礦井透地通訊救援信息系統的製作方法
2023-06-12 18:34:56
專利名稱：礦井透地通訊救援信息系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及無線通信領域，尤其涉及一種礦井透地通訊救援信息系統，其工作於超低頻，可實現將信息從礦井下礦工工作的作業面通過無線信號穿透煤層巖層傳輸到地面通訊指揮中心。
背景技術：
在煤礦等行業中，隨著礦井深度的增加和井下巷道的不斷延伸，礦工通常在地下幾百米甚至上千米的條件下進行作業，而各種災害的威脅程度都在增加，突出表現在瓦斯湧出量越來越大，發生瓦斯爆炸，礦道坍塌等重大事故的機率大大增加。我國幾乎每年都發生多起傷亡慘重的礦難事故，給國家和人民帶來重大的生命財產損失。雖然近年來國家安全生產局加大了對非法小煤礦的清理整頓，加強了煤礦企業的科學管理，礦難事故呈現逐步下降的趨勢，但是每次礦難發生總是伴隨著慘痛的傷亡，如何在礦難發生時，在最短的時間內同礦下遇困人員建立有效的通訊聯絡，及時準確地了解井下人員的生存狀況與所處環境位置，對於成功解救遇困人員尤為重要，實踐證明，礦難發生的M小時內是最佳的救援時間，救援效率最高。目前，在發生礦道坍塌，瓦斯爆炸等事故時，還沒有有效的通訊手段能保穿透煤 (巖)層將井下信息可靠地傳輸到井上救援指揮中心。
實用新型內容目前裝備的通信設備如無線對講機等設備一旦發生礦道坍塌等險情，信號無法穿透煤層無法建立有效通訊，像美國，澳大利等裝備的PED系統，是一個單向信息傳輸系統， 只能將信息從礦井上傳遞到礦井下，無法得知遇困人員的生存環境及位置信息，做出針對性的救援方案，本實用新型的目的在於解決上述問題，提供一種礦井透地通訊救援信息系統。為實現上述目的，所述礦井透地通訊救援信息系統，包括彼此無線通訊連接的發射機和接收機，其特點是，所述發射機具有擴頻編碼處理單元，接收機具有與擴頻編碼處理單元相匹配的解擴頻單元；擴頻編碼處理單元與解擴頻單元無線通訊連接。優選的是，所述發射機具有的第一微處理器順次地經擴頻編碼處理單元及數字調製器、數模變換器、第一帶通濾波器和驅動放大器與功率放大器通訊連接，所述接收機具有的前置放大器順次地經第二帶通濾波器、變頻器、模數變換器、基帶濾波器、數字解調器、解擴頻單元與第二微處理器通訊連接；所述功率放大器與前置放大器無線通訊連接。優選的是，所述發射機和接收機分別具有定向拉杆天線和環形全向天線，所述功率放大器通過定向拉杆天線和環形全向天線與前置放大器無線通訊連接。優選的是，所述擴頻編碼處理單元為直接序列擴頻編碼處理單元。優選的是，所述數發射機的工作頻率為超低頻。 優選的是，所述數字調製器為DQPSK調製器，所述數字解調器為DQPSK解調器。[0012]優選的是，所述發射機還包括分別與第一微處理器通訊連接的第一液晶顯示屏、 鍵盤和緊急按鈕；所述接收機還包括分別與第二微處理器通訊連接的第二液晶顯示屏、振動器和報警器。本實用新型的有益效果在於，所述礦井透地通訊救援信息系統，採用超低頻技術、 DQPSK數字調製技術以及直接序列擴頻技術，可在惡劣的通訊條件下，準確即時地接收井下施工人員傳輸的信息，具有較強的抗幹擾能力和穿越巖層傳輸信息的能力。當事故發生時， 避免了因情況不明而導致的救援的盲目性，可以極大的提高救援效率，最大程度挽救被困人員的生命。
圖1示出了本實用新型所述礦井透地通訊救援信息系統中發射機的原理方框圖。圖2示出了本實用新型所述礦井透地通訊救援信息系統中接收機的原理方框圖。
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型做進一步詳細的說明在礦井地下通信中，電波除了要經受比地面通信更為惡劣的傳播損耗之外，還要多經受兩次以上的「穿透損耗」和「折射損耗」，因此接收電的信號就更加微弱，要保證可靠的通信聯絡確實是非常困難的，再加上天電幹擾很嚴重，通信就更加困難。解決這些技術難點的最重要的課題之一是如何解決對微弱信號的接收。本實用新型所述的礦井透地通訊救援信息系統，包括彼此無線通訊連接的發射機和接收機，所述發射機具有擴頻編碼處理單元105，接收機具有與擴頻編碼處理單元105相匹配的解擴頻單元205 ；擴頻編碼處理單元 105與解擴頻單元205無線通訊連接。所述擴頻編碼處理單元105優選為直接序列擴頻編碼處理單元，採用了直接序列擴頻技術，有效的解決了上述通訊難題。擴頻技術由於其優越的抗幹擾性和保密性，一直為軍事通信所獨佔，直到80年代初才被應用於民用通信。在短短的十幾年時間裡，擴頻技術在無線移動通信領域得到了極為迅速的發展。擴頻系統的優點主要有以下幾個方面接收弱信號能力強直接序列擴頻信號淹沒在噪聲之中，頻譜密度低，系統仍能夠正確接收信號。抗衰落尤其是選擇性衰落，這是由於直接序列擴頻系統的射頻帶寬很寬， 小部分頻譜衰落不會使信號產生嚴重畸變。抗幹擾能力強由於利用了擴展頻譜技術，將信號擴展到很寬的頻帶上，在接收端對擴頻信號進行相關處理即帶寬壓縮，恢復成窄寬信號。 對幹擾信號而言，由於與擴頻信號不相關，則被擴展到很寬的頻帶上，使之進入信號通頻帶內的幹擾功率大大降低，相應的增加了相關器輸出端的信號/幹擾比，因而具有較強的抗幹擾能力。抗多徑幹擾由於直接序列擴頻系統採用偽隨機碼的相關接收，只要多徑時延大於一個偽隨機碼的碼片寬度，就不會形成幹擾，甚至可以利用這些多徑能量來提高系統性能。所述礦井透地通訊救援信息系統在使用時，礦井下工作人員攜帶一臺發射機，這些發射機可與礦井上的一個或多個接收機配合，組成相應的礦井透地通訊救援信息系統。 各發射機將信息從礦井下礦工工作的作業面通過無線信號穿透煤層巖層傳輸到地面接收機。[0021]圖1示出了本實用新型所述礦井透地通訊救援信息系統中發射機的原理方框圖， 如圖ι所示，所述發射機具有的第一微處理器104順次地經擴頻編碼處理單元105及數字調製器106、數模變換器107、第一帶通濾波器108和驅動放大器109與功率放大器110通訊連接。其中，所述數字調製器106為DQPSK調製器；並且，所述數發射機的工作頻率為超低頻。圖2示出了本實用新型所述礦井透地通訊救援信息系統中接收機的原理方框圖， 如圖2所示，所述接收機具有的前置放大器211順次地經第二帶通濾波器210、變頻器209、 模數變換器208、基帶濾波器207、數字解調器206、解擴頻單元205與第二微處理器204通訊連接；所述功率放大器110與前置放大器211無線通訊連接。其中，所述數字解調器206 為DQPSK解調器。所述發射機和接收機分別具有定向拉杆天線111和環形全向天線212，所述功率放大器110通過定向拉杆天線111和環形全向天線212與前置放大器211無線通訊連接。進一步的，為了便於井下施工人員被困時發出求救信號，同時也便於地上救援部門即時接收到被困人員發出的求救信號，所述發射機還包括分別與第一微處理器104通訊連接的第一液晶顯示屏101、鍵盤102和緊急按鈕103 ；所述接收機還包括分別與第二微處理器204通訊連接的第二液晶顯示屏201、振動器202和報警器203。所述發射機的信息輸入方式有兩種一是通過鍵盤102輸入文字及數字信息；二是按下緊急按鈕103發出緊急呼救信息。發射機將通過鍵盤102或緊急按鈕103輸入的信息傳輸到第一微處理器104，第一微處理器104將信息送到第一液晶顯示屏101顯示發送的信息，同時將信息傳送到擴頻編碼處理單元105，將信息進行擴頻編碼；經擴頻編碼後的信息發送到數字調製器106，所述數字調製器106進行DQPSK調製，將信息調製為數字的超低頻信號，該超低頻信號經數模變換器107變換為模擬的超低頻信號。第一帶通濾波器108將經數模變換器107變換的模擬信號進行濾波，對其諧波進行抑制，然後送到驅動放大器109 對信號進行放大，經放大後的信號輸入功率放大器110將信號進行功率放大後經與其相連的定向拉杆天線111發送到空中。在礦井發生緊急事故時，所述緊急按鈕103可以使用戶在最短的時間內，發出緊急呼救信息，該信息包含用戶的個人身份信息及工作位置信息，簡潔實用，效率極高。該信息固化在發射機內的第一微處理器104的存貯單元內。所述接收機的接收天線，即環形全向天線212，收到發射機發射的無線信號後，進入前置放大器211將環形全向天線212接收的微弱信號放大，放大後的信號通過第二帶通濾波器210對通帶外的幹擾信號進行濾波抑制，濾波後的信號在變頻器209電路實現頻率變換，通過基帶濾波器207後濾除載波及其它雜波，得到基帶模擬信號，經模數變換器208 對基帶模擬信號進行採樣處理將其轉化為數位訊號，數位訊號再順次地經過數字解調器 206、解擴頻單元205後，將信號還原成為數字信息經第二微處理器204後，送到第二液晶顯示屏201顯示，同時第二微處理器204控制報警器203發出報警，振動器202產生振動，提示收到信息。綜上所述僅為本實用新型較佳的實施例，並非用來限定本實用新型的實施範圍。 即凡依本實用新型申請專利範圍的內容所作的等效變化及修飾，皆應屬於本實用新型的技術範疇。
權利要求1.一種礦井透地通訊救援信息系統，包括彼此無線通訊連接的發射機和接收機，其特徵在於所述發射機具有擴頻編碼處理單元，接收機具有與擴頻編碼處理單元相匹配的解擴頻單元；擴頻編碼處理單元與解擴頻單元無線通訊連接。
2.根據權利要求1所述的礦井透地通訊救援信息系統，其特徵在於所述發射機具有的第一微處理器順次地經擴頻編碼處理單元及數字調製器、數模變換器、第一帶通濾波器和驅動放大器與功率放大器通訊連接，所述接收機具有的前置放大器順次地經第二帶通濾波器、變頻器、模數變換器、基帶濾波器、數字解調器、解擴頻單元與第二微處理器通訊連接；所述功率放大器與前置放大器無線通訊連接。
3.根據權利要求2所述的礦井透地通訊救援信息系統，其特徵在於所述發射機和接收機分別具有定向拉杆天線和環形全向天線，所述功率放大器通過定向拉杆天線和環形全向天線與前置放大器無線通訊連接。
4.根據權利要求1至3中任意一項所述的礦井透地通訊救援信息系統，其特徵在於 所述擴頻編碼處理單元為直接序列擴頻編碼處理單元。
5.根據權利要求1至3中任意一項所述的礦井透地通訊救援信息系統，其特徵在於 所述數發射機的工作頻率為超低頻。
6.根據權利要求2或3所述的礦井透地通訊救援信息系統，其特徵在於所述數字調製器為DQPSK調製器，所述數字解調器為DQPSK解調器。
7.根據權利要求2或3所述的礦井透地通訊救援信息系統，其特徵在於所述發射機還包括分別與第一微處理器通訊連接的第一液晶顯示屏、鍵盤和緊急按鈕；所述接收機還包括分別與第二微處理器通訊連接的第二液晶顯示屏、振動器和報警器。
專利摘要本實用新型公開了一種礦井透地通訊救援信息系統，其包括彼此無線通訊連接的發射機和接收機，所述發射機具有擴頻編碼處理單元，接收機具有與擴頻編碼處理單元相匹配的解擴頻單元；擴頻編碼處理單元與解擴頻單元無線通訊連接。所述礦井透地通訊救援信息系統，採用超低頻技術、DQPSK數字調製技術以及直接序列擴頻技術，可在惡劣的通訊條件下，準確即時地接收井下施工人員傳輸的信息，具有較強的抗幹擾能力和穿越巖層傳輸信息的能力。當事故發生時，避免了因情況不明而導致的救援的盲目性，可以極大的提高救援效率，最大程度挽救被困人員的生命。
文檔編號H04L25/03GK202261270SQ20112038474
公開日2012年5月30日 申請日期2011年10月11日 優先權日2011年10月11日
發明者楊文義, 江俊蒴, 高源璟 申請人:深圳市明生通訊科技有限公司