CN111954227A - 一种用于隧道通讯的基站及系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种用于隧道通讯的基站及系统，其中该用于隧道通讯的基站包括：光电转换模块，用于实现基站与外界的数据交互和光电通讯；WIFI模块，与所述光电转换模块电连接，用于实现隧道内的无线网络覆盖；UWB定位模块，与所述光电转换模块电连接，用于实现隧道内机车、设备和人员的定位；电源模块，分别与所述光电转换模块、所述WIFI模块和所述UWB定位模块电连接，用于提供电能；其中，所述光电转换模块设有接入光纤网络的光纤输入端和输出光纤网络的光纤输出端。本发明可实现隧道内的全网络覆盖和终端设备的精准定位。

Description

一种用于隧道通讯的基站及系统

技术领域

本发明涉及隧道通讯技术领域，尤其涉及一种用于隧道通讯的基站及系统。

背景技术

近几年，随着社会经济的发展和科学技术的进步，我国城市轨道交通和综合管廊建设的发展日新月异，伴随着一个个工程项目的启动，工程施工安全事故的发生也越来越频繁，每年因隧道建设安全事故而丧生的施工人员多不胜数，引起了国家和政府相关部门的高度重视。究其原因发现，目前国内几乎百分之九十以上的施工隧道都无网络信号覆盖，这给施工的管控与突发事故的应急救援带来了巨大的障碍，这也是造成安全事故和事故损失增加的主要原因。目前，隧道通讯的网络设备功能比较单一，技术比较落后，在长距离隧道的应用甚至是空白。就网络覆盖而言，目前应用较多的是采用无线网桥进行桥接覆盖，组网级数比较有限，通讯带宽比较低。另外，针对隧道对讲目前还没有成熟的解决方案应用，针对隧道定位技术，目前市面的产品定位距离大都在100米左右，独立安装工作量大，工程应用不成熟。

发明内容

基于此，有必要针对上述问题，提出一种用于隧道通讯的基站及系统，以实现隧道内的全网络覆盖和精准定位。

本发明实施例的第一技术方案为：

一种用于隧道通讯的基站，其包括：光电转换模块，用于实现基站与外界的数据交互和光电通讯；WIFI模块，与所述光电转换模块电连接，用于实现隧道内的无线网络覆盖；UWB定位模块，与所述光电转换模块电连接，用于实现隧道内机车、设备和人员的定位；电源模块，分别与所述光电转换模块、所述WIFI模块和所述UWB定位模块电连接，用于提供电能；其中，所述光电转换模块设有接入光纤网络的光纤输入端和输出光纤网络的光纤输出端。

可选地，所述基站还包括：语音中继模块，分别与所述电源模块和所述所述光电转换模块电连接，用于实现隧道内的对讲机通话。

可选地，所述基站还包括：载波模块，包括分别与所述电源模块和所述WIFI模块电连接的第一载波模块和第二载波模块，所述第一载波模块上设有载波输入端，所述第二载波模块上设有载波输出端，用于隧道内的载波通讯。

可选地，所述电源模块带有后备电池，并设有与外界电源连接为所述后备电池充电的电源连接口。

可选地，所述WIFI模块向外发射WIFI信号的天线为2.4G定向天线，且所述2.4G定向天线的数量至少为两条。

可选地，所述UWB定位模块向外发射无线信号的天线为3.5G定向天线，且所述3.5G定向天线的数量至少为两条。

可选地，所述语音中继模块向外发射对讲信号的天线为2.4G全向天线和430M全向天线。

本发明实施例的第二技术方案为：

一种用于隧道通讯的系统，其包括隧道基站单元和地面调度单元，所述隧道基站单元包括间隔均匀地设于隧道内的多个如上述的基站，所述地面调度单元包括交换机、终端设备和服务器；其中，所述交换机用于连通所述基站与所述终端设备和所述服务器之间的通讯，所述基站用于为隧道提供无线网络，相邻两个所述基站之间的距离大于或等于预设距离，且相邻两个所述基站之间通过光纤或电力线连接。

可选地，用于隧道通讯的系统还包括隧道内的人员定位设备，所述人员定位设备上设有人员定位标签。

可选地，用于隧道通讯的系统还包括隧道内的多个对讲机和定位机车，所述定位机车上设有定位基站。

采用本发明实施例，具有如下有益效果：

本发明的用于隧道通讯的基站通过设置光电转换模块、WIFI模块、UWB定位模块和电源模块，可以实现隧道内的全网络覆盖和终端设备的精准定位；本发明的用于隧道通讯的系统，通过设置隧道基站单元和地面调度单元，可以通过在地面的终端设备和服务器对隧道内的基站进行调度，实现隧道内的全网络覆盖和终端设备的精准定位。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

其中：

图1为一个实施例中用于隧道通讯的基站的框架示意图；

图2为一个实施例中用于隧道通讯的系统的框架示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为一个实施例中用于隧道通讯的基站100的框架示意图，参照图1，本实施例的一种用于隧道通讯的基站100，其包括：

光电转换模块10，用于实现基站100与外界的数据交互和光电通讯。其中，光电转换过程的原理是光子将能量传递给电子使其运动从而形成电流，这一过程有两种解决途径，最常见的一种是使用以硅为主要材料的固体装置，另一种则是使用光敏染料分子来捕获光子的能量，染料分子吸收光子能量后将使半导体中的带负电的电子和带正电的空穴分离。

WIFI模块20，与所述光电转换模块10电连接，用于实现隧道内的无线网络覆盖。WIFI是一种允许电子设备连接到一个无线局域网(WLAN)的技术，通常使用2.4G UHF或5GSHF ISM射频频段，WIFI连接到无线局域网通常是有密码保护的，但也可是开放的，这样就允许任何在WLAN范围内的设备可以连接上。

UWB定位模块30，与所述光电转换模块10电连接，用于实现隧道内机车、设备和人员的定位。其中，UWB(Ultra Wide band)是一种无载波通信技术，利用纳秒至微秒级的非正弦波窄脉冲传输数据，通过在较宽的频谱上传送极低功率的信号，UWB能在10米左右的范围内实现数百Mbit/s至数Gbit/s的数据传输速率。另外，UWB的抗干扰性能强，传输速率高，系统容量大发送功率非常小。UWB系统发射功率非常小，通信设备可以用小于1mW的发射功率就能实现通信。低发射功率大大延长系统电源工作时间。而且，发射功率小，其电磁波辐射对人体的影响也会很小，应用面就广。

电源模块70，分别与所述光电转换模块10、所述WIFI模块20和所述UWB定位模块30电连接，用于提供电能；其中，所述光电转换模块10设有接入光纤网络的光纤输入端11和输出光纤网络的光纤输出端12。

在本实施例中，可选地，所述基站100还包括：

语音中继模块40，分别与所述电源模块70和所述所述光电转换模块10电连接，用于实现隧道内的对讲机通话。其中，语音中继模块40是采用数字中继技术来实现其语音中继功能的，数字中继是指在公众电话网上，提供一个数字物理通道和交换机320数字中继接口，使用户与公众电话网上的用户可以进行话音等信息的互通。

在本实施例中，可选地，所述基站100还包括：

载波模块，包括分别与所述电源模块70和所述WIFI模块20电连接的第一载波模块50和第二载波模块60，所述第一载波模块50上设有载波输入端51，所述第二载波模块60上设有载波输出端61，用于隧道内的载波通讯。

其中，本实施例的载波通信可选为电力线载波通信，电力线载波通信是以输电线路为载波信号的传输媒介的电力系统通信。由于输电线路具备十分牢固的支撑结构，并架设3条以上的导体，所以输电线输送工频电流的同时，用之传送载波信号，既经济又十分可靠，这种综合利用早已成为世界上所有电力部门优先采用的特有通信手段。

在本实施例中，可选地，所述电源模块70带有后备电池，可选为12V后备电池，并设有与外界电源连接为所述后备电池充电的电源连接口71。

在本实施例中，可选地，所述WIFI模块20向外发射WIFI信号的天线为2.4G定向天线21，且所述2.4G定向天线21的数量至少为两条。

在本实施例中，可选地，所述UWB定位模块30向外发射无线信号的天线为3.5G定向天线31，且所述3.5G定向天线31的数量至少为两条。

在本实施例中，可选地，所述语音中继模块40向外发射对讲信号的天线为2.4G全向天线41和430M全向天线42。

如图2所示，在另一个实施例中，提供了一种用于隧道通讯的系统1000，参照图2，其包括隧道基站单元300和地面调度单元200，所述隧道基站单元300包括间隔均匀地设于隧道内的多个如上述的基站100，所述地面调度单元200包括交换机320、终端设备310和服务器330。其中，所述交换机320用于连通所述基站100与所述终端设备310和所述服务器330之间的通讯，所述基站100用于为隧道提供无线网络，相邻两个所述基站100之间的距离大于或等于预设距离，且相邻两个所述基站100之间通过光纤或电力线连接，即相邻两个所述基站100之间通过光纤通讯或电力线通讯。其中，光纤通讯(Fiber-optic communication)也称光纤通信，是指一种利用光与光纤(optical fiber)传递资讯的方式，属于有线通信的一种。

其中，相邻两个基站100之间的间隔可选为500m，基站100与基站100之间可选择光纤连接，也可以通过电力线连接，同时基站100与基站100之间还支持无线自组网连接。隧道基站100通过光缆或者网线将数据回传至地面的服务器330进行过滤分析运算，从而通过终端实现地下隧道的定位场景呈现。与此同时，基于多功能基站100的地下网络覆盖可以满足全隧道不限距的通讯对讲以及WIFI信号覆盖。

在本实施例中，可选地，用于隧道通讯的系统1000还包括隧道内的人员定位设备110，所述人员定位设备110上设有人员定位标签。其中，在隧道上行走的人员，需要携带人员定位设备110，在人员定位设备110上设有人员定位标签即可实时对在隧道上行走的人员进行精准的定位。

在本实施例中，可选地，用于隧道通讯的系统1000还包括隧道内的多个对讲机120和定位机车130，所述定位机车130上设有定位基站。其中，对讲机120可利用基站100发出的WIFI信号进行通讯，由于隧道内设置有多个间隔均匀的基站100，所以整个隧道内部均覆盖有WIFI信号。

本发明中的基站100针对隧道建设而研究设计，从根本上解决了隧道无网络覆盖、无语音对讲通讯和无人机定位等问题，施工隧道加装本发明的通讯基站100后，配合后台监控上位机软件，可实现隧道的巷道内、巷道与地面间的实时网络通讯，完整的通讯系统包括实时通话、实时上网、实时视频监控、实时广播、实时定位、实时调度命令下发、巷道设备运行状态与数据的上传和应急告警呼救等刚需功能，这些功能的存在，大大的提高了隧道内施工管理的效率，更重要的是提高了隧道内施工安全的保障，更好的规范了施工人员的作业，更快的人机定位解决了安全隐患问题，从而有了更及时更灵活的应急机制。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种用于隧道通讯的基站，其特征在于，包括：

光电转换模块，用于实现基站与外界的数据交互和光电通讯；

WIFI模块，与所述光电转换模块电连接，用于实现隧道内的无线网络覆盖；

UWB定位模块，与所述光电转换模块电连接，用于实现隧道内机车、设备和人员的定位；

电源模块，分别与所述光电转换模块、所述WIFI模块和所述UWB定位模块电连接，用于提供电能；

其中，所述光电转换模块设有接入光纤网络的光纤输入端和输出光纤网络的光纤输出端。

2.根据权利要求1所述的用于隧道通讯的基站，其特征在于，还包括：

语音中继模块，分别与所述电源模块和所述所述光电转换模块电连接，用于实现隧道内的对讲机通话。

3.根据权利要求1所述的用于隧道通讯的基站，其特征在于，还包括：

载波模块，包括分别与所述电源模块和所述WIFI模块电连接的第一载波模块和第二载波模块，所述第一载波模块上设有载波输入端，所述第二载波模块上设有载波输出端，用于隧道内的载波通讯。

4.根据权利要求1所述的用于隧道通讯的基站，其特征在于，所述电源模块带有后备电池，并设有与外界电源连接为所述后备电池充电的电源连接口。

5.根据权利要求1所述的用于隧道通讯的基站，其特征在于，所述WIFI模块向外发射WIFI信号的天线为2.4G定向天线，且所述2.4G定向天线的数量至少为两条。

6.根据权利要求1所述的用于隧道通讯的基站，其特征在于，所述UWB定位模块向外发射无线信号的天线为3.5G定向天线，且所述3.5G定向天线的数量至少为两条。

7.根据权利要求2所述的用于隧道通讯的基站，其特征在于，所述语音中继模块向外发射对讲信号的天线为2.4G全向天线和430M全向天线。

8.一种用于隧道通讯的系统，其特征在于，包括隧道基站单元和地面调度单元，所述隧道基站单元包括间隔均匀地设于隧道内的多个如权利要求1～7所述的基站，所述地面调度单元包括交换机、终端设备和服务器；

其中，所述交换机用于连通所述基站与所述终端设备和所述服务器之间的通讯，所述基站用于为隧道提供无线网络，相邻两个所述基站之间的距离大于或等于预设距离，且相邻两个所述基站之间通过光纤或电力线连接。

9.根据权利要求8所述的用于隧道通讯的系统，其特征在于，还包括隧道内的人员定位设备，所述人员定位设备上设有人员定位标签。

10.根据权利要求8所述的用于隧道通讯的系统，其特征在于，还包括隧道内的多个对讲机和定位机车，所述定位机车上设有定位基站。

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