CN204761444U - 一种应用于矿井的移动通信设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种应用于矿井的移动通信设备，包括：可见光通信电路、处理器、电源供电电路和信息提示装置；其中：电源供电电路为与其相连的可见光通信电路、处理器和信息提示装置提供电源；可见光通信电路接收光信号，将光信号转变为电信号，并将电信号发送至与其连接的所述处理器；处理器接收电信号，对电信号进行调制解调生成通信信号，并将生成的通信信号发送至与其连接的信息提示装置；信息提示装置接收通信信号，并响应通信信号。本实用新型能够提高矿井下通信的通信速率和通信精度。

Description

一种应用于矿井的移动通信设备

技术领域

本实用新型涉及矿井通信技术领域，尤其涉及一种应用于矿井的移动通信设备。

背景技术

现有技术中，针对矿下的通信主要采用以下两种方式，一是基于3G/4G网络，矿下通信基站通过3G或4G通信模块与通信终端相连接，再通过以太网与矿上通信系统连接实现通信。另一种是基于zigbee技术，矿下系统主要由主基站、小基站、移动识别卡组成。主基站包含网口，通过以太网或其他有线途径与生产安全监控调度中心进行通信。小基站固定的分布在井下巷道中，完全覆盖整个矿下巷道。小基站与井下工作人员携带移动识别卡进行通信，获得移动识别卡的ID、接收的电磁辐射、以及计算的位置坐标等信息并通过无线传给主基站。

但是，现有的两种方式均存在缺点，基于3G/4G网络的通信设备，由于3G/4G网络传输不稳定、，当井下瓦斯浓度较高、巷道弯曲、特别是塌方事故时，3G/4G网络信道易被阻断，因此使用3G/4G网络存在一定危险性且通信的精度不高。基于Zigbee技术的通信设备，由于Zigbee网络覆盖范围小，传输速率低，因此远远不能达到矿下通信基本需求的通信速率。

综上所述，现有技术中的应用于矿井的移动通信设备存在通信速率低、通信精度低等问题。

实用新型内容

本实用新型提供了一种应用于矿井的移动通信设备，能够提高矿井下通信的通信速率和通信精度。

本实用新型提供了一种应用于矿井的移动通信设备，包括：可见光通信电路、处理器、电源供电电路和信息提示装置；其中：

所述电源供电电路为与其相连的所述可见光通信电路、处理器和信息提示装置提供电源；

所述可见光通信电路接收光信号，将所述光信号转变为电信号，并将所述电信号发送至与其连接的所述处理器；

所述处理器接收所述电信号，对所述电信号进行调制解调生成通信信号，并将生成的通信信号发送至与其连接的所述信息提示装置；

所述信息提示装置接收所述通信信号，并响应所述通信信号。

优选地，所述可见光通信电路包括：光电转换器、第一滤波电容、信号放大器、第二滤波电容和比较器；其中：

所述光电转换器接收光信号，将接收到的光信号转变为电信号，并将所述电信号发送至与其连接的所述第一滤波电容；

所述第一滤波电容将接收到的电信号进行滤波，并将经过滤波后的电信号发送至与其连接的所述信号放大器；

所述信号放大器将接收到的经过滤波后的电信号进行放大，并将经过放大后的电信号发送至与其连接的所述第二滤波电容；

所述第二滤波电容将接收到的经过放大后的电信号进行二次滤波，并将经过二次滤波后的电信号发送至与其连接的所述比较器；

所述比较器将接收到的电信号进行初始判断，并将判断后的电信号输入与其连接的处理器。

优选地，所述光电转换器为光电二极管。

优选地，所述信息提示装置包括：扬声器；

所述扬声器对所述处理器调制解调后得到的通信信号中的语音信号进行广播。

优选地，所述设备还包括：红外通信电路；

所述电源供电电路与所述红外通信电路相连，为所述红外通信电路提供电源；

所述红外通信电路与所述处理器相连，发送携带所述移动通信设备固有的ID身份信息的红外信号。

优选地，所述红外通信电路包括：三极管和红外发射器；其中：

所述三极管与所述红外发射器连接，通过所述三极管和红外发射器构成的红外通信电路对所述处理器发送的触发信号进行调制，同时依据调制后的触发信号发送携带所述移动通信设备固有的ID身份信息的红外信号。

优选地，所述三极管为型号为Q18550的PNP型三极管。

优选地，所述红外发射器为电光转换二极管。

优选地，所述处理器为STM32处理芯片。

优选地，所述电源供电电路包括：蓄电池和稳压芯片；其中：

所述稳压芯片与所述蓄电池相连，对所示蓄电池提供的电压进行稳压。

由上述方案可知，本实用新型提供的一种应用于矿井的移动通信设备，通过可见光通信电路接收矿井中的光信号，将接收到的光信号转变为电信号，并通过处理器对电信号进行调制解调，将调制解调后得到的通信信号通过信息提示装置进行响应，从而矿井下的移动通信设备能够得到通过光信号传输的矿井上的通信信息。在整个矿井上与矿井下的通信过程中，只需借助矿井中的可见光就能够实现通信，无需额外进行布线，且不存在网络通信信号差的问题，提高了矿井下通信的通信速率和通信精度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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。

图1为本实用新型实施例公开的一种应用于矿井的移动通信设备的结构示意图；

图2为本实用新型公开的可见光通信电路的电路图；

图3为本实用新型实施例公开的另一种应用于矿井的移动通信设备的结构示意图；

图4为本实用新型公开的红外通信电路的电路图；

图5为本实用新型公开的一种应用于矿井的矿帽的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，为本实用新型实施例公开的一种应用于矿井的移动通信设备，包括：可见光通信电路11、处理器12、电源供电电路13和信息提示装置14；其中：

电源供电电路13为与其相连的可见光通信电路11、处理器12和信息提示装置14提供电源；

可见光通信电路11接收光信号，将光信号转变为电信号，并将电信号发送至与其连接的处理器12；

处理器12接收电信号，对电信号进行调制解调生成通信信号，并将生成的通信信号发送至与其连接的信息提示装置14；

信息提示装置14接收通信信号，并响应所述通信信号。

上述实施例的工作原理为：在矿井上和矿井下进行通信时，应用于矿井下的移动通信设备中的电源供电电路13为移动通信设备中的可见光通信电路11、处理器12和信息提示装置14提供工作电源。

在通信的过程中，当矿井上需要向矿井下传播信息时，通过传输线将需要传播的信息传输至矿井中的LED矿灯，LED矿灯发光产生可见光光信号，通过可见光通信电路11接收矿井中LED矿灯发出的可见光光信号，将接收到的光信号进行光电转换，将光信号转变为电信号，并将电信号发送至处理器12中。

处理器12对接收到的电信号进行调制解调，即对电信号进行解码，解码为与矿井上需要传播的信息相匹配的通信信号，然后将解码得到的通信信号发送至信息提示装置14，通过信息提示装置14对接收到的通信信号进行响应，即可在矿井下得到矿井上传播的信息。

由上述方案可知，本实用新型提供的一种应用于矿井的移动通信设备，通过可见光通信电路接收矿井中的光信号，将接收到的光信号转变为电信号，并通过处理器对电信号进行调制解调，将调制解调后得到的通信信号通过信息提示装置进行响应，从而矿井下的移动通信设备能够得到通过光信号传输的矿井上的通信信息，在整个矿井上与矿井下的通信过程中，只需借助矿井中的可见光就能够实现通信，无需额外进行布线，且不存在网络通信信号差的问题，提高了矿井下通信的通信速率和通信精度。

具体的，如图2所示，为上述实施例中的可将光通信电路的其中一种实现方式。该电路包括：光电转换器D2、第一滤波电容C7、信号放大器AD811、第二滤波电容C6和比较器TLV350AID。其中的光电转换器D2可以为光电二极管。

该电路的工作原理为：通过光电转换器D2接收矿井下LED矿灯发出的可见光光信号，将接收到的光信号进行光电转换，转换为电信号，转换得到的电信号首先通过第一滤波电容C7进行滤波，滤除干扰信号，经过第一次滤波后的电信号再次通过信号放大器AD811，信号放大器AD811对有用的电信号进行放大，经过放大后的电信号再次通过第二滤波电容C6进行滤波，滤除干扰信号，最后通过比较器TLV350AID进行比较，通过与比较器TLV350AID的预设电压进行比较，输出高低电平信号。

具体的，上述实施例中的信息提示装置，可以实现矿井上需要传播的视频信息的显示，也可以实现矿井上需要传播的文字信息的显示，还可以实现矿井上需要传播的语音信息的提示。例如，当需要实现矿井上需要传播的语音信息的提示时，信息提示装置可以包含一扬声器，扬声器对处理器调制解调后得到的通信信号中语音信号进行广播，从而实现了对矿井下工作人员的信息传达，通过扬声器还可以实现报警，当出现紧急情况时，矿井上发出报警信息，扬声器可以发出报警声响，提醒矿井下的工作人员。

具体的，上述实施例中的处理器可以为STM32处理芯片，STM32处理芯片通过IO接口与可见光通信电路进行连接，实现对可见光通信电路发送的电信号进行调制解调。

具体的，上述实施例中的电源供电电路可以包括蓄电池和稳压芯片；其中蓄电池可以为充电电池，稳压芯片可以为LD1117S33芯片。通过稳压芯片对蓄电池提供的电压进行稳压，可以使得提供给可见光通信电路、处理器和信息提示装置的电压更加的稳定。

如图3所示，本实用新型在上述实施例的基础上还公开了一种应用于矿井的移动通信设备，包括：可见光通信电路31、处理器32、电源供电电路33、信息提示装置34和红外通信电路35；其中：

电源供电电路33为与其相连的可见光通信电路31、处理器32、信息提示装置34和红外通信电路35提供电源；

可见光通信电路31接收光信号，将光信号转变为电信号，并将电信号发送至与其连接的处理器32；

处理器32接收电信号，对电信号进行调制解调生成通信信号，并将生成的通信信号发送至与其连接的信息提示装置34；

信息提示装置34接收通信信号，并响应所述通信信号；

红外通信电路35与处理器32相连，发送携带移动通信设备固有的ID身份信息的红外信号。

上述实施例的工作原理为：在矿井上和矿井下进行通信时，应用于矿井下的移动通信设备中的电源供电电路33为移动通信设备中的可见光通信电路31、处理器32和信息提示装置34提供工作电源。

在通信的过程中，当矿井上需要向矿井下传播信息时，通过传输线将需要传播的信息传输至矿井中的LED矿灯，LED矿灯发光产生可见光光信号，通过可见光通信电路31接收矿井中LED矿灯发出的可见光光信号，将接收到的光信号进行光电转换，将光信号转变为电信号，并将电信号发送至处理器32中。

处理器32对接收到的电信号进行调制解调，即对电信号进行解码，解码为与矿井上需要传播的信息相匹配的通信信号，然后将解码得到的通信信号发送至信息提示装置34，通过信息提示装置34对接收到的通信信号进行响应，即可在矿井下得到矿井上传播的信息。

本实施例除了能将矿井上的信息传递至矿井下的移动通信设备，还可以将矿井下移动通信设备的位置信息传递至矿井上的监控中心。

当需要将移动通信设备的位置信息传递至矿井上时，对处理器32进行触发，使处理器32发送触发信号。其中，对处理器32的触发可以是处理器32自身定时的触发，也可以是通过移动通信设备上设置的按键，通过触发按键，从而使处理器32发送触发信号。其中，处理器32中还存储有移动通信设备的身份信息，每个移动通信设备均具有自己固有的ID身份信息。

当处理器32发送触发信号后，同时将存储的移动通信设备的身份信息也一同向外发送，红外通信电路35根据处理器32发送的触发信号，向外发送携带移动通信设备身份信息的红外信号，携带通信设备ID身份信息的红外信号被矿井中的红外接收器的LED矿灯接收，矿井中的每个带有红外接收器的LED矿灯也具有固有的ID身份信息，通过移动通信设备的ID身份信息和带有红外接收器的LED矿灯的ID身份信息就可以得知移动通信设备位于矿井中的位置，从而实现对移动通信设备的定位。

由上述方案可知，本实用新型提供的一种应用于矿井的移动通信设备，通过可见光通信电路接收矿井中的光信号，将接收到的光信号转变为电信号，并通过处理器对电信号进行调制解调，将调制解调后得到的通信信号通过信息提示装置进行响应，从而矿井下的移动通信设备能够得到通过光信号传输的矿井上的通信信息，在整个矿井上与矿井下的通信过程中，只需借助矿井中的可见光就能够实现通信，无需额外进行布线，且不存在网络通信信号差的问题，提高了矿井下通信的通信速率和通信精度。同时，通过红外通信电路向外发送携带移动通信设备固有的ID身份信息的红外信号，可以得知移动通信设备位于矿井中的位置，从而实现对移动通信设备的实时定位。

具体的，如图4所示，为上述实施例中红外通信电路的其中一种实现方式。该电路包括：三极管Q1和红外发射器E1；其中，通过三极管Q1和红外发射器E1构成的红外通信电路对处理器发送的触发信号进行OOK调制，红外发射器E1依据调制后的触发信号发送携带所述移动通信设备固有的ID身份信息的红外信号。其中，三极管的型号可以为Q18550的PNP型三极管。红外发射器可以为电光转换二极管。

具体的，上述实施例中的信息提示装置，可以实现矿井上需要传播的视频信息的显示，也可以实现矿井上需要传播的文字信息的显示，还可以实现矿井上需要传播的语音信息的提示。例如，当需要实现矿井上需要传播的语音信息的提示时，信息提示装置可以包含一扬声器，扬声器对处理器调制解调后得到的通信信号中语音信号进行广播，从而实现了对矿井下工作人员的信息传达，通过扬声器还可以实现报警，当出现紧急情况时，矿井上发出报警信息，扬声器可以发出报警声响，提醒矿井下的工作人员。

具体的，上述实施例中的处理器可以为STM32处理芯片，STM32处理芯片通过IO接口与可见光通信电路进行连接，实现对可见光通信电路发送的电信号进行调制解调。

具体的，上述实施例中的电源供电电路可以包括蓄电池和稳压芯片；其中蓄电池可以为充电电池，稳压芯片可以为LD1117S33芯片。通过稳压芯片对蓄电池提供的电压进行稳压，可以使得提供给可见光通信电路、处理器和信息提示装置的电压更加的稳定。

本实用新型公开的应用于矿井的移动通信设备，为了使用的方便，可以设置为矿井下工作人员可以随身佩戴的结构，例如，可以将移动通信设备集成在矿井下工作人员佩戴的矿帽上，也可以将移动通信设备集成在矿井下工作人员穿戴的工作服上。具体的实现方式可根据需求灵活改变。

如图5所示，就是将移动通信设备集成在矿井下工作人员佩戴的矿帽上的结构示意图。

具体的，如图所示，电源供电电路安装在电池盒中，通过导线与可见光通信电路、红外通信电路和处理器相连。当矿井上需要向矿井下发送报警信号时，通过光电转换器接收矿井中LED矿灯发出的可见光光信号，将接收到的光信号进行光电转换，通过可见光通信电路和处理器进行后，通过扬声器发出报警的声音，佩戴矿帽的工作人员在听到报警声音后，可通过触发按键将报警声音关闭。当矿井下的工作人员需要向矿井上发送报警信息时，触发矿帽上的按键，处理器、红外通信电路在接收到按键为触发的信息后，将通过红外发射器向外发送携带矿帽固有的ID身份信息的红外信号，矿井上通过接收到的携带矿帽固有的ID身份信息的红外信号即可定位到该矿帽所在的位置。矿帽上安装的LED照明灯珠，用于矿井工作人员在工作时的照明。

本实施例方法所述的功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算设备可读取存储介质中。基于这样的理解，本实用新型实施例对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算设备(可以是个人计算机，服务器，移动计算设备或者网络设备等)执行本实用新型各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccessMemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种应用于矿井的移动通信设备，其特征在于，包括：可见光通信电路、处理器、电源供电电路和信息提示装置；其中：

所述电源供电电路为与其相连的所述可见光通信电路、处理器和信息提示装置提供电源；

所述可见光通信电路接收光信号，将所述光信号转变为电信号，并将所述电信号发送至与其连接的所述处理器；

所述处理器接收所述电信号，对所述电信号进行调制解调生成通信信号，并将生成的通信信号发送至与其连接的所述信息提示装置；

所述信息提示装置接收所述通信信号，并响应所述通信信号。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述可见光通信电路包括：光电转换器、第一滤波电容、信号放大器、第二滤波电容和比较器；其中：

所述光电转换器接收光信号，将接收到的光信号转变为电信号，并将所述电信号发送至与其连接的所述第一滤波电容；

所述第一滤波电容将接收到的电信号进行滤波，并将经过滤波后的电信号发送至与其连接的所述信号放大器；

所述信号放大器将接收到的经过滤波后的电信号进行放大，并将经过放大后的电信号发送至与其连接的所述第二滤波电容；

所述第二滤波电容将接收到的经过放大后的电信号进行二次滤波，并将经过二次滤波后的电信号发送至与其连接的所述比较器；

所述比较器将接收到的电信号进行初始判断，并将判断后的电信号输入与其连接的处理器。

3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述光电转换器为光电二极管。

4.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述信息提示装置包括：扬声器；

所述扬声器对所述处理器调制解调后得到的通信信号中的语音信号进行广播。

5.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，还包括：红外通信电路；

所述电源供电电路与所述红外通信电路相连，为所述红外通信电路提供电源；

所述红外通信电路与所述处理器相连，发送携带所述移动通信设备固有的ID身份信息的红外信号。

6.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，所述红外通信电路包括：三极管和红外发射器；其中：

所述三极管与所述红外发射器连接，通过所述三极管和红外发射器构成的红外通信电路对所述处理器发送的触发信号进行调制，同时依据调制后的触发信号发送携带所述移动通信设备固有的ID身份信息的红外信号。

7.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述三极管为型号为Q18550的PNP型三极管。

8.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述红外发射器为电光转换二极管。

9.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述处理器为STM32处理芯片。

10.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述电源供电电路包括：蓄电池和稳压芯片；其中：

所述稳压芯片与所述蓄电池相连，对所示蓄电池提供的电压进行稳压。