CN103796166B - 矿井定位系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种矿井定位系统，包括地面主机、分布于各矿井巷道的电线、为各工作人员配设的便携式通信器；所述电线包括1～2套线路，各套线路包括主干线、分支线；主干线、分支线均包括正极线及负极线；主干线和分支线的正极线、负极线分别等电势；各主干线和分支线上，每隔适当的距离，设置一个插座，该插座的两个插孔分别连接正极线或负极线；插座上还设有防水罩盖；主机包括一个主机功放及一个主机扬声器；通信器包括一个通信麦克风，由该通信麦克风引出两个插脚，对应于插座的两个插孔。该系统工程成本便宜，适合广泛建设，可在发生矿井事故的状况下，使被困人员与地面进行可靠交流，使地面人员准确、及时了解被困人员的具体位置和状况。

Description

矿井定位系统

技术领域

本发明涉及矿井设施领域，特别地，是涉及一种矿井内部的人员定位系统。

背景技术

在矿井作业过程中，在没有进行通信设施建设的基础上，由于电磁屏蔽的问题，井内的工作人员无法采用手持通讯设备与地面直接进行通信。

因此，为了提高工作人员的安全性，通常要求井内配置通信系统，最常见的有井下无线通信转接站、泄漏电缆等；但是，由于该种通信设施投资巨大，导致较多的矿井管理人员为了压缩成本，便放弃配置，由此将井下工作人员陷于十分危险的工作环境；该种情况在较多的私矿、黑矿尤为常见。

另一方面，即便矿井内配置了目前的专业通信系统，尚且存在着难以克服的问题；问题在于：只要是采用无线系统，一旦矿井内发生坍陷等事故，工作人员就极有可能被封堵，封堵后，无线信号也被从塌陷处屏蔽；导致无法对外通信；而采用泄漏电缆的，则也无法探知被困人员的具体位置，仍然会给搜救工作造成巨大困难。

由此可见，目前对于矿井内的人员定位系统，不仅工程成本巨大，而且难以在事故状况下对被困人员进行可靠定位；广大矿井工作人员一直处于十分危险的工作环境。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种矿井定位系统，该系统工程成本便宜，适合广泛建设，并且可以在发生矿井事故的状况下，使被困人员与地面进行可靠地交流，以使地面人员准确、及时地了解被困人员的具体位置与当前状况。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该矿井定位系统包括设于地面的主机、分布于各矿井巷道的电线、为各工作人员配设的便携式通信器；所述电线包括1～2套线路，各套线路包括直接连接在所述主机上的主干线，以及从所述主干线上分流出来的分支线，以及从分支线上再次分流出来的分支线；所述主干线包括正极线及负极线，所述分支线亦包括正极线及负极线；所有所述主干线和分支线的正极线电性连接，负极线电性连接；各所述主干线和分支线上，每隔适当的距离，设置一个插座，该插座的两个插孔分别电性连接正极线或负极线；所述插座上还设有用于防水的罩盖；所述主机至少包括一个主机功放及一个主机扬声器；所述通信器包括一个通信麦克风，由该通信麦克风引出两个插脚，对应于所述插座的两个插孔。

作为优选，所述电线包括1套线路；所述通信器包括相互并联的通信麦克风和通信扬声器；该通信麦克风和通信扬声器并联后引出两个所述插脚，对应于所述插座的两个插孔；所述主机包括两个单元，第一单元包括主机麦克风和第一功放；第二单元包括主机扬声器和第二功放；所述第一功放的输出端与第二功放的输入端并联后，两个并联结点分别电性连接所述的1套线路中相应的正极线或负极线；所述第一功放、第二功放之间设有关联模块，该关联模块实现如下功能：当第一功放具有输入信号时，关闭第二功放，否则开启第二功放。

作为优选，所述电线包括2套线路，且该两套线路并行铺设，且各套线路上，每隔所述的适当的距离，设置一个共同的插座，该插座上的设有两对插孔，各对插孔分别电性连接1套线路；所述通信器包括相互独立的通信麦克风和通信扬声器；该通信麦克风和通信扬声器分别引出一对所述插脚，分别对应于设置在所述插座上的一对插孔；

所述主机包括两个单元，第一单元包括主机麦克风和第一功放；第二单元包括主机扬声器和第二功放；所述主机麦克风、第一功放顺序连接后电性连接至所述通信扬声器所在的那套线路；所述主机扬声器、第二功放顺序连接后电性连接至所述通信麦克风所在的那套线路。

作为优选，各套所述线路中的正极线和负极线为设置在一根护套线中的两根导线，即所述主干线或分支线由护套线构成。

作为优选，所述适当的距离为2m～5m。

作为优选，所述主干线上具有偏置电压，各所述插座的外壳上印制有该插座所处的位置坐标标识；进一步地，各插座的至少一个插脚串接一个指示灯后再连接所述正极线或负极线；该指示灯可在点亮时将所述位置坐标标识照亮。

作为优选，所述主干线上具有偏置电压，所述主机内还设有电流计，各所述插座的至少一个插脚串接一个标识电阻后再连接所述正极线或负极线；各所述插座内的标识电阻的电阻值各不相同；从而当任意一个插座内一对插孔被导通时，在所述主干线上产生对应于该插座的具有唯一性的电流值；这使得在被困人员的通信器丢失、损坏，或者插座上的位置坐标标识磨损、看不清楚时，只需能找到一小段金属丝，将插座上的一对插孔导通，地面人员即可根据主干线上产生的电流信息，确定被困人员的具体位置；更进一步地，所述标识电阻的阻值由三部分构成，第一部分表示插座所在的地底层次号码；第二部分表示插座所在的巷道号码；第三部分表示插座所在的巷道中的深度值。

本发明的有益效果在于：该系统的主体线路只需采用普通护套线即可完成布线；而主要通信设备只采用了功放模块、扬声器、麦克风，其成本极其低廉；由于所述便携式通信器成本极低，从而为给每位工作人员分别配备创造了经济条件；在矿井事故发生时，由于护套线难以受到影响，因此，被困人员可以在任意位置，通过通信器与插座的配合，与地面人员取得联系，从而便于搜救工作，这大大地提高了井下工作人员的安全性。

附图说明

图1是本矿井定位系统中，所述电线在巷道内的分布示意图。

图2是电线中，主干线与分支线之间的具体连接示意图。

图3是一条分支线上的插座分布示意图。

图4是插座的一个实施例的侧向示意图。

图5是主机与通信器的实施例一结构示意图。

图6是主机与通信器的实施例二结构示意图。

图7是主机与通信器的实施例三结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：

本矿井定位系统包括设于地面的主机、分布于各矿井巷道10、101、102、103、104的电线、为各工作人员配设的便携式通信器。

所述电线如图1、图2所示，包括1～2套线路，各套线路包括直接连接在所述主机上的主干线20，以及从所述主干线20上分流出来的分支线201、202、203、204，以及从分支线203‘、203“上再次分流出来的分支线2031‘、2031“；所述主干线20包括正极线20‘及负极线20“，所述分支线亦包括正极线及负极线，如分支线201包括正极线201’、负极线201”，分支线203包括正极线203‘、负极线203“，所有所述主干线和分支线的正极线电性连接，负极线电性连接，即所述主干线、分支线的正极线等电势，所有主干线、分支线的负极线等电势。

各所述主干线和分支线上，每隔适当的距离，设置一个插座；图3所示为分支线201上的插座分布示意图，其中，各插座3的两个插孔分别电性连接正极线201‘或负极线201“。

所述插座3的一个实施例如图4所示，包括基座31，基座31两侧具有线孔310， 电线从该基座31两侧的线孔贯穿基座31，并在基座内部进行接线； 线孔310内周应当设置密封圈，当装配完成时，使线孔内周的密封圈可以压紧电线外皮，保持良好的防水效果。插座3的正面可制成凸台311，使该凸台311与一个防水罩盖312相配合，插座3在非使用状态下，防水罩盖312盖合在凸台311上，使得整个插座处于封闭防水状态，以抵御各种矿井事故，特别是透水事故。

对于所述主机与通信器，需相互匹配，其实施例一如图5所示：所述主机4包括一个主机扬声器42，一个功放41；所述通信器5包括一个通信麦克风53；所述通信麦克风53与主机扬声器42通过所述功放41实现阻抗匹配，该通信麦克风53的语音输入经由该功放41放大后，从该主机扬声器42输出。

在该实施例一中，所述电线仅包括1套线路，所述通信麦克风53的两个接线端分别引出一个插脚，对应于分布在该套线路上的插座的两个插孔；当通信器5插入任一插座后，通信器5、电线、主机4即构成了一个单向语音电路。

所述主机4与通信器5的实施例二如图6所示：主机4与通信器5之间仍然采用1套线路。

所述通信器5包括相互并联的通信麦克风53和通信扬声器52；该通信麦克风53和通信扬声器52并联后引出两个所述插脚，对应于所述插座3的两个插孔。

所述主机4包括两个单元，第一单元包括主机麦克风43和第一功放411；第二单元包括主机扬声器42和第二功放412。

所述第一功放411的输出端与第二功放412的输入端并联后，两个并联结点分别电性连接所述的1套线路中相应的正极线或负极线；所述第一功放411、第二功放412之间设有关联模块400，该关联模块实现如下功能：当第一功放411具有输入信号时，关闭第二功放412，否则开启第二功放412。

在该实施例二中，当主机麦克风43进行工作时，即第一功放411具有输入信号时，由于第二功放关闭，故第一功放411的输出只能通过所述的1套线路传递至通信器5，并通过通信扬声器52输出声音；而当所述通信麦克风53进行工作时，对于通信扬声器52而言，由于没有功放模块，故而没有或者仅有微弱的输出，对于主机扬声器42而言，通信麦克风53的输入信号经由第二功放412的放大，从而获得明亮的声音输出。

在实施例二中，通过1套线路实现了主机4与通信器5之间的双向语音通信；但无法实现双向语音的同时传输，即主机麦克风43和通信麦克风53不能同时工作，但也基本满足了矿井事故中的通信需求；另外，需要指出的是，将目前的双向语音通信系统，运用于本发明的线路系统中，即仅仅基于现有技术，改变主机内部的结构以及通信器内部的结构，而利用本发明中的主机、电线、插座、通信器构成的基本结构布局实现双向通信的，均不能认为是对本发明作出实质性的改进，应当属于本发明的构思范围之内。

所述主机4与通信器5的实施例三如图7所示：所述主机4与通信器5之间采用了2套线路。

该2套线路并行铺设，且各套线路上，每隔所述的适当的距离，设置一个共同的插座，该插座上的设有两对插孔，各对插孔分别电性连接1套线路；所述通信器5包括相互独立的通信麦克风53和通信扬声器52；该通信麦克风53和通信扬声器52分别引出一对所述插脚，分别对应于设置在所述插座3上的一对插孔。

所述主机4包括两个单元，第一单元包括主机麦克风43和第一功放411；第二单元包括主机扬声器42和第二功放412。

所述主机麦克风43、第一功放411顺序连接后电性连接至所述通信扬声器52所在的那套线路；所述主机扬声器42、第二功放412顺序连接后电性连接至所述通信麦克风53所在的那套线路。

该实施例三，也即是，主机4与通信器5之间的双向语音通信分别由1套线路所承载；这样可以准确实现主机麦克风43、通信麦克风53、主机扬声器42、通信扬声器52的同时工作，且互不干扰。

对于上述的各实施例，各套所述线路中的正极线和负极线可以采用设置在一根护套线中的两根导线，即所述主干线或分支线由护套线构成。

各相邻插座3之间的距离为2m～5m。

除了上述的各实施例外，还可以对本发明进行如下的优化设计：

所述主干线上加载偏置电压，各所述插座3的外壳上印制有该插座所处的位置坐标标识，各插座的至少一个插脚串接一个指示灯后再连接所述正极线或负极线；该指示灯可在点亮时将所述位置坐标标识照亮；这样，当矿井事故发生时，被困人员处于黑暗中时，只要将通信器5插在插座3上，所述指示灯即被点亮，并照亮所述坐标标识，从而使被困人员可以向地面主机反馈明确的被困位置，极大地便利了救援工作。

另外，在所述主干线上加载偏置电压后，还可以在所述主机4内还设置电流计，而各所述插座3的至少一个插脚串接一个标识电阻后再连接所述正极线或负极线；各所述插座内的标识电阻的电阻值各不相同；从而当任意一个插座内一对插孔被导通时，在所述主干线上产生对应于该插座的具有唯一性的电流值；这使得在被困人员的通信器丢失、损坏，或者插座上的位置坐标标识磨损、看不清楚时，只需能找到一小段金属丝，将插座上的一对插孔导通，地面人员即可根据主干线上产生的电流信息，确定被困人员的具体位置；所述标识电阻的阻值可由三部分构成，第一部分表示插座所在的地底层次号码；第二部分表示插座所在的巷道号码；第三部分表示插座所在的巷道中的深度值。

本矿井定位系统的主体线路只需采用普通护套线即可完成布线；而主要通信设备只采用了功放模块、扬声器、麦克风，其成本极其低廉；由于所述便携式通信器成本极低，从而为给每位工作人员分别配备创造了经济条件；在矿井事故发生时，由于护套线难以受到影响，因此，被困人员可以在任意位置，通过通信器与插座的配合，与地面人员取得联系，从而便于搜救工作，这大大地提高了井下工作人员的安全性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种矿井定位系统，该矿井定位系统包括设于地面的主机（4）、分布于各矿井巷道的电线、为各工作人员配设的便携式通信器（5）；所述电线包括1～2套线路，各套线路包括直接连接在所述主机上的主干线（20），以及从所述主干线（20）上分流出来的分支线（201、202、203、204），以及从分支线（203）上再次分流出来的分支线（2031‘、2031“）；所述主干线包括正极线（20’）及负极线（20”），所述分支线亦包括正极线（201‘、203“）及负极线（201”、203“）；所有所述主干线和分支线的正极线电性连接，负极线电性连接；各所述主干线和分支线上，每隔适当的距离，设置一个插座（3），该插座的两个插孔分别电性连接正极线或负极线；所述插座上还设有用于防水的罩盖（310）；所述主机（4）至少包括一个主机功放（41）及一个主机扬声器（42）；所述通信器（5）包括一个通信麦克风（53），由该通信麦克风引出两个插脚，对应于所述插座（3）的两个插孔；当所述通信器（5）插入任一插座后，该通信器（5）与电线、主机构成一个语音电路。

2.根据权利要求1所述的矿井定位系统，其特征在于：所述电线包括1套线路；所述通信器（5）包括相互并联的通信麦克风（53）和通信扬声器（52）；该通信麦克风（53）和通信扬声器（52）并联后引出两个所述插脚，对应于所述插座（3）的两个插孔；所述主机（4）包括两个单元，第一单元包括主机麦克风（43）和第一功放（411）；第二单元包括主机扬声器（42）和第二功放（412）；所述第一功放（411）的输出端与第二功放（412）的输入端并联后，两个并联结点分别电性连接所述的1套线路中相应的正极线或负极线；所述第一功放（411）、第二功放（412）之间设有关联模块（400），该关联模块实现如下功能：当第一功放（411）具有输入信号时，关闭第二功放（412），否则开启第二功放（412）。

3.根据权利要求1所述的矿井定位系统，其特征在于：所述电线包括2套线路，且该两套线路并行铺设，且各套线路上，每隔所述的适当的距离，设置一个共同的插座（3），该插座上的设有两对插孔，各对插孔分别电性连接1套线路；所述通信器（5）包括相互独立的通信麦克风（53）和通信扬声器（52）；该通信麦克风（53）和通信扬声器（52）分别引出一对所述插脚，分别对应于设置在所述插座（3）上的一对插孔；

所述主机（4）包括两个单元，第一单元包括主机麦克风（43）和第一功放（411）；第二单元包括主机扬声器（42）和第二功放（412）；所述主机麦克风（43）、第一功放（411）顺序连接后电性连接至所述通信扬声器（52）所在的那套线路；所述主机扬声器（42）、第二功放（412）顺序连接后电性连接至所述通信麦克风（53）所在的那套线路。

4.根据权利要求1～3中任意一项所述的矿井定位系统，其特征在于：各套所述线路中的正极线和负极线为设置在一根护套线中的两根导线，即所述主干线或分支线由护套线构成。

5.根据权利要求1所述的矿井定位系统，其特征在于：所述适当的距离为2m～5m。

6.根据权利要求1～3中任意一项所述的矿井定位系统，其特征在于：所述主干线上具有偏置电压，各所述插座（3）的外壳上印制有该插座所处的位置坐标标识。

7.根据权利要求6所述的矿井定位系统，其特征在于：各插座（3）的至少一个插脚串接一个指示灯后再连接所述正极线或负极线；该指示灯可在点亮时将所述位置坐标标识照亮。

8.根据权利要求1～3中任意一项所述的矿井定位系统，其特征在于：所述主干线上具有偏置电压，所述主机（4）内还设有电流计，各所述插座（3）的至少一个插脚串接一个标识电阻后再连接所述正极线或负极线；各所述插座内的标识电阻的电阻值各不相同；使得当任意一个插座内一对插孔被导通时，在所述主干线上产生对应于该插座的具有唯一性的电流值。

9.根据权利要求1~3中任意一项所述的矿井定位系统，其特征在于：所述主干线上具有偏置电压，所述主机（4）内还设有电流计，各所述插座（3）的至少一个插脚串接一个标识电阻后再连接所述正极线或负极线；各所述插座内的标识电阻的电阻值各不相同；使得当任意一个插座内一对插孔被导通时，在所述主干线上产生对应于该插座的具有唯一性的电流值。

10.根据权利要求9所述的矿井定位系统，其特征在于：所述标识电阻的阻值由三部分构成，第一部分表示插座所在的地底层次号码；第二部分表示插座所在的巷道号码；第三部分表示插座所在的巷道中的深度值。