CN209083336U - 一种矿山救援无线通信系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种矿山救援无线通信系统。矿山救援无线通信系统包括：收发器、I/O组件和电站处理器；其中，收发器用于输出第一无线信号的输出端通过电站处理器连接I/O组件的输入端，和/或，I/O组件用于输出第一多媒体信号的输出端通过电站处理器连接收发器的输入端；电站处理器包括切换模块和电台模块；切换模块用于根据接收到的控制指令切换矿山救援无线通信系统的工作频率范围的输出端连接电台模块的控制端；电台模块将收发器发送的第一无线信号转换为第二多媒体信号，和/或，电台模块将I/O组件发送的第一多媒体信号转换为频率处在当前工作频率范围的第二无线信号。本实用新型实现了地下坑道、山洞及地下工程地方的无线通讯的效果。

Description

一种矿山救援无线通信系统

技术领域

本实用新型实施例涉及无线电技术，尤其涉及一种矿山救援无线通信系统。

背景技术

在矿井应急救援中时间就是生命，因此，矿井上下实时有效的沟通对救援的速度也具有至关重要的影响。

目前在矿井应急救援通信可以通过有线通信方式进行救援。有线通信方式具有传输稳定、传输速率快的优点；但相应的不便携带且铺设复杂、费时间，且如果有线传输过程中的某些线缆出现问题，那么可能会导致整个有线通信系统的瘫痪。

实用新型内容

本实用新型提供一种矿山救援无线通信系统，以实现地下坑道、山洞及有地下工程地方的无线通信。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种矿山救援无线通信系统，包括：收发器、I/O组件和电站处理器；

其中，所述电站处理器包括切换模块和电台模块；所述收发器用于输出第一无线信号的输出端通过所述电台模块连接所述I/O组件的输入端，和/或，所述I/O组件用于输出第一多媒体信号的输出端通过所述电台模块连接所述收发器的输入端；

所述切换模块用于根据接收到的控制指令切换所述矿山救援无线通信系统的工作频率范围的输出端连接所述电台模块的控制端，所述工作频率范围至少包括地面工作频率范围和地下工作频率范围；所述电台模块将所述第一无线信号转换为第二多媒体信号，和/或，所述电台模块将所述第一多媒体信号转换为频率处在当前工作频率范围的第二无线信号。

可选的，所述I/O组件包括：对讲机；

其中，所述对讲机录入所述第一媒体信息，将所述第一媒体信息发送至所述电站处理器；和/或，所述对讲机接收所述电站处理器发送的所述第二媒体信息；当所述第二媒体信息是语音信息时，播放所述第二媒体信息；当所述第二媒体信息是图像信息时，展示所述第二媒体信息。

可选的，所述对讲机包括手咪。

可选的，所述I/O组件还包括：包括多个电报按键的按键仪表盘；

其中，所述按键仪表盘通过所述电报按键键入电报信号；

所述电台模块接收所述电报信号，将所述电报信号转化为所述第二无线信号。

可选的，所述电站处理器至少包括：为所述矿山救援无线通信系统供电的电池模块。

可选的，所述矿山救援无线通信系统还包括：紧密密封所述电站处理器的外壳。

可选的，所述矿山救援无线通信系统还包括：分别设置在所述外壳上的充电接口、I/O接口和收发接口；

其中，所述充电接口将外接电源与所述电池模块连接，以便于所述外接电源为所述电池模块充电；所述I/O接口将所述I/O组件和所述电站处理器连接；所述收发接口将所述收发器和所述电站处理器连接。

可选的，所述收发器包括：

天线，用于接收所述第一无线信号，或将所述第二无线信号辐射出去。

第二方面，本实用新型实施例提供了一种通信系统，包括：

包括第一方面任一项所述的矿山救援无线通信系统的控制中心；

包括第一方面任一项所述的矿山救援无线通信系统的搜救设备；

其中，所述控制中心固定在矿井的井口旁；所述搜救设备设置在所述矿井的井道内。

可选的，所述控制中心包括：

固定在所述矿井的上井口旁的地面控制中心；

和\或，固定在所述矿井的下井口旁的地下控制中心。

本实用新型的切换模块将工作频率范围切换到地下工作频率范围之后，矿山救援无线通信系统可以将用户输入的信息转化为频率处在地下工作频率范围的无线信号，并将无线信号发送出去，这样，无线信号可以通过地下通信的方式传输，这样，实现了地下坑道、山洞及地下工程地方的无线通讯的效果。

附图说明

图1为本实用新型实施例一中的矿山救援无线通信系统的结构示意图；

图2是本实用新型实施例一中的矿山救援无线通信系统的结构示意图；

图3是本实用新型实施例一中的矿山救援无线通信系统的结构示意图；

图4是本实用新型实施例一中的矿山救援无线通信系统的结构示意图；

图5是本实用新型实施例一中的矿山救援无线通信系统中电台处理器的结构示意图；

图6是本实用新型实施例一中的矿山救援无线通信系统的结构示意图；

图7是本实用新型实施例一中的矿山救援无线通信系统的结构示意图；

图8是本实用新型实施例一中的矿山救援无线通信系统的结构示意图；

图9是本实用新型实施例一中的矿山救援无线通信系统的结构示意图；

图10是本实用新型实施例二中的通信系统的结构示意图；

图11是本实用新型实施例二中的通信系统的结构示意图；

图12是本实用新型实施例二中的通信系统的结构示意图；

图13是本实用新型实施例二中的通信系统的结构示意图；

图14是本实用新型实施例二中的通信系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

实施例一

图1为本实用新型实施例一提供的一种矿山救援无线通信系统10的结构示意图，如图1所示，该矿山救援无线通信系统10包括：收发器101、I/O组件102和电站处理器103；

其中，收发器101用于输出第一无线信号，和\或，I/O组件102用于输出第一多媒体信号。收发器101的输出端通过电站处理器103连接I/O组件102的输入端，和/或，I/O组件102的输出端通过电站处理器103连接收发器102的输入端；工作频率范围至少包括地面工作频率范围和地下工作频率范围。

I/O组件102包括输入组件和输出组件，其中，用户可以通过输入组件输入第一多媒体信息，例如语音、文字、图片等信息，输出组件用于输出第二多媒体信息，例如语音、文字、图片等信息。因此，输入组件可以是手写板、麦克风、键盘或者摄像头等，输出组件可以是显示器、喇叭等。电站处理器103包括切换模块1031和电台模块1032。切换模块1031的输出端连接所述电台模块1032的控制端，切换模块1031用于根据接收到的控制指令切换所述矿山救援无线通信系统的工作频率范围。电台模块1032将收发器101发送的第一无线信号转换为第二多媒体信号，和/或，电台模块1032将I/O组件102发送的第一多媒体信号转换为频率处在当前工作频率范围的第二无线信号。当前工作频率范围是当前该矿山救援无线通信系统10的工作频率范围。

电台模块1032可以将第一无线信号进行去燥放大，在进行解调，得到第二多媒体信息；同样，还可以将第一多媒体信息进行放大、去燥、调制等，得到第二无线信息号。

地面工作频率范围是频率处在中高频范围，该范围内的无线信号携带的信息量大，但穿透力比较小，传输距离近，不适合在地下(例如矿井、溶洞)传输；地下工作频率范围可以处在中低频范围，该范围内的无线信号穿透力大，空气对它的散射作用小，因此衰减小、传距离远，适合在地下(例如矿井、溶洞)传输。这里，地面工作频率范围的下限大于地下工作频率范围的上限。

这里，切换模块可以包括一个工作切换按键，用户点击该工作切换按键之后，出发一个切换指令，相应的切换一次工作频率范围。这样，在地面上使用该矿山救援无线通信系统10时，将工作频率范围切换到地面工作频率范围；在地下使用该矿山救援无线通信系统10时，将工作频率范围切换到地下工作频率范围。

本实施例中，该矿山救援无线通信系统10的工作温度范围在(-30，50)摄氏度。为了携带方便，该矿山救援无线通信系统10的重量保持在1.5公斤以内。

本实施例中，第一无线信号和第二无线信号在矿井这类地下环境可以通过地下通信的方式传播，这里，地下通信可以包括以下两种传播方式：通过岩层传输无线信号和通过电缆的泄漏电磁波传输无线信号；前者不受外界天电、工业和其他无线电台的干扰，信号稳定性好，隐蔽保密；后者工作效率高。

本实用新型的切换模块将工作频率范围切换到地下工作频率范围之后，矿山救援无线通信系统10可以将用户输入的信息转化为频率处在地下工作频率范围的无线信号，并将无线信号发送出去，这样，无线信号可以通过地下通信的方式传输，这样，实现了地下坑道、山洞及地下工程地方的无线通讯的效果。

可选的，如图2所示，I/O组件102包括：对讲机1021；

其中，对讲机1021录入第一媒体信息，将第一媒体信息发送至电站处理器103；和/或，对讲机1021接收电站处理器103发送的第二媒体信息；当第二媒体信息是语音信息时，播放第二媒体信息；当第二媒体信息是图像信息时，展示第二媒体信息。这里，对讲机1021相当于将麦克风和喇叭结合起来。

对讲机1021可以录入的第一媒体信息包括：语音，还可以包括：图像、地址等等。示例的，对讲机1021具有定位功能，用户可以点击对讲机1021的定位按键，对讲机1021获取并显示用户当前的经纬度和高度，并将经纬度和高度作为第一媒体信息。

优选的，如图3所示，对讲机1021包括手咪10211。手咪10211比较小巧，便于携带。

可选的，如图4所示，I/O组件102还包括：包括多个电报按键10221的按键仪表盘1022；其中，按键仪表盘1022通过电报按键10221键入电报信号；

电台模块1032接收电报信号，将电报信号转化为第二无线信号。

这里，电报信号是第一多媒体信息，按键仪表盘1022上每个电报按键10221都对应一个电报符号，用户点击这些电报按键10221就可以组成电报信号。该按键仪表盘1022可以是一个胶片，粘贴在电站处理器103的外表面上。这里，由电报信息转化的第二无线信号类似于短消息可以长期在空中传播直到被接收为止。

由于本实施例提供的矿山救援无线通信系统10可以接收用户输入的多种类型的信息，即用户的输入模式有很多种，因此，需要设置一个切换按键。当点击切换按键选择需要发送信息的类型之后，输入多媒体信息。示例的，假设矿山救援无线通信系统10的输入输出模式包括电报和语音，当当前输入模式是语音时，用户可以通过对讲机输入语音，用户点击切换按键，矿山救援无线通信系统10响应于该点击操作，将当前输入模式切换为电报，此时，用户可以通过点击按键仪表盘1022上的按键实现电报输入。这里，按键仪表盘1022可以设置在电站处理器103外表面，也可以作为一个外接设备与电站处理器103连接，如图4所示。

可选的，如图5所示，电站处理器103至少包括：为矿山救援无线通信系统10供电的电池模块1033。优选的电池模块1033是容量为4.4A/h的锂电池，锂电池的最大工作时长为8小时。

可选的，该矿山救援无线通信系统10还可以包括：设置在电站处理器103的开关，该开关用于控制电池模块1033为矿山救援无线通信系统10供电。其中，当开关开启，控制电池模块1033为矿山救援无线通信系统10供电；当开关关闭，控制电池模块1033停止为矿山救援无线通信系统10供电。该开关可以作为按键仪表盘1022的一个按键10221，也可以单独设置在矿山救援无线通信系统10的外表面上。

可选的，如图6所示，矿山救援无线通信系统10还包括：紧密密封电站处理器103的外壳104。

这里，外壳104是方形金属外壳，外壳104外表面上设置有按键仪表盘1022。金属外壳保证结构必需的硬度，能够很好的实现屏蔽及被动散热的功能。紧凑密封带电台模块1031和电池模块1032的外壳104允许矿山救援无线通信系统10可以长时间在复杂的条件下使用。优选的，外壳104的长为49cm，宽为126cm，高为220cm。

可选的，如图7所示，矿山救援无线通信系统10还包括：分别设置在外壳104上的充电接口105、I/O接口106和收发接口107；

其中，充电接口105将外接电源与电池模块1032连接，以便于外接电源为电池模块1032充电；I/O接口107将I/O组件102和电站处理器103连接；收发接口107将收发器101和电站处理器103连接。上述接口都以插孔的形式设置在外壳104上，相应的，与这些接口连接的收发器101、I/O组件102和充电线都设置有插头，当插头插入插孔，实现电连接。

可选的，如图8所示，收发器101包括：

天线1011，用于接收第一无线信号，或将第二无线信号辐射出去。

天线1011可以是50厘米天线，天线尺寸要求是小于40*40*600毫米。

这里，收发器101是一根具有塑料外壳的探棒，探棒分为两段，一段的落料外壳内设置有天线1011，另一段用于手持，用户手持该另一段，改变探棒的位置，从而改变天线1011的接收位置，从而更好的搜索信号。

优选的，天线1011的频率范围分别为：980-1020kHz；1800-2000kHz；3500-3800kHz；天线1011的输入电阻是50Ω。

这里，当该矿山救援无线通信系统10在地下工作时，优选的天线1011的频率工作范围是980-1020kHz，这个范围内的无线信号的波长越长，相应的传输距离越远。

优选的，矿山救援无线通信系统10的地下工作频率范围为950-1050kHz、地上范围分别为1800-2000kHz、3500-3800kHz；矿山救援无线通信系统10主动接收信号的电流范围为0-350mA，矿山救援无线通信系统10被动接收信号的电流范围为0-200mA；矿山救援无线通信系统10的功率范围为1.125-1.875W。传送模式使用的电流范围为0-2A；矿山救援无线通信系统10的传送速度是31bit/s；矿山救援无线通信系统10的功率范围为1.125-1.875W，其灵敏度为小于1mV。

这里，当矿山救援无线通信系统10的工作频率范围是950-1050kHz时，相应的天线1011的频率范围是980-1020kHz；当矿山救援无线通信系统10的工作频率范围是1800-2000kHz时，相应的天线1011的频率范围是1800-2000kHz；当矿山救援无线通信系统10的工作频率范围是3500-3800kHz时，相应的天线1011的频率范围是3500-3800kHz。其中，当该矿山救援无线通信系统10在地下工作时，优选的矿山救援无线通信系统10的工作频率是950-1050kHz。

由于本实施例中，矿山救援无线通信系统10的工作频率范围不只一个，因此，需要设置工作切换按键，当点击一次该工作切换按键，相应的切换一次工作频率范围。例如，当前工作频率范围在950-1050kHz时，点击一次工作切换按键，当前工作频率范围切换到3500-3800kHz，点击两次工作切换按键，当前工作频率范围切换到950-1050kHz。又由于该矿山救援无线通信系统10主要应用场所是地下矿井，因此，初始化情况下，选择的工作频率范围为950-1050kHz。

值得说明的是，井下信号不是很好，如果在980-1020kHz无法搜索到信号时，用户可以手动微调下天线的接收频率，可将天线的接收频率范围扩大到950-1050kHz，从而保障能够接收到无线信号。因此，矿山救援无线通信系统10需要设置微调按钮，该微调按钮可以是通过旋转实现增减频率值的旋转按钮，也可以包括用于增加频率值的增加按钮和用于减少频率值的减少按钮。

本实施例提供的该矿山救援无线通信系统10可穿透山岩障碍200米，井下声音的传输距离大于5公里，地表传输距离达到20公里。且，该通信电台传输的无线信号受损小，能够环绕地表。这种特性允许电站在尺寸小和辐射能力强的优势下，具有独一无二的传输距离。

可选的，如图9所示，该矿山救援无线通信系统10还可以包括：设置在外壳104上的显示器108，该显示器可以显示矿山救援无线通信系统10是否开启的图标、电池模块的电量、当前工作频率、天线匹配水平、接收无线信号水平、可能发出的通知清单、接手到的通知、用户的输入模式等。

图10为本实用新型实施例一提供的一种通信系统20的结构示意图，如图10所示，该通信系统20可应用于井下救援等方面，所述通信系统20可以包括：

包括矿山救援无线通信系统10的控制中心201；

包括矿山救援无线通信系统10的搜救设备202；

其中，控制中心201固定在矿井的井口旁；搜救设备202设置在矿井的井道内。这里，救援设备202没有固定在某一个具体位置，可以在井道内可移动。

优选的，矿山救援无线通信系统10的工作频率范围为950-1050kHz。由于井道内设置有很多金属导线、金属轨道，因此，地下控制中心201或搜救设备202发送的无线信号可以沿着金属导线、金属轨道传播，同样地下控制中心201或搜救设备202发送的无线信号可以通过高电导率岩层进行传播，因此，实现了地下通信。

可选的，如图11所示，控制中心201可以包括：

固定在所述矿井的上井口旁的地面控制中心2011；

和\或，固定在所述矿井的下井口旁的地下控制中心2012。

上井口是地面进入矿井的入口，下井口是进入井道的入口，井道是矿井内的隧道。

如图12所示，该控制中心201仅包括地面控制中心2011，该通信系统20包括地面控制中心2011和搜救设备202；如图13所示，控制中心201可以包括地下控制中心2012，该通信系统20可以包括地下控制中心2012和搜救设备202。

优选的，如图14所示，该控制中心201包括地面控制中心2011和地下控制中心2012，这样，当用户可以通过地面控制中心2011对手持地下控制中心2012的用户和手持搜救设备202的救援人员进行全局指挥，从而实现更快的救援，且地面控制中心2011分别与地下控制中心2012和搜救设备202通信，了解救援进度，随时在上井口待命，准备后续工作，例如继续增加救援人员，抬出伤者等。

上述矿山救援无线通信系统10透过岩层进行通信的方式，适用于井下坍塌后人员的搜救。示例的，假设在2米深的水平面发生了坍塌，人被障碍物隔离无法联系地面，可以通过水平面1高于水平面2的地方通过矿山救援无线通信系统10与困在那里的人进行联系。作为地面控制中心2011的矿山救援无线通信系统10固定在地面，作为地下控制中心2012的矿山救援无线通信系统10在井下的位置固定不动，作为救援设备202的矿山救援无线通信系统10沿坑道行走到距离地下控制中心2012大约3公里处。三台矿山救援无线通信系统10可以进行通信测试，测试成功后，手持救援设备202的救援人员开始救援。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (8)

1.一种矿山救援无线通信系统，其特征在于，包括：收发器、I/O组件和电站处理器；

其中，所述收发器用于输出第一无线信号的输出端通过所述电站处理器连接所述I/O组件的输入端，和/或，所述I/O组件用于输出第一多媒体信号的输出端通过所述电站处理器连接所述收发器的输入端；

所述电站处理器包括切换模块和电台模块；所述切换模块用于根据接收到的控制指令切换所述矿山救援无线通信系统的工作频率范围的输出端连接所述电台模块的控制端，所述工作频率范围至少包括地面工作频率范围和地下工作频率范围；所述电台模块将所述收发器发送的所述第一无线信号转换为第二多媒体信号，和/或，所述电台模块将所述I/O组件发送的所述第一多媒体信号转换为频率处在当前工作频率范围的第二无线信号。

2.根据权利要求1所述的矿山救援无线通信系统，其特征在于，所述I/O组件包括：对讲机；

其中，所述对讲机录入所述第一媒体信息，将所述第一媒体信息发送至所述电站处理器；和/或，所述对讲机接收所述电站处理器发送的所述第二媒体信息；当所述第二媒体信息是语音信息时，播放所述第二媒体信息；当所述第二媒体信息是图像信息时，展示所述第二媒体信息。

3.根据权利要求2所述的矿山救援无线通信系统，其特征在于，所述对讲机包括手咪。

4.根据权利要求2所述的矿山救援无线通信系统，其特征在于，所述I/O组件还包括：包括多个电报按键的按键仪表盘；

其中，所述按键仪表盘通过所述电报按键键入电报信号；

所述电台模块接收所述电报信号，将所述电报信号转化为所述第二无线信号。

5.根据权利要求1所述的矿山救援无线通信系统，其特征在于，所述电站处理器还包括：为所述矿山救援无线通信系统供电的电池模块。

6.根据权利要求5所述的矿山救援无线通信系统，其特征在于，所述矿山救援无线通信系统还包括：紧密密封所述电站处理器的外壳。

7.根据权利要求6所述的矿山救援无线通信系统，其特征在于，所述矿山救援无线通信系统还包括：分别设置在所述外壳上的充电接口、I/O接口和收发接口；

其中，所述充电接口将外接电源与所述电池模块连接，以便于所述外接电源为所述电池模块充电；所述I/O接口将所述I/O组件和所述电站处理器连接；所述收发接口将所述收发器和所述电站处理器连接。

8.根据权利要求1所述的矿山救援无线通信系统，其特征在于，所述收发器包括：

天线，用于接收所述第一无线信号，或将所述第二无线信号辐射出去。