CN207884897U - 全矿井应急通信系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种全矿井应急通信系统。该系统主要包括井上透地通信设备、无线通信基站、抗灾变天线、移动通信终端等；所述应急通信系统支持包括大地为传输介质的透地双向通信方式和井下无线通信两种通信方式，实现井上通信设备与井下移动终端设备的双向通信，当矿井下发生灾害事故时，该系统能够避免在水灾、火灾、爆炸、煤与瓦斯突出、冲击地压、顶板冒落等灾害发生时由于通信线缆、供电电缆、通信天线等通信设施的损坏而导致井上与井下的通信中断，为井下移动通信终端设备提供通信服务。保证井下人员及救灾救护人员与井上的正常通信，同时可为传感器设备提供数据链路通信服务。

Description

全矿井应急通信系统

技术领域

本实用新型涉及一种全矿井应急通信系统，该系统涉及无线通信技术、透地通信技术等领域。

背景技术

煤炭是我国主要能源，约占一次能源70％。煤炭行业是高危行业，瓦斯、水灾、火灾、顶板等事故困扰着煤矿安全生产。井下通信联络系统是煤矿“安全避险六大系统”之一，是煤矿安全生产的重要保障。现有井下通讯系统主要包括有线调度通信系统、移动通信系统、广播通信系统、透地通信系统、救灾通信系统等。其中有线调度系统、移动通信系统、广播系统与井上通信均使用通信线缆，由本地供电设备通过供电线缆供电。现有井下通信线缆和供电线缆一般沿巷道壁吊挂安装，当井下发生煤与瓦斯突出、瓦斯爆炸、冲击地压、冒顶、水灾、火灾等事故时，易对其造成破坏，所以这些通信系统易受灾害事故影响无法正常使用。透地通信系统是基于低频透地通信技术的通信系统，事故影响小，抗灾能力强，但现有透地通信系统只有在井下硐室才配有发射设备，不在硐室内的井下人员不能与井上双向通信，发生事故后井上仍无法获知不在硐室内的井下人员情况，所以现有透地通信系统也无法满足矿井应急通信需要。救灾通信系统由救护队员携带，救护人员无法到达的地点无法建立通信。为保证井下人员的生命安全并解决以上问题，需要新的应急无线通信系统，提升系统抗灾变能力，在井下灾害发生后，为井下人员提供可靠的通信服务。

实用新型内容

本实用新型目的在于提供一种全矿井应急通信系统，所述系统的无线通信基站、天线、天线馈线均采用抗灾变设计，可有效减少煤与瓦斯突出、瓦斯爆炸、冲击地压、冒顶、水灾、火灾事故对无线通信基站、天线、天线馈线的刚性破坏，也可减少水灾、火灾对天线的破坏，以满足灾后应急无线通信的需求。所述系统在井下硐室安装无线通信基站，所述无线通信基站支持至少两种的无线通信方式；所述无线通信基站支持的无线通信方式包括以大地为传输介质的透地双向通信方式；所述无线通信基站支持的通信方式包括与井下至少一个移动终端设备的双向无线通信方式，所述无线通信基站与移动终端设备的无线通信天线采用抗灾变天线，所述抗灾变天线的馈线采用巷道壁开槽嵌入式安装方式，所述天线馈线与无线通信基站连接处采用盘留安装方式，天线馈线在外力作用下可无损拉伸，所述天线馈线的连接装置采用防水接线装置；所述抗灾变天线包括外形为杆状的天线，所述杆状天线包括具有防水、防火、抗冲击材料的天线护套，所述杆状天线采用巷道壁开槽嵌入式安装方式；所述抗灾变天线包括带有防护罩的天线，所述防护罩采用流线型侧剖面或弧形侧剖面，所述防护罩材料采用没有无线电信号屏蔽作用的防水、防火、抗冲击材料。

1.所述系统进一步包括：所述无线通信基站与移动终端设备的无线通信天线包括螺旋天线。

2.所述系统进一步包括：所述无线通信基站与移动终端设备的无线通信天线包括漏泄电缆。

3.所述系统进一步包括：所述无线通信基站的天线包括与天线绝缘的金属反射背板。

4.所述系统进一步包括：所述无线通信基站与移动终端设备的包括自动弹出备用天线。

附图说明

图1全矿井应急通信系统实施示意图1。

图2全矿井应急通信系统实施示意图2。

图3无线通信基站原理组成示意图。

图4自动弹出备用天线实施方案示意图。

图5自动弹出备用天线实施方案弹出示意图。

具体实施方式

所述应急通信系统所采用的无线通信方式可采用例如2G、3G或4G移动通信系统、个人手持式无线电话系统(PHS)、无线广域网(WWAN)、无线局域网(WLAN)、无线个人区域网(WPAN)、无线传感器网络(WSN)等各种无线通信网络。

所述应急通信系统的具体实施方式1如图1所示，组成包括：

1.透地通信主机(101)，用于与井下无线通信基站(105)进行透地通信，可采用加拿大VitalAlert公司的CanaryTM透地通信系统主机，外连井上透地接收天线(102) 和井上透地发射天线(103)，通过RS485数据接口连接监控主机(104)，通过音频输出口连接有源音箱(106)，通过MIC接口连接外置麦克风(105)。

2.井上接收天线(102)，用于接收井下的透地通信信号，采用环状天线紧贴地面或埋入地面安装。

3.井上发射天线(103)，用于向井下发射透地通信信号，采用环状天线紧贴地面或埋入地面安装。

4.监控主机(104)，用于井下数据监控及与携带移动通信终端(104)的井下人员的数据通信，通过(101)RS232接口转RS485方式连接透地通信主机(101)。

5.麦克风(105)，用于调度人员的语音输入，通过MIC接口连接透地通信主机(101)。

6.有源音箱(106)，用于输出接收到井下人员的语音，通过音频输出口连接透地通信主机(101)。

7.无线通信基站(107)，具有与井上的透地通信功能和与井下无线通信功能，负责移动通信终端(115)等设备与井上通信设备的转发通信，内置蓄电池。

8.井下透地接收天线(108)，用于接收井上的透地通信信号，采用环状天线紧贴硐室顶板或埋入顶板安装。

9.井下透地发射天线(109)，用于向井上发射透地通信信号，采用环状天线紧贴顶板或埋入顶板安装。

10.耳麦(110)，用于井下人员与井上的语音通信。

11.抗灾变天线(111)，用于井下无线通信的发射与接收，通过天线馈线连接无线通信基站(105)；采用外形为杆状的天线，具有防水、防火、抗冲击材料的天线护套；采用巷道壁开槽嵌入式安装方式。

12.天线馈线(112)，用于连接无线通信基站(107)与用于井下无线通信的抗灾变天线(106)，为防止井下灾害发生时外力拖拽引起的线缆损坏，与无线通信基站的连接处采用盘留安装方式，在外力作用下可无损拉伸，与抗灾变天线接口部分采用巷道壁开槽嵌入式安装方式。

13.自动收缩放线装置(113)，轴部有平面涡卷弹簧，用于盘留天线馈线(106)，具有自动收缩线缆功能，当所盘线缆受外力拉伸时自动放线，当无外力作用时自动收线。

14.天线金属背板(114)，用于井下无线信号反射，嵌入巷道壁开槽底部安装，与抗灾变天线(111)绝缘。

15.移动通信终端(115)，包括手机、定位卡、具有无线通信功能的矿灯、具有无线通信功能的便携仪器和其它具有无线通信功能的设备。

图2所示为应急通信系统实施方式2示意图，与实施方式1的区别在于：

1.不需安装天线金属背板(114)。

2.抗灾变天线(108)采用包括定向板状天线或八木天线的方案，天线紧贴巷道壁安装。

3.防护罩，用于保护抗灾变天线(108)，安装于巷道壁上，防护罩采用流线型侧剖面或弧形侧剖面，防护罩材料采用没有无线电信号屏蔽作用的防水、防火、抗冲击材料。

4.井下透地接收天线(108)和井下透地发射天线(109)埋入硐室底板安装。

图3为无线通信基站(105)的实施方式，主要包括：

1.电源单元(301)：包括交直流转换、电池、电压转换和电池充放电管理部分，交直流转换采用AC/DC模块，将由井下供电设备提供的交流电转换为设备所需的直流电，还为蓄电池充电供电；电池使用锂离子蓄电池，锂电池应具有防反接功能，具有内部保护电路外，具有有外保护电路，具备防过充、防过放、过流、短路等功能，还有均衡充电、均衡放电功能。电压转换负责在设备无外来供电时，将锂电池输出电压转换为其它单元元件所需电压，采用MAX1724电源芯片。电池充电管理核心芯片采用CS0301锂电池充电管理芯片。

2.透地通信单元(302)，负责与井上的透地通信设备通信，主要包括透地通信模块，可采用加拿大VitalAlert公司的CanaryTM透地通信模块，外连井下透地接收天线(102)和井下透地发射天线(103)，通过数据接口连接无线通信单元(303)，通过音频输出口和MIC接口连接耳麦(105)。

3.无线通信单元(303)，负责与井下无线通信，主要包括无线通信模块，无线通信模块核心芯片采用TI公司的CC2430，通过柔性专用转接线连接天线馈线(112)的接口。

图4为所述无线通信基站的自动弹出备用天线实施方案示意图主要包括：

1.主天线(401)，采用板状全向天线，主天线与弹簧挡板(403)作为一个刚性整体连接于天线合页(402)机构上，系统正常工作时垂直于巷道壁，当受平行于巷道方向的外力作用时，带动弹簧挡板沿合页轴带转动。

2.天线合页(402)，连接固定主天线(401)和弹簧挡板(403)，可180度自由转动。

3.弹簧挡板(403)，用于控制备用天线(405)自动弹出的触发机构，与主天线(401)作为一个刚性整体连接于天线合页(402)轴上，随主天线(401)转动而转动，与弹簧机构(404)共同作用实现备用天线的自动弹出。

4.弹簧机构(404)，用于提供备用天线(405)弹出的动力。

5.备用天线(405)，采用板状全向天线，连接弹簧机构(404)和备用天线合页(406)，系统正常工作时置于硐室内，受弹簧挡板(403)阻挡垂直于硐室侧壁，当主天线(401) 受外力转动时，备用天线不再受弹簧挡板(403)阻挡，在弹簧机构(404)作用下自动弹出到巷道内。

6.备用天线合页(406)，连接固定备用天线(405)和弹簧挡板(403)，可180度自由转动。

图5为所述无线通信基站的自动弹出备用天线实施方案弹出后的示意图。

Claims (5)

1.一种全矿井应急通信系统，其特征在于：在井下硐室安装无线通信基站，所述无线通信基站支持至少两种的无线通信方式；所述无线通信基站支持的无线通信方式包括以大地为传输介质的透地双向通信方式；所述无线通信基站支持的通信方式包括与井下至少一个移动终端设备的双向无线通信方式，所述无线通信基站与移动终端设备的无线通信天线采用抗灾变天线，所述抗灾变天线的馈线采用巷道壁开槽嵌入式安装方式，所述天线馈线与无线通信基站连接处采用盘留安装方式，天线馈线在外力作用下可无损拉伸，所述天线馈线的连接装置采用防水接线装置；所述抗灾变天线包括外形为杆状的天线，所述杆状天线包括具有防水、防火、抗冲击材料的天线护套，所述杆状天线采用巷道壁开槽嵌入式安装方式；所述抗灾变天线包括带有防护罩的天线，所述防护罩采用流线型侧剖面或弧形侧剖面，所述防护罩材料采用没有无线电信号屏蔽作用的防水、防火、抗冲击材料。

2.如权利要求1所述应急通信系统，其特征在于：所述无线通信基站与移动终端设备的无线通信天线包括螺旋天线。

3.如权利要求1所述应急通信系统，其特征在于：所述无线通信基站与移动终端设备的无线通信天线包括漏泄电缆。

4.如权利要求1所述的应急通信系统，其特征在于：所述无线通信基站的天线包括与天线绝缘的金属反射背板。

5.如权利要求1所述应急通信系统，其特征在于：所述无线通信基站与移动终端设备的包括自动弹出备用天线。