CN104486798B - 一种基于Mesh网络技术的矿用应急救援通讯方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于Mesh网络技术的矿用应急救援通讯方法，其特征是：包括以下步骤：以Mesh路由器为基础组成通讯网络，各个Mesh路由器之间通过Mesh协议组网，动态、自动建立网状无线链接；根据Mesh路由器的距离进行传输，如果最近的Mesh路由器拥堵，根据各个Mesh路由器的流量，选择流量最小的Mesh路由器进行传输数据包；Mesh路由器连接矿用本安型摄像仪采集视频图像信息，连接矿用移动终端进行语音通讯。本发明组网灵活方便，可以大大减少网络基础建设成本。

Description

一种基于Mesh网络技术的矿用应急救援通讯方法
技术领域
本发明涉及一种基于Mesh网络技术的矿用应急救援通讯方法。
背景技术
目前煤矿的通讯联通系统已经由传统的语音电话(防爆电话)演变成基于网络的有线和无线通讯方式，通讯的内容也有传统的语音发展成如视频监控、环境监测、自动控制等数据业务，以便于进行协同作业，以及在出现灾害或其他紧急事件的时候，方便相关人员快速进行通讯，组织快速救援与撤离，以达到提高生产效率，减少事故的目的。现有的蜂窝网络因为其较大的部署开销，不能满足煤矿行业对此的需求。因此，现有的煤矿井下无线通讯多为基于依靠以太网相连的多个单跳无线基站的通讯系统。该系统的缺点是，每个无线基站的覆盖范围有限，且受限于煤矿井下地形特征，完全采用有线以太网部署整个井下区域，费用开销大。
无线网状网(Mesh)的出现可有效解决当前基于单跳无线基站的不足。无线网状网由多个Mesh路由组成。无线路由器之间可通过无线相互通讯，并可以与无线网关节点多跳相连。在实际部署中，只需要将无线网关节点与以太网以有线的方式互联，无线路由器可灵活的部署在井下巷道内，不受井下布线的限制。在矿下开辟新的巷道或采掘面不断向前推进时，无线路由器可很方便的进行位置的重新配置，减少重新布线的开销。同时，无线网状网的多信道多天线技术，可有效增加网络的吞吐率，减少延迟，其无缝漫游技术又可以使用户在井下移动时，时刻保持通话的连续性，这些都将有效提升井下通讯的质量。
发明内容
本发明为了解决上述问题，提出了一种基于Mesh网络技术的矿用应急救援通讯方法，该通讯方法利用到Mesh网络的无中心和自组织的特性，实现无线网状网技术(Mesh)在煤矿井下的应用，有效解决煤矿特殊地形有线网络布线困难及有线网络布线费用大的问题。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种基于Mesh网络技术的矿用应急救援通讯方法，包括以下步骤：
(1)以Mesh路由器为基础组成通讯网络，各个Mesh路由器之间通过Mesh协议组网，动态、自动建立网状无线链接；
(2)根据Mesh路由器的距离进行传输，如果最近的Mesh路由器拥堵，根据各个Mesh路由器的流量，选择流量最小的Mesh路由器进行传输数据包；
(3)Mesh路由器连接矿用本安型摄像仪采集视频图像信息，连接矿用移动终端进行语音通讯。
所述步骤(2)中，Mesh路由器基于无线Mesh节点网络信道与天线分配和资源调度算法，用于实现根据周围环境灵活调节Mesh网络路由协议和移动节点漫游协议，最终实现无线Mesh路由器基站的负载均衡，保证通讯质量。
Mesh路由器连接矿用本安型摄像仪和移动终端，接收采集的煤矿井下数据信息，根据周围环境自动选择最优路径传输，最终进入到工业以太网，通过调度平台或者各种接收终端进行查看。
所述步骤(1)中，各个Mesh路由器组成分布式的组网结构，其中任何一个Mesh路由器与其他网络相连，实现整个Mesh网络与其它网络相连。
所述步骤(1)中，Mesh路由器具有移动性，保持传输数据的连续性。
所述煤矿井下数据信息，包括视频和通话数据。
所述步骤(1)中，任意两个Mesh路由器之间通过Mesh协议快速组网，Mesh路由器与井下无线通讯设备之间通过WiFi无线连接并进行通信，以实现无线通讯功能。
所述步骤(2)中，如果最近的Mesh路由器由于流量过大而导致拥塞的话，那么数据自动重新路由到一个通信流量最小的临近Mesh路由器进行传输。
本发明的工作原理为：采用分布式的组网结构，即任何一个Mesh路由器与其他网络(以太网)相连，就可实现整个Mesh网络与其他网络(以太网)相连；Mesh路由器具有移动性，可以保持传输数据(视频和通话数据)连续性，这些适应了煤矿下复杂的地形，免去了布线的困难，可以实时进行通讯，是一种非常实用的矿用应急救援通讯方法。
本发明的有益效果为：
(1)符合GB3836-2010标准，采用本质安全型设计；采用IP摄像头，网络延伸到哪里就可以观察到现场环境；
(2)语音支持对讲和脱网通讯，可以随时保持通话；
(3)采用高度集成的数字设计，结构紧凑、体积小、重量轻；
(4)采用很强的抗干扰能力和抗冲击外形设计；采用很灵活的固定方式，可以手提、放在背包、固定安放等；
(5)大带宽，大吞吐量，保证语音视频流畅传输，保证多跳数据稳定，适合煤矿井下复杂的环境使用；
(6)组网灵活方便，可以大大减少网络基础建设成本。
附图说明
图1为本发明的结构原理图；
图2为本发明的实施例结构原理图。
具体实施方式：
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
一种基于Mesh网络技术的矿用应急救援通讯装置，包括矿用本安型摄像仪和矿用本安型通讯仪，所述矿用本安型摄像仪和矿用本安型通讯仪连接，所述矿用本安型通讯器包括Mesh路由器和电源；
Mesh路由器包括壳体、Mesh模块、电池电路板和天线，其中，Mesh模块、电池电路板、电源设置于壳体内部，电源提供动力源，电源连接电池电路板，Mesh模块连接电池电路板，用于实现无线Mesh节点网络信道与天线分配和资源调度的Mesh模块连接内置天线，通过内置天线与移动终端连接，壳体上设有天线，通过天线与其他矿用应急救援通讯装置连接，实现无线信号的传输；
矿用本安型摄像仪包括IP摄像头，采集矿内视频。
矿用本安型摄像仪，包括壳体，壳体内设置摄像头组件，摄像头组件后端设置有镜片，镜片通过玻璃片密封垫与壳体连接，摄像头组件连接线缆，线缆通过锁紧螺母和密封垫固定。
MESH模块用于实现无线Mesh节点网络信道与天线分配和资源调度，根据周围环境调节Mesh网络路由协议和移动节点漫游协议，实现无线MESH路由器的负载均衡。
电源为便携式电源，给通讯仪实时供电，方便应急救援通讯装置的移动。
电池电路板连接电源，对电源进行充放电，进行电池均衡。
应急救援通讯装置之间通过天线传输。
如图1所示，一种应急救援通讯系统，包括：
多个基于Mesh路由器的矿用本安型通讯仪，彼此通过Mesh协议组网，
与矿用本安型通讯仪连接并采集视频图像的的矿用本安型摄像仪，
与矿用本安型通讯仪连接并进行通信的井下无线通讯设备，
用于提供无线网络的矿用本安型无线基站，
矿用本安型无线基站与矿用本安型交换机连接，矿用本安型交换机连接工业以太网。
矿用本安型通讯仪与移动终端连接，接收矿用WiFi手机采集的语音信号和矿用本安型摄像仪采集的视频信号。
矿用本安型通讯仪之间动态地、自动地建立网状的无线链接，数据包根据各个矿用本安型通讯仪的流量大小，自动通过流量最小的矿用本安型通讯仪进行传输。
如2图所示，矿用本安型通讯仪与WiFi手机通过无线WiFi连接，实现语音信号传输，若干矿用本安型通讯仪通过Mesh协议实现无线信号连接，可随时组成Mesh网络，实现矿用WiFi手机采集的语音信号和矿用本安型摄像仪采集的视频信号的传输。
任意两个矿用本安型通讯仪之间通过Mesh协议快速组网，矿用本安型通讯仪与井下无线通讯设备(矿用WiFi手机和矿用本安型无线基站等)之间通过WiFi无线连接并进行通信，以实现无线通讯功能。矿用本安型摄像仪可将采集到的视频图像信息通过Mesh网络传输，通过PC机或者其他终端可随时查看，实现视频图像的实时传输功能。
各矿用本安型通讯仪之间可以动态地、自动地建立网状的无线链接，超越了传统无线网络的拓扑结构，非常适合临时组网和快速组网等场景下的使用。如果最近的矿用本安型通讯仪由于流量过大而导致拥塞的话，那么数据可以自动重新路由到一个通信流量较小的临近Mesh路由器进行传输。依此类推，数据包还可以根据网络的情况，继续路由到与之最近的下一个Mesh路由器进行传输，直到最终目的地为止。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (5)

1.一种基于Mesh网络技术的矿用应急救援通讯方法，其特征是：包括以下步骤：
（1）以Mesh路由器为基础组成通讯网络，各个Mesh路由器之间通过Mesh协议组网，动态、自动建立网状无线链接；
（2）根据 Mesh路由器的距离进行传输，如果最近的Mesh路由器拥堵，根据各个Mesh路由器的流量，选择流量最小的Mesh路由器进行传输数据包；
（3）Mesh路由器连接矿用本安型摄像仪采集视频图像信息，连接矿用移动终端进行语音通讯；Mesh路由器与矿用本安型无线基站之间无线通信，矿用本安型无线基站与矿用本安型交换机连接，矿用本安型交换机连接工业以太网；
所述步骤（1）中，任意两个Mesh路由器之间通过Mesh协议快速组网，Mesh路由器与井下无线通讯设备之间通过WiFi无线连接并进行通信，以实现无线通讯功能；
所述步骤（2）中，Mesh路由器基于无线Mesh节点网络信道与天线分配和资源调度算法，用于实现根据周围环境灵活调节Mesh网络路由协议和移动节点漫游协议，最终实现无线Mesh 路由器基站的负载均衡，保证通讯质量；
Mesh路由器连接矿用本安型摄像仪和移动终端，接收采集的煤矿井下数据信息，根据周围环境自动选择最优路径传输，最终进入到工业以太网，通过调度平台或者各种接收终端进行查看；
Mesh路由器包括壳体、Mesh模块、电池电路板和天线，其中， Mesh 模块、电池电路板、电源设置于壳体内部，电源提供动力源，电源连接电池电路板， Mesh 模块连接电池电路板，用于实现无线 Mesh 节点网络信道与天线分配和资源调度的 Mesh 模块连接内置天线，通过内置天线与移动终端连接，壳体上设有天线，通过天线与其他矿用应急救援通讯装置连接，实现无线信号的传输；矿用本安型摄像仪，包括壳体，壳体内设置摄像头组件，摄像头组件后端设置有镜片，镜片通过玻璃片密封垫与壳体连接，摄像头组件连接线缆，线缆通过锁紧螺母和密封垫固定。
2.如权利要求1所述的一种基于Mesh网络技术的矿用应急救援通讯方法，其特征是：所述步骤（1）中，各个Mesh路由器组成分布式的组网结构，其中任何一个Mesh路由器与其他网络相连，实现整个Mesh网络与其它网络相连。
3.如权利要求1所述的一种基于Mesh网络技术的矿用应急救援通讯方法，其特征是：所述步骤（1）中，Mesh路由器具有移动性，保持传输数据的连续性。
4.如权利要求1所述的一种基于Mesh网络技术的矿用应急救援通讯方法，其特征是：所述煤矿井下数据信息，包括视频和通话数据。
5.如权利要求1所述的一种基于Mesh网络技术的矿用应急救援通讯方法，其特征是：所述步骤（2）中，如果最近的Mesh路由器由于流量过大而导致拥塞的话，那么数据自动重新路由到一个通信流量最小的临近Mesh路由器进行传输。
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