CN106712796A - 基于超低频电磁波的钻地无线通讯系统 - Google Patents

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王伟涛
刘斌
张毅
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Henan Jia Xu Electronic Science And Technology Co Ltd
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/38—Transceivers, i.e. devices in which transmitter and receiver form a structural unit and in which at least one part is used for functions of transmitting and receiving
    • H04B1/40—Circuits

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Abstract

本发明提供了一种基于超低频电磁波的钻地无线通讯系统，包括地上通讯终端和地下通讯终端，所述地上通讯终端和地下通讯终端通过无线网络连接，所述地上通讯终端包括主控制器、信号放大器、无线发射模块、显示模块、操作键盘和耳麦，所述主控制器的输出端分别和无线发射模块、显示模块、操作键盘和耳麦的输入端相连；所述地下通讯终端包括主控制器、供电电源、信号放大器、无线发射模块、显示模块和用户操作盒，所述主控制器的输出端分别和无线发射模块、显示模块和用户操作盒的输入端相连，所述用户操作盒与耳麦、无线键盘相连接。采用超低频电磁波实现语音或文本通讯，对于矿石地面至矿井采集区的无线通讯联络，具有方便、安全、可靠的优点。

Description

基于超低频电磁波的钻地无线通讯系统
技术领域
本发明属于无线通讯领域，主要涉及一种基于超低频电磁波的钻地无线通讯系统。
背景技术
地下深层工程作业是一项非常艰苦的工作，都是吃苦耐劳的工人在从事。虽然此行业的安全标准非常高，但仍然存在很大的危险性。每个地下深层工作人员都知道事故随时都可能发生，所以我们需要尽全力保证他们的安全。但是意外事件时有发生，尤其是需要应急通讯联系时，线路中断，造成地下作业工程通讯瘫痪，此时就需要一种可以透地穿岩的电磁波来实现无线通讯。
电磁波可以按照频率分类，从低频率到高频率，包括有无线电波、微波、红外线、可见光、紫外光、X-射线和伽马射线等等。只要是本身温度大于绝对零度的物体，都可以发射电磁辐射，而世界上并不存在温度等于或低于绝对零度的物体。
不同电磁波有不同的频率，已知电磁波波长的计算公式：λ＝v*(1/f)，对任何情况恒成立，其中v是波速，f是频率，λ是波长，由此可以看出，超低频电磁波的波长较长，具有很强的穿透性。
超低频电磁波是指频率在3～30千赫(KHz)之间，波长在100～10km之间的电磁波，由于其对金属、土层等介质具有良好的穿透性，可以用于示踪定位系统中。当所有其他通讯手段都不能使用时，基于超低频电磁波的钻地无线通讯系统，利用甚低频(VLF)电磁辐射和数字音频压缩技术为包括瓦斯煤矿在内的地下危险环境提供双向语音和文本内容的通讯技术，能作为最后通讯的解决方案。
发明内容
本发明的目的是提出一种基于超低频电磁波的钻地无线通讯系统，可以不依靠地面或矿井内的其他基础设施，独立提供矿难后双向的紧急语音或者文本通讯手段，此系统在有沉积层和斜坡等不方便或者不能对被困人员进行直接定位的情况下，可发挥同样的作用。
本发明实现上述目的所采取的技术方案是：一种基于超低频电磁波的钻地无线通讯系统，包括地上通讯终端和地下通讯终端，所述地上通讯终端和地下通讯终端通过无线网络连接，所述地上通讯终端包括主控制器、信号放大器、无线发射模块、显示模块、操作键盘和耳麦，所述主控制器的输出端分别和无线发射模块、显示模块、操作键盘和耳麦的输入端相连；所述地下通讯终端包括主控制器、供电电源、信号放大器、无线发射模块、显示模块和用户操作盒，所述主控制器的输出端分别和无线发射模块、显示模块和用户操作盒的输入端相连，所述用户操作盒与耳麦、无线键盘相连接。
优选的，所述地下通信终端的主控制器和供电电源通过防爆认证电缆连接。
优选的，所述地下通信终端的主控制器和显示模块集成设置于通讯主机上且安装在隔爆机箱中。
优选的，所述地下通讯终端的信号放大器、无线发射模块和用户操作盒均安装有隔爆外壳。
本发明是一个独立的钻地无线通信系统，可以不依靠地面或矿井内的其他基础设施，独立提供矿难后双向的紧急语音或者文本通讯手段，可以为不同深度的矿井提供服务，在出现矿难没有其他任何通讯手段的紧急情况下，受困矿工可以高效的同矿山紧急反应单位及救援人员取得联系，确定被困位置和状态。
此钻地无线通信系统由至少一个地上通讯终端和地下通讯终端组成，两者一一对应，具体操作是：矿难应急人员将一个地上通讯终端设备放置在地面对应位置，这里可以接收到地下通讯终端设备的信号，以便与被困矿工建立双向通讯，一旦通讯连接成功，救援人员将可以和被困矿工通过语音和文本进行交流，或者被困矿工可以打开地下通讯终端设备，发射无线信号至地面，这样可以提醒救援人员，以便锁定被困位置。
此钻地无线通信系统在有沉积层和斜坡等不方便或者不能对被困人员进行直接定位的情况下发挥同样的作用。鉴于地下通讯终端设备是可以移动的，单元体可以有规划的放置在逃生路线或者紧急避难室中。随着矿井规模的发展，可以另外添置MSC单元，或者重新放置已有单元。
此钻地无线通信系统可以在地下通讯终端上装配矿工紧急无线电(MinerEmergency Radio，MER)接口，允许矿工可以通过一个选择开关，连接其紧急无线电(MER)频道，同地面进行直接沟通。
采用上述技术方案所带来的有益效果在于：本发明利用超低频电磁波对金属、土层等介质的良好穿透作用，仅依靠无线收发即可实现语音或文本通讯，对于矿石地面至矿井采集区的无线通讯联络，具有方便、安全、可靠的优点。
附图说明
图1是本发明的系统示意图
图2是地上通讯终端的结构示意图
图3为地下通讯终端的结构示意图
具体实施方式
结合附图，进一步给出本发明的具体实施例。
如图1所示，本发明-基于超低频电磁波的钻地无线通讯系统，包括地上通讯终端和地下通讯终端，地上通讯终端和地下通讯终端通过无线网络连接。
地上通讯终端负责信息接收、处理，无线编码解码，实行人机交互管理，如图2所示，地上通讯终端包括主控制器、信号放大器、无线发射模块、显示模块、操作键盘和本安耳麦，主控制器、显示模块和操作键盘集成设置在一个主机上，信号放大器连接到地上通讯终端的接收天线接口，发射天线连接到地上通讯终端的发射天线接线端，本安耳麦连接到地上通讯终端的耳麦接口，主要负责语音说话，信号放大器通过内置接收天线拾取微弱低频无线信号，将其转换，放大，传输给主控制器以便于处理，而后经无线发射模块将无线信号发射出去，发送给地下通讯终端。
地下通讯终端如图3所示，包括主控制器、本安型供电电源、信号放大器、无线发射模块、显示模块和用户操作盒，所述主控制器和显示模块集成设置于通讯主机上且安装在隔爆机箱中，信号放大器、无线发射模块和用户操作盒均安装有隔爆外壳，本安供电电源通过防爆认证电缆连接主控制器，给主控制器供电，主控制器和信号放大器、无线发射模块和用户操作盒通过电线相连，电线外有护线软管，用户操作盒连接本安耳麦和无线键盘，将耳麦信号和键盘信号传给通讯主机，通讯主机将信息通过无线发射模块传输到地面，而信号放大器拾取井上发射的超低频信号，再将信号滤波，放大，再传给通讯主机进行处理，分析，在显示模块显示出来，这样井上井下设备就可以发送文本，语音。

Claims (5)

1.一种基于超低频电磁波的钻地无线通讯系统，其特征在于：包括地上通讯终端和地下通讯终端，所述地上通讯终端和地下通讯终端通过无线网络连接，所述地上通讯终端包括主控制器、信号放大器、无线发射模块、显示模块、操作键盘和耳麦，所述主控制器的输出端分别和无线发射模块、显示模块、操作键盘和耳麦的输入端相连；所述地下通讯终端包括主控制器、供电电源、信号放大器、无线发射模块、显示模块和用户操作盒，所述主控制器的输出端分别和无线发射模块、显示模块和用户操作盒的输入端相连，所述用户操作盒与耳麦、无线键盘相连接。
2.如权利要求1所述的基于超低频电磁波的钻地无线通讯系统，其特征在于：所述地下通讯终端上装配矿工紧急无线电接口，允许矿工可以通过一个选择开关，连接其紧急无线电频道，同地面进行直接沟通。
3.如权利要求1或2所述的基于超低频电磁波的钻地无线通讯系统，其特征在于：所述地下通信终端的主控制器和供电电源通过防爆认证电缆连接。
4.如权利要求1或2所述的基于超低频电磁波的钻地无线通讯系统，其特征在于：所述地下通信终端的主控制器和显示模块集成设置于通讯主机上且安装在隔爆机箱中。
5.如权利要求1或2所述的基于超低频电磁波的钻地无线通讯系统，其特征在于：所述地下通讯终端的信号放大器、无线发射模块和用户操作盒均安装有隔爆外壳。
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Inventor before: Liu Bin

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