话语音终端通过邻近的尚未被破坏的至少一个所述接入点及地下双向透地通讯设备和它垂直对应的地上双向透地通讯设备经地上光纤以太网络连接到应急调度通讯中心,实现和完成应急救援指挥调度通讯。
4.根据权利要求3所述的系统,其特征在于,当矿难事故发生时,所述WIFI手机通过语音或短信方式、电话语音终端通过矿山救援智能快捷信息编码经双向透地通讯网络与井上的应急指挥调度通讯中心通话,井下设置的救生仓或避难硐室通过设置在救生仓或避难硐室的电话语音终端及地下双向透地通讯系统及设备与其垂直对应的地上双向透地通讯系统及设备通讯,在经过地上光纤以太网络完成和实现井下救生仓或避难硐室与井上的应急指挥调度通讯中心通话。
5.一种矿山双向透地通讯系统及设备,其特征在于,包括:
接收天线、发送天线、信号接收器、信号放大器、带通滤波器、模数转换器、数模转换器、数字信号处理器、光电转换器、电光转换器、媒体输入装置和媒体输出装置,所述接收天线、信号接收器和模数转换器依序相电连接,所述发送天线、信号放大器、数模转换器依序相电连接,所述数字信号处理器连接到所述模数转换器和数模转换器,所述模数转换器分别还连接到所述电光转换器和媒体输出装置,所述数模转换器分别还连接到所述光电转换器和媒体输入装置。
6.根据权利要求5所述的设备,其特征在于,所述媒体输入装置包括短信输出单元和语音输出单元;所述媒体输出装置包括语音输入单元和短信输入单元。
7.根据权利要求6所述的设备,其特征在于,所述语音输出单元用于将所述短信输出单元输出的文字转化为语音播报;所述短信输入单元用于将语音输入单元接收到的语音进行识别,转换为对应的文字。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20130710 |