CN113891269A - 基于4g、5g、wifi6和uwb的井下无线网络数据实时传输系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了基于4G、5G、WIFI6和UWB的井下无线网络数据实时传输系统，属于煤矿井下通信技术领域，包括井上远程控制系统以及井下通讯管理系统，井上远程控制系统通过网络交换单元对井下通讯管理系统下发指令，井下通讯管理系统通过无线通讯单元对井上远程控制系统实时传输数据，井下通讯管理系统包括数据处理单元和通讯基站单元，井上远程控制系统包括数据管理单元以及控制调度单元。该基于4G、5G、WIFI6和UWB的井下无线网络数据实时传输系统，通过设置4G、5G、WIFI6以及UWB的多种无线通信技术，能够同时满足多个不同类型的终端设备的通讯接入需求，若其中一种通信技术无法使用时，利用其他三种的任一一种保证数据的实时传输。
Description
技术领域
本发明属于煤矿井下通信技术领域，具体为基于4G、5G、WIFI6和UWB的井下无线网络数据实时传输系统。
背景技术
日新月异的现代通信技术可以解决一些普通的通信问题，但是煤矿井下环境恶劣复杂，通信设备间以有线方法连接并实现冗余，偶然有无线互联也存在跳数少，多跳后带宽损失严重等问题。
现有技术中，无线数据实时传输系统只考虑单一功能，所以一张网络往往只能满足一种设备的通讯需求，矿山相对比较封闭，本身的网络技术人员欠缺，在做整体矿山的通讯网络规划时，没有统筹考虑，导致无线数据实时传输的方式单一。单一的传输方式会大大影响井下无线网络数据的实时性以及稳定性，在面临突发情况时，无线数据的实时性会影响到井下人员的快速撤离。
为此，我们提出了基于4G、5G、WIFI6和UWB的井下无线网络数据实时传输系统。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了基于4G、5G、WIFI6和UWB的井下无线网络数据实时传输系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：基于4G、5G、WIFI6和UWB的井下无线网络数据实时传输系统，包括井上远程控制系统以及井下通讯管理系统，所述井上远程控制系统通过网络交换单元对井下通讯管理系统下发指令，所述井下通讯管理系统通过无线通讯单元对井上远程控制系统实时传输数据，所述井下通讯管理系统包括数据处理单元和通讯基站单元，所述井上远程控制系统包括数据管理单元以及控制调度单元；
所述数据处理单元，包括数据汇总模块、数据分类模块、数据转化模块以及数据传输模块，所述数据处理单元用于将井下各种终端设备采集的数据进行汇总分类后并转换为网络传输格式的数据信号，并发送给后续的通讯基站单元；
所述通讯基站单元，包括多个基于无线通讯协议的无线收发模块、无线通信中继模块、信号强度检测模块以及供电模块，所述通讯基站单元用于对井下各种终端设备采集的数据进行数据的实时传输；
所述网络交换单元，包括多个服务器连接模块，利用不同功能的服务器向井下环境下发不同的调度指令；
所述数据管理单元，包括数据接收模块、数据应用模块以及数据存储模块，用于将来自井下通讯管理系统实时传输的网络数据进行接收以及数据的应用分析，并对接收的数据进行存储；
所述控制调度单元，用于控制井下通讯管理系统。
进一步优化本技术方案，所述井下的各种终端设备包括井下人员的定位卡以及设置在井下的报警器、环境传感器以及视频监控器，所述通讯基站单元对上述的终端设备进行数据的实时传输。
进一步优化本技术方案，所述通讯基站单元基于多模通讯技术进行设计，所述通讯基站单元的多模通讯技术包括4G、5G、WIFI6以及UWB，所述井下的终端设备均配置有4G、5G、WIFI6以及UWB的其中一种或几种组合的无线通讯协议，用于通过通讯基站单元进行数据的井上传输。
进一步优化本技术方案，所述通讯基站单元基于多模通讯技术，包括4G信号无线收发模块、5G信号无线收发模块、WIFI6信号无线收发模块以及UWB信号无线收发模块，所述4G信号无线收发模块与井下的带有4G无线通讯协议的终端设备相连，所述5G信号无线收发模块与井下的带有5G无线通讯协议的终端设备相连，所述WIFI6信号无线收发模块与井下的带有WIFI6无线通讯协议的终端设备相连，所述UWB信号无线收发模块与井下的带有UWB无线通讯协议的终端设备相连。
进一步优化本技术方案，所述网络交换单元中设置有至少两个无线通信通道，当其中主无线通信通道损坏时，备份的无线通信通道自动启用，两通信单元传输的数据由无线通信通道进行传输。
进一步优化本技术方案，所述数据处理单元中的数据汇总模块用于将井下各个终端设备采集来的数据进行统一接收管理，所述数据分类模块用于将不同类别的数据进行分类，所述数据转化模块用于将接收的信息数据转换为网络传输格式的数据信号，所述数据传输模块用于将转换为网络传输格式的数据信号传输至通讯基站单元。
进一步优化本技术方案，所述数据处理单元中的数据转化模块在将数据信号转化时，数据信号的格式为4G、5G、WIFI6以及UWB的其中一种或者多种对应的网络通信协议一致的数据格式。
进一步优化本技术方案，所述网络交换单元连接的服务器包括井下广播服务器、井下定位服务器、视频监控服务器、安全调度服务器以及应急指挥服务器。
进一步优化本技术方案，所述数据管理单元中的数据接收模块用于将通讯基站单元传输的网络信号进行接收，所述数据应用模块用于将网络信号转换为数字化的功能数据并搭载数字模型进行数据的应用，所述数据存储模块用于将数据进行统一的备份管理，方便后期的数据提取与分析。
进一步优化本技术方案，所述控制调度单元控制井下通讯管理系统时，用于井下所有人员的调度、应急广播以及井下人员的实时定位。
与现有技术相比，本发明提供了基于4G、5G、WIFI6和UWB的井下无线网络数据实时传输系统，具备以下有益效果：
该基于4G、5G、WIFI6和UWB的井下无线网络数据实时传输系统，通过设置4G、5G、WIFI6以及UWB的多种无线通信技术，能够同时满足多个不同类型的终端设备的通讯接入需求，若其中一种通信技术无法使用时，利用其他三种的任一一种保证数据的实时传输；另外，该基于4G、5G、WIFI6和UWB的井下无线网络数据实时传输系统还可减少网络设备的维护工作量，提高工作效率，保证数据传输的实时性。
附图说明
图1为本发明提出的基于4G、5G、WIFI6和UWB的井下无线网络数据实时传输系统的结构示意图；
图2为本发明提出的基于4G、5G、WIFI6和UWB的井下无线网络数据实时传输系统中数据处理单元的结构示意图；
图3为本发明提出的基于4G、5G、WIFI6和UWB的井下无线网络数据实时传输系统中通讯基站单元的结构示意图；
图4为本发明提出的基于4G、5G、WIFI6和UWB的井下无线网络数据实时传输系统中网络交换单元的结构示意图；
图5为本发明提出的基于4G、5G、WIFI6和UWB的井下无线网络数据实时传输系统中数据管理单元的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明的实施例，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做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。
实施例：
请参阅图1，基于4G、5G、WIFI6和UWB的井下无线网络数据实时传输系统，包括井上远程控制系统以及井下通讯管理系统，所述井上远程控制系统通过网络交换单元对井下通讯管理系统下发指令，所述井下通讯管理系统通过无线通讯单元对井上远程控制系统实时传输数据，所述井下通讯管理系统包括数据处理单元和通讯基站单元，所述井上远程控制系统包括数据管理单元以及控制调度单元；
所述数据处理单元，包括数据汇总模块、数据分类模块、数据转化模块以及数据传输模块，所述数据处理单元用于将井下各种终端设备采集的数据进行汇总分类后并转换为网络传输格式的数据信号，并发送给后续的通讯基站单元；
其中，所述井下的各种终端设备包括井下人员的定位卡以及设置在井下的报警器、环境传感器以及视频监控器，所述通讯基站单元对上述的终端设备进行数据的实时传输。
请参阅图3，所述通讯基站单元，包括多个基于无线通讯协议的无线收发模块、无线通信中继模块、信号强度检测模块以及供电模块，所述通讯基站单元用于对井下各种终端设备采集的数据进行数据的实时传输；
其中，供电模块给通讯基站单元提供电力保证设备的正常运转，信号强度检测模块将无线通信中继模块所处位置处无线通信信号强度及其自身信息的检测及上传，布放到井下的无线通信中继模块对其所处位置处的无线通信信号强度进行实时检测，并将其检测到的无线通信信号强度以及其MMC地址、IP地址和通信信息量进行实时传输；
所述通讯基站单元基于多模通讯技术进行设计，所述通讯基站单元的多模通讯技术包括4G、5G、WIFI6以及UWB，所述井下的终端设备均配置有4G、5G、WIFI6以及UWB的其中一种或几种组合的无线通讯协议，用于通过通讯基站单元进行数据的井上传输；
所述网络交换单元，包括多个服务器连接模块，利用不同功能的服务器向井下环境下发不同的调度指令，请参阅图4，所述网络交换单元连接的服务器包括井下广播服务器、井下定位服务器、视频监控服务器、安全调度服务器以及应急指挥服务器；
井下广播服务器用于进行语音的应急播报工作，井下定位服务器用于对井下人员进行坐标定位，视频监控服务器用于对井下环境进行监控，安全调度服务器用于向各级安排调度任务，应急指挥服务器用于突发事件的统一指挥。
所述网络交换单元中设置有至少两个无线通信通道，当其中主无线通信通道损坏时，备份的无线通信通道自动启用，两通信单元传输的数据由无线通信通道进行传输。
所述数据管理单元，包括数据接收模块、数据应用模块以及数据存储模块，用于将来自井下通讯管理系统实时传输的网络数据进行接收以及数据的应用分析，并对接收的数据进行存储；
所述控制调度单元，用于控制井下通讯管理系统。
具体的，所述通讯基站单元基于多模通讯技术，包括4G信号无线收发模块、5G信号无线收发模块、WIFI6信号无线收发模块以及UWB信号无线收发模块，所述4G信号无线收发模块与井下的带有4G无线通讯协议的终端设备相连，所述5G信号无线收发模块与井下的带有5G无线通讯协议的终端设备相连，所述WIFI6信号无线收发模块与井下的带有WIFI6无线通讯协议的终端设备相连，所述UWB信号无线收发模块与井下的带有UWB无线通讯协议的终端设备相连。
请参阅图2，具体的，所述数据处理单元中的数据汇总模块用于将井下各个终端设备采集来的数据进行统一接收管理，所述数据分类模块用于将不同类别的数据进行分类，所述数据转化模块用于将接收的信息数据转换为网络传输格式的数据信号，所述数据传输模块用于将转换为网络传输格式的数据信号传输至通讯基站单元。
具体的，所述数据处理单元中的数据转化模块在将数据信号转化时，数据信号的格式为4G、5G、WIFI6以及UWB的其中一种或者多种对应的网络通信协议一致的数据格式。
请参阅图5，具体的，所述数据管理单元中的数据接收模块用于将通讯基站单元传输的网络信号进行接收，所述数据应用模块用于将网络信号转换为数字化的功能数据并搭载数字模型进行数据的应用，所述数据存储模块用于将数据进行统一的备份管理，方便后期的数据提取与分析。
具体的，所述控制调度单元控制井下通讯管理系统时，用于井下所有人员的调度、应急广播以及井下人员的实时定位。
本发明的有益效果是：该基于4G、5G、WIFI6和UWB的井下无线网络数据实时传输系统，通过设置4G、5G、WIFI6以及UWB的多种无线通信技术，能够同时满足多个不同类型的终端设备的通讯接入需求，若其中一种通信技术无法使用时，利用其他三种的任一一种保证数据的实时传输；另外，该基于4G、5G、WIFI6和UWB的井下无线网络数据实时传输系统还可减少网络设备的维护工作量，提高工作效率，保证数据传输的实时性。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.基于4G、5G、WIFI6和UWB的井下无线网络数据实时传输系统，其特征在于，包括井上远程控制系统以及井下通讯管理系统，所述井上远程控制系统通过网络交换单元对井下通讯管理系统下发指令，所述井下通讯管理系统通过无线通讯单元对井上远程控制系统实时传输数据，所述井下通讯管理系统包括数据处理单元和通讯基站单元，所述井上远程控制系统包括数据管理单元以及控制调度单元；
所述数据处理单元，包括数据汇总模块、数据分类模块、数据转化模块以及数据传输模块，所述数据处理单元用于将井下各种终端设备采集的数据进行汇总分类后并转换为网络传输格式的数据信号，并发送给后续的通讯基站单元；
所述通讯基站单元，包括多个基于无线通讯协议的无线收发模块、无线通信中继模块、信号强度检测模块以及供电模块，所述通讯基站单元用于对井下各种终端设备采集的数据进行数据的实时传输；
所述网络交换单元，包括多个服务器连接模块，利用不同功能的服务器向井下环境下发不同的调度指令；
所述数据管理单元，包括数据接收模块、数据应用模块以及数据存储模块，用于将来自井下通讯管理系统实时传输的网络数据进行接收以及数据的应用分析，并对接收的数据进行存储；
所述控制调度单元，用于控制井下通讯管理系统。
2.根据权利要求1所述的基于4G、5G、WIFI6和UWB的井下无线网络数据实时传输系统，其特征在于，所述井下的各种终端设备包括井下人员的定位卡以及设置在井下的报警器、环境传感器以及视频监控器，所述通讯基站单元对上述的终端设备进行数据的实时传输。
3.根据权利要求1所述的基于4G、5G、WIFI6和UWB的井下无线网络数据实时传输系统，其特征在于，所述通讯基站单元基于多模通讯技术进行设计，所述通讯基站单元的多模通讯技术包括4G、5G、WIFI6以及UWB，所述井下的终端设备均配置有4G、5G、WIFI6以及UWB的其中一种或几种组合的无线通讯协议，用于通过通讯基站单元进行数据的井上传输。
4.根据权利要求3所述的基于4G、5G、WIFI6和UWB的井下无线网络数据实时传输系统，其特征在于，所述通讯基站单元基于多模通讯技术，包括4G信号无线收发模块、5G信号无线收发模块、WIFI6信号无线收发模块以及UWB信号无线收发模块，所述4G信号无线收发模块与井下的带有4G无线通讯协议的终端设备相连，所述5G信号无线收发模块与井下的带有5G无线通讯协议的终端设备相连，所述WIFI6信号无线收发模块与井下的带有WIFI6无线通讯协议的终端设备相连，所述UWB信号无线收发模块与井下的带有UWB无线通讯协议的终端设备相连。
5.根据权利要求1所述的基于4G、5G、WIFI6和UWB的井下无线网络数据实时传输系统，其特征在于，所述网络交换单元中设置有至少两个无线通信通道，当其中主无线通信通道损坏时，备份的无线通信通道自动启用，两通信单元传输的数据由无线通信通道进行传输。
6.根据权利要求1所述的基于4G、5G、WIFI6和UWB的井下无线网络数据实时传输系统，其特征在于，所述数据处理单元中的数据汇总模块用于将井下各个终端设备采集来的数据进行统一接收管理，所述数据分类模块用于将不同类别的数据进行分类，所述数据转化模块用于将接收的信息数据转换为网络传输格式的数据信号，所述数据传输模块用于将转换为网络传输格式的数据信号传输至通讯基站单元。
7.根据权利要求1所述的基于4G、5G、WIFI6和UWB的井下无线网络数据实时传输系统，其特征在于，所述数据处理单元中的数据转化模块在将数据信号转化时，数据信号的格式为4G、5G、WIFI6以及UWB的其中一种或者多种对应的网络通信协议一致的数据格式。
8.根据权利要求1所述的基于4G、5G、WIFI6和UWB的井下无线网络数据实时传输系统，其特征在于，所述网络交换单元连接的服务器包括井下广播服务器、井下定位服务器、视频监控服务器、安全调度服务器以及应急指挥服务器。
9.根据权利要求1所述的基于4G、5G、WIFI6和UWB的井下无线网络数据实时传输系统，其特征在于，所述数据管理单元中的数据接收模块用于将通讯基站单元传输的网络信号进行接收，所述数据应用模块用于将网络信号转换为数字化的功能数据并搭载数字模型进行数据的应用，所述数据存储模块用于将数据进行统一的备份管理，方便后期的数据提取与分析。
10.根据权利要求1所述的基于4G、5G、WIFI6和UWB的井下无线网络数据实时传输系统，其特征在于，所述控制调度单元控制井下通讯管理系统时，用于井下所有人员的调度、应急广播以及井下人员的实时定位。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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