WO2008041392A1 - Système sans fil de puits - Google Patents

Description

明 細 書

坑内無線システム

技術分野

[0001] 本発明は、炭坑やトンネル等の坑内にいる人間と、坑外にいる人間との間の通信を 可能にする坑内無線システムに関する。

背景技術

[0002] 従来から炭坑やトンネル等の坑内において作業を行う場合、安全確認や業務連絡 等のために坑外に 、る人間と、坑内に 、る人間との間で通信を行うことは行われて ヽ る。

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0003] 通信手段としては、無線通信と PHS通信が使われている力 PHSは個別通話しか できないため、緊急時に坑外力も全ての PHSに一斉に連絡を行ったり、また、全員 で一斉に通話を行うのは困難である。

一方、無線通信の場合には、一つの端末力 発した情報を他の端末で同時に受信 することも可能であるが、これでは個別の端末との通信ができない。

本発明は、上記した従来の坑内坑外通信に問題点に鑑みて、個別に通信を行うこ ともでき、かつ、一斉通信制御も行うことができる無線システムを提供することを目的と している。

課題を解決するための手段

[0004] 上記した目的を達成するために本発明に係る坑内無線システムは、坑外に設置し た中央監視装置と、移動体無線端末として機能する携帯局と、坑内の管理領域内に 設置した少なくとも一つの坑内基地局とを備え、各携帯局に個別の携帯局識別情報 を予め記憶させ、前記中央監視装置が、坑内基地局を介して中央監視装置と全携 帯局とが通話可能な一斉通話モードと、前記携帯局識別情報に基づいて特定の携 帯局を指定し、坑内基地局を介して中央監視装置と前記指定された携帯局とが通話 可能な個別通話モードとを切替可能に構成されていることを特徴とするものである。 また、本発明に係る坑内無線システムは、必要に応じて、前記中央監視装置に中 継ユニットを設け、中央監視装置に、所定の携帯局から、携帯局識別情報で特定し た他の携帯局との中継通話要求情報を受信した時に、前記中継ユニットを介して前 記所定の携帯局と、前記他の携帯局との間の通話を可能にする中継通話モードを 設けることができる。

さらに、本発明に係る坑内無線システムは、好ましくは、前記中央監視装置と前記 基地局とが有線により情報の送受信を行!、、前記基地局と前記携帯局とが無線によ り情報の送受信を行うように構成され得る。

発明の効果

[0005] 本発明の請求項 1に係る坑内無線システムは、坑外に設置した中央監視装置と、 移動体無線端末として機能する携帯局と、坑内の管理領域内に設置した少なくとも 一つの坑内基地局とを備え、各携帯局に個別の携帯局識別情報を予め記憶させ、 前記中央監視装置が、坑内基地局を介して中央監視装置と全携帯局とが通話可能 な一斉通話モードと、前記携帯局識別情報に基づいて特定の携帯局を指定し、坑 内基地局を介して中央監視装置と前記指定された携帯局とが通話可能な個別通話 モードとを切替可能に構成しているので、坑外に設置した中央監視装置と、坑内に 位置する携帯局との間で、一斉に又は個別に通信を行うことができるようになる。 また、本発明の請求項 2に係る坑内無線システムは、前記中央監視装置に中継ュ ニットを設け、中央監視装置に、所定の携帯局から、携帯局識別情報で特定した他 の携帯局との中継通話要求情報を受信した時に、前記中継ユニットを介して前記所 定の携帯局と、前記他の携帯局と間の通話を可能にする中継通話モードを設けてい るので、必要に応じて各携帯局間での通話が可能になる。

さらに、本発明の請求項 3に係る坑内無線システムは、前記中央監視装置と前記基 地局とが有線により情報の送受信を行 、、前記基地局と前記携帯局とが無線により 情報の送受信を行うように構成されて 、るので、坑内の構造が複雑になって 、ても、 基地局を介して確実に中央監視装置と携帯局との間の通信が可能になる。

発明を実施するための最良の形態

[0006] 以下、添付図面に示した一実施例を参照して、本発明に係る坑内無線システムの 実施の形態を説明していく。

[0007] 図 1は、本発明に係る坑内無線システムの構成を示す概略図である。

図面に示すように、この坑内無線システムは、

坑外に設置された中央監視装置 1、

坑内に設置された n個の基地局 20及び

各作業員が携帯する携帯局 30

を備えている。

坑外の中央監視装置 1と、坑内の各基地局 20とは適当なケーブルを介して有線結 合され、前記ケーブルを介して情報の送受信が行えるように構成されて 、る。

一方、坑内の各基地局 20と各携帯局 30とは、無線により情報の送受信が行えるよ うに構成されている。

[0008] 図 1に示すように、前記中央監視装置 1は、キーボード 2、移動体位置監視制御部 3 、モニタ 4、中央制御部 5、通信制御タツチパネル 6、音声操作スピーカ 7、マイク 8、 識別信号送受信部 9、ライン選択制御部 10、無線中継制御部 11及び複数の中継ュ ニット 12を備えている。

[0009] 図 2は、坑内基地局 20の内部構成を示す概略図である。

坑内基地局 20は、

8ビット CPU21と、

各携帯局 Dと 800MHzの独自フォーマットで無線通信を行うための独自フォーマツ ト無線機 22と、

レギユレータ 23、ニツカド電池 24及び充電回路 25で構成される電源と

を有する。

前記 CPU21には、内臓フラッシュ ROM21a、内蔵 RAM21b、中央監視装置 1と の有線接続のための有線インターフェイス 21c及び前記無線機 22のための無線イン ターフェイス 21dが設けられて!/、る。

前記内臓フラッシュ ROM21aには、各基地局毎に割り当てられた基地局識別番号 が予め記憶されている。

尚、各基地局 20間は光ケーブルで接続される力 何れかの基地局 20が故障した 時に他の基地局 20の通信に影響を与えないために、好ましくは、各基地局 20は、直 列に接続されずに分岐接続されるカゝ、又は光ケーブルが二重化され得る。

[0010] 図 3は、坑内に入る作業員が携帯するための携帯局 30の内部構成を示す概略図 である。

携帯局 30は、

8ビット CPU31と、

各携帯局 Dと 800MHzの独自フォーマットで無線通信を行うための独自フォーマツ ト無線機 32と、

マイクやスピーカ等のマンマシンインターフェイス 33、ブザー 34及びスィッチ 35と、 レギユレータ 36及びリチウムイオン電池 37で構成される電源と、

を有する。

前記 CPU31には、内臓フラッシュ ROM31a、内蔵 RAM31b、前記無線機 32のた めの無線インターフェイス 31c及びマンマシンインターフェイス 33等のための標準入 出力ポート 31dが設けられている。

前記内臓フラッシュ ROM31aには、各携帯局毎に割り当てられた携帯局識別番号 が予め記憶されている。

また、携帯局 30は、ガスセンサ 38を備え、 CPU31は、ガスセンサ 38から設定値以 上の数値を検出した場合には、その情報を自己の携帯局識別番号と共に基地局 20 に自動発信するように構成されている。これ〖こより、中央監視装置 1において坑内で の異常を早期に知ることができ、例えば、何れかの携帯局 30からの異常情報を受信 すると同時に、各基地局 20を介して各携帯局 30に警報信号を送るように中央監視 装置 1を構成すれば、安全性が向上する。

[0011] 各坑内基地局 20は、図 4に示すように坑内の所定の位置に設置される。

設置方法は、各基地局 20の無線機 22のアンテナにより受信可能な範囲を考慮し て坑内全域をカバーできるように設置してもよいが、好ましくは、図 4に示すように、坑 内の分岐点に一つ、各坑道に少なくとも一つ、そして、作業員の出入りが多い坑道や 場所 (以下、作業領域)に、その場所全域をカバーできるように一定の間隔で複数設 置され得る。 図 4に示す実施例では、 10kmの作業領域を確保するために受信可能範囲が半径 1. 2kmの坑内基地局 20を 2km間隔で 5つ配置してある。

[0012] 中央監視装置 1は、定期的にポーリングを行って、応答信号に基づいて、どの携帯 局が、どの基地局の感知範囲にいるかを記録する。

具体的には、中央監視装置 1は、定期的に、各基地局 20を介して各携帯局 30の 呼出を行う。呼び出された携帯局 30の CPU31は、その内臓フラッシュ ROM31aに 記録された自己の携帯局識別番号を自動応答発信する。

各基地局 20の CPU21は、携帯局 30から応答信号 (携帯局識別番号)を受信した 場合、その応答信号に自己の基地局識別番号を加えた位置情報を中央監視装置 1 に自動的に発信するように構成されて 、る。

中央監視装置 1における移動体位置監視制御部 3は、各基地局 20から送られてき た位置情報を経時的に記憶し、どの携帯局 30が、坑内におけるどの坑内基地局 20 の感知範囲内にあるかを表示することができるように構成されて 、る。

また、中央監視装置 1における移動体位置監視制御部 3は、後述する各携帯局 30 との通話時においても、各携帯局 30の位置情報を更新するように構成され得る。 さらに、中央監視装置 1は、各携帯局 30が、どの基地局 20のエリアで使用されてい るかをモニタ 4で表示できるように構成されており、一定時間以上位置の変更されて いない携帯局、又通信がされていない携帯局 30がある場合には、ポーリング機能に より、携帯局 30の呼出を行い、その携帯局 30が、どの基地局 20のエリアに位置する かの位置情報を取得し、位置の更新'変更を行う。

[0013] 中央監視装置 1と各携帯局 30とは、坑内基地局 20を介して無線通信を行うことが できるように構成されている。

また、各携帯局 30は、中央監視装置 1の制御の下、坑内基地局 20を介して無線通 信を行うことができるように構成されて 、る。

この坑内無線システムにおける通話モードには、「一斉通話モード」「個別通話モー ド」「呼出通話モード」「中継通話モード」「割込通話モード」があり、中央監視装置 1に おける通信制御タツチパネル 6には、各モードへの切替スィッチが設けられており、 現在、作動しているモードに対応するスィッチが点灯し、他のモードに対応するスイツ チは消灯するよう構成されている。

以下、各通話モードについて説明する。

1.一斉通話モード

中央監視装置 1は、通常は一斉通話モードで作動する。従って、通信制御タツチパ ネル 6においては通常、一斉通話モードのスィッチが点灯している。一斉通話モード のスィッチが消灯している場合には、スィッチにタツチすると中央監視装置 1は一斉 通話モードに切り替わり、一斉通話モードのスィッチが点灯する。

この一斉通話モードにおいては、中央監視装置 1からの通話情報は、全ての基地 局識別番号及び全ての携帯局識別番号と共に送信され、従って、全ての坑内基地 局 20が中央監視装置 1からの通話情報を受信し、かつ、全ての携帯局 30が坑内基 地局 20からの通話情報を受信する。

そして、中央監視装置 1における識別信号送受信部 9は、基地局識別番号及び携 帯局識別番号に関係なく全坑内基地局 20からの送信を受信し、全坑内基地局 20を 介した全携帯局 30からの音声を出力する。

2.個別通話モード

個別通話モードは、どの基地局 20の感知範囲内にいるかが確認できている携帯局 30を呼び出して、該携帯局 30と中央監視装置 1とだけが通話出来るモードである。 中央監視装置 1の通信制御タツチパネル 6の個別通話モードスィッチをタツチすると 、他のスィッチは消灯して同スィッチが点灯し、任意の携帯局 30の個別呼出が可能 になる。

中央監視装置 1において管理者が、呼出したい携帯局 30の携帯局識別番号と、そ の携帯局 30が感知範囲内にある基地局 20の基地局識別番号をキーボード 2を介し て入力した後、通信制御タツチパネル 6における個別通話モードスィッチをタツチする と、入力した携帯局識別番号と基地局識別番号とを含む個別通話信号が坑内基地 局に送信される。

個別通話信号は、対応する基地局識別番号を持つ基地局 20により受信され、受信 した基地局 20は、受信した個別通話信号を無線機 22を介して発信する。

基地局 20から発信された個別通話信号は、その感知範囲内にある対応する携帯 局識別番号を有する携帯局 30により受信される。

個別通話信号を受信した携帯局 30は、個別通話信号に含まれた制御信号により、 そのブザー 34が鳴らされる。

次いで、その携帯局 30を携帯した作業員が携帯局 30のスィッチ 35を押して、その 携帯局識別番号を基地局 20を介して中央監視装置 1に返信することにより中央監視 装置 1と、その携帯局 30との間のみの個別通話が開始される。

3.呼出通話モード

呼出通話モードは、どの基地局 20の感知範囲内に 、るかが確認できて 、な 、携帯 局 30を呼び出して、該携帯局 30と中央監視装置 1とだけが通話出来るモードである 中央監視装置 1から、携帯局識別番号のみを入力して「呼出通話モード」スィッチを タツチすると、中央監視装置 1から入力した携帯局識別番号と全基地局識別番号とを 含む呼出通話信号が坑内基地局 20へ送信される。

前記した呼出通話信号には全基地局識別番号を含まれているため呼出通話信号 は全ての坑内基地局 20にお 、て受信される。

そして各坑内基地局 20は、中央監視装置 1からの呼出通話信号を受信すると、携 帯局識別番号を含む呼出通話信号を無線機 22を介して発信する。

各基地局 20から発信された信号は、何れかの基地局 20の感知範囲内にある対応 する携帯局識別番号を有する携帯局 30によってのみ受信される。

個別通話信号を受信した携帯局 30は、個別通話信号に含まれた制御信号により、 そのブザー 34が鳴らされる。

次いで、その携帯局 30を携帯した作業員が携帯局 30のスィッチ 35を押して、その 携帯局識別番号を基地局 20を介して中央監視装置 1に返信する。

中央監視装置 1では、携帯局 30からの返信情報を受信すると、「呼出通話モード」 スィッチが点灯し、呼出が完了する。

「呼出通話モード」スィッチが点灯した後、「個別通話モード」スィッチが押されると、 呼び出した携帯局 30と中央監視装置 1との間の個別通話モードへ移行し、対応する 携帯局 30と中央監視装置 1との個別通話が可能になる。 4.中継通話モード

中継通話モードは、ある携帯局 30と、他の坑内基地局 20の感知領域にある他の携 帯局 30との通話を行うために用いられる。

ある携帯局 30を所有する作業員が、他の携帯局を所有する作業員と中継通話を 行いたい場合、その携帯局 30から自己の携帯局識別番号を含む中継通話要求信 号を発信する。前記中継通話要求信号は、基地局 20を介して、中央監視装置 1に送 られる。

中央監視装置 1は、携帯局 30から中継通話要求信号を受信すると、中継通話を行 いたいそれぞれの携帯局 30をカバーする坑内基地局 20間を中継ユニット 12に接続 し、坑内基地局間の通話を自動中継する。

この間、中央監視装置 1の通信制御タツチパネル 6は、中継通話モードスィッチが 点灯している。

5.割込通話モード

中央監視装置 1において、中継通話モードスィッチが点灯している時に、割込通話 モードスィッチをタツチすると、同スィッチが点灯して、中央監視装置 1が中継通話に 接続され、中継通話を行っている両基地局 20を介して、中央監視装置 1との通話中 の携帯局 30間の通話が可能になる。

中央監視装置 1において、再度、割込通話モードスィッチをタツチすると、同スイツ チが消灯して中央監視装置 1は中継通話から切断される。

6.一斉通話への復帰

中央監視装置 1は、上記したように通常は一斉通話モードで動作し、他のモードで 動作した後は、手動又は自動で一斉通話モードに復帰する。

手動での復帰は、通信制御タツチパネル 6により行われる。自動での復帰は、例え ば、最後の通話から所定時間経過（1〜5分)した後に自動的に一斉通話モードに復 帰するように構成され得る。

上記したように、中央監視装置 1と各基地局 20とを有線で結合し、各基地局 20と各 携帯局 30とを無線で接続することにより、複雑に入り組んだ坑内であっても、確実に 通話通信を行うことができるようになる。 [0016] 以上説明した実施例では、坑内における作業領域を一箇所し力設けていないが、 作業領域は必要に応じて何箇所設けてもょ ヽ。

また、上記した実施例では、受信可能範囲が半径 1. 2kmの坑内基地局 20を 10k mの作業領域に 2km間隔で 5つ配置する例を挙げている力 坑内基地局 20の設置 数及び設置間隔は本実施例に限定されることなぐ設置すべき作業領域の広さと、 使用する基地局の受信可能範囲に応じて任意に決めることができる。

さらにまた、上記した実施例では、坑内での良好な通信を可能にするための好まし い実施例として携帯局 30と坑内基地局 20との間の無線通信を 800MHzで行ってい る例を挙げている力 S、無線通信に使用される周波数帯域は本実施例に限定されるこ となぐ使用する坑道の地形等に応じて任意の周波数帯域を用いることができる。 また、上記した実施例では、坑内基地局 20及び携帯局 30に 8ビットの CPUを使用 した例を挙げているが、 CPUのビット数は本実施例に限定されることなぐ例えば、 1

6ビット又は 32ビットの CPUを使用してもよ!、。

さらにまた、基地局及び携帯局の電源構成は、本実施例に限定されることなぐ任 意の電源が用いられ得ることは勿論である。

図面の簡単な説明

[0017] [図 1]本発明に係る坑内無線システムの構成を示す概略図

[図 2]坑内基地局 20の内部構成を示す概略図

[図 3]携帯局 30の内部構成を示す概略図

[図 4]坑内における基地局の設置例を示す配置図

符号の説明

[0018] 1 中央監視装置

2 キーボード

3 移動体位置監視制御部

4 モニタ

5 中央制御部

6 通信制御タツチパネル

7 音声操作スピーカ マイク

識別信号送受信部

ライン選択制御部 無線中継制御部 複数の中継ユニット 基地局

CPU

1a 内臓フラッシュ ROM1b 内蔵 RAM

1c 有線インターフェイス1d 無線インターフェイス 独自フォーマット無線機 レギユレータ

リチウム電池

充電回路

携帯局

CPU

1a 内臓フラッシュ ROM1b 内臓 RAM

1c 無線インターフェイス1d 標準入出力ポート 独自フォーマット無線機 マンマシンインターフェイス ブザー

スィッチ

レギユレータ

リチウムイオン電池 ガスセンサ

Claims

請求の範囲

[1] 坑外に設置した中央監視装置と、

移動体無線端末として機能する携帯局と、

坑内の管理領域内に設置した少なくとも一つの坑内基地局と

を備え、

各携帯局に個別の携帯局識別情報を予め記憶させ、

前記中央監視装置が、

坑内基地局を介して中央監視装置と全携帯局とが通話可能な一斉通話モードと、 前記携帯局識別情報に基づいて特定の携帯局を指定し、坑内基地局を介して中 央監視装置と前記指定された携帯局とが通話可能な個別通話モードと

を切替可能に構成されて ヽる

ことを特徴とする坑内無線システム。

[2] 前記中央監視装置が中継ユニットを備え、

中央監視装置が、所定の携帯局から、携帯局識別情報で特定した他の携帯局との 中継通話要求情報を受信した時に、前記中継ユニットを介して前記所定の携帯局と 、前記他の携帯局と間の通話を可能にする中継通話モードを有する

ことを特徴とする請求項 1に記載の坑内無線システム。

[3] 前記中央監視装置と前記基地局とが有線により情報の送受信を行い、

前記基地局と前記携帯局とが無線により情報の送受信を行う

ことを特徴とする請求項 1又は 2に記載の坑内無線システム。