井下無線廣播系統及其控制方法
2023-04-28 06:41:11 2
專利名稱：井下無線廣播系統及其控制方法
技術領域：
本發明涉及通信領域，尤其是涉及一種基於漏洩通信系統的井下無線廣播系統及其控制方法。
背景技術：
由於礦山井下條件惡劣、巷道布置錯綜複雜，作業地點分散，人員流動性強，因此發生突發性自然災害事故時，危害性大，波及範圍廣。如採取及時、正確的撤離、搶救處理措施，可最大限度地減少災害影響，因此快速便捷的井下通訊方式顯得尤為重要。當礦山井下發生某種災變時，在各種通信聯絡手段中，井下廣播系統可以最迅捷、最廣泛地通知井下作業人員，指導相關人員緊急疏散或採取相應安全措施，以避免和減少安全事故和人身傷害的發生。目前國內外的井下廣播系統均屬於有線廣播，傳輸媒介可以是銅質電纜或光纖，可 以提供優質的音頻信號，但需在井下進行線路鋪設，資金耗費大且具有局限性，播音員必須在地面廣播室，無法在井下現場第一時間發布。
發明內容
為解決上述問題，本發明提供一種井下無線廣播系統，在礦井中已有的井下漏洩通信系統中增加播音和擴音設備從而進行廣播信號傳輸。漏洩通信，就是在需要實現無線通信的地下巷道中鋪設一條射頻同軸電纜(即漏洩電纜)。這種電纜以穿孔，開槽或疏編等方法，有規則地破壞電纜屏蔽層的完整性。這樣，當漏洩電纜接在基地電臺天線輸出口時，在電纜周圍就會形成一個均勻連續的電磁場，即漏洩電纜起了天線傳輸作用。利用巷道中電纜周圍的電磁場，就可沿漏洩電纜進行無線電收發信機與漏洩電纜之間的雙向移動通信。漏洩通信具有話音清晰、抗幹擾強、通信距離遠，同時組建方便、造價不高。安裝不需信號電纜，可在漏洩電纜附近任意安裝，安裝方便，便於移動。目前，隨著礦井漏洩通信技術的逐步發展和完善，我國礦井多數安裝使用了漏洩通信系統。為了在漏洩通信系統中達到無線廣播效果，本發明提供如下技術方案
一種井下無線廣播系統，包括多信道漏洩通信系統，所述多信道漏洩通信系統中包括地面基站和井下系統，所述地面基站包括至少兩個基地臺，所述基地臺中包括發射機和接收機，還包括無線播音臺和無線擴音器，所述無線播音臺與基地臺中的發射機連接，所述無線擴音器安裝在地面射頻信號覆蓋範圍和井下漏洩通信系統信號覆蓋範圍內。作為改進，所述無線播音臺包括話音放大器、MPEG音頻解碼器、DTMF編碼器、混合器，音頻功率放大器和電源，所述混合器與話音放大器、MPEG音頻解碼器及DTMF編碼器相連接，所述音頻功率放大器與混合器連接。作為改進，所述無線擴音器包括含接收單元、解碼器、音頻功率放大器和電源，所述解碼器與接收單元連接，所述音頻功率放大器與解碼器相連接。作為改進，所述地面基站還包括連接著基地臺發射機的合路器，與基地臺接收機連接的分路器，連接著合路器和分路器的雙工器以及與雙工器連接的分支器；所述井下系統包括分配器和至少一個中繼器，分配器和中繼器之間通過漏洩電纜連接。一種井下無線廣播系統的控制方法，包括如下步驟
(1)無線播音臺將話音、音樂信號和密碼信號疊加，作為調製信號傳送至廣播信道基地臺的發射機； (2)播音信號對發射機進行調頻並通過線路控制其發射；
(3)安裝在信號覆蓋範圍內的無線擴音器接收到播音信號，當密碼信號與擴音器中預先設定的密碼相符時，所述無線擴音器進行播音；當密碼信號與擴音器中預先設定的密碼不符時，所述無線擴音器不進行播音。作為改進，步驟(I)中所述無線播音臺將信號疊加的過程為 a話音放大器將通過話筒輸入的語音信號放大；
b音頻解碼器將MPEG數位訊號還原成模擬信號； c DTMF編碼器編碼產生密碼信號； d混合器對語音信號、音樂信號、密碼信號進行疊加。本發明提供的井下無線廣播系統，與現有技術相比，具有如下優點和積極效果安裝不需信號電纜，可在漏洩電纜附近任意安裝，安裝方便，便於移動，可利用現有漏洩通信系統的一個信道作為廣播信道，因而可避免重複布線，降低組建成本。本系統的終端(無線擴音器)沒有數量的限制，完全可按需設置。平時工作過程中，本系統還可用於在井下各地點播放背景音樂、新聞、宣傳報導、安全教育知識。
圖I為本發明提供的井下無線廣播系統結構示意圖。圖2為無線播音臺中各部件連接示意圖。圖3為無線擴音器中各部件連接示意圖。圖4為井下無線廣播系統的控制流程圖。
具體實施例方式以下將結合具體實施例對本發明提供的技術方案進行詳細說明，應理解下述具體實施方式
僅用於說明本發明而不用於限制本發明的範圍。實施例一
漏洩通信，就是在需要實現無線通信的地下巷道中鋪設一條射頻同軸電纜(即漏洩電纜)。這種電纜以穿孔，開槽或疏編等方法，有規則地破壞電纜屏蔽層的完整性。這樣，當漏洩電纜接在基地電臺天線輸出口時，在電纜周圍就會形成一個均勻連續的電磁場，即漏洩電纜起了天線傳輸作用。利用巷道中電纜周圍的電磁場，就可沿漏洩電纜進行無線電收發信機與漏洩電纜之間的雙向移動通信。漏洩通信具有話音清晰、抗幹擾強、通信距離遠，同時組建方便、造價不高。安裝不需信號電纜，可在漏洩電纜附近任意安裝，安裝方便，便於移動。目前，隨著礦井漏洩通信技術的逐步發展和完善，我國礦井多數安裝使用了漏洩通信系統。如圖I所示，本發明公開的井下無線廣播系統中使用的漏洩通信系統包括地面基站和井下系統兩部分。其中，地面基站包括基地臺，合路器，分路器，雙工器，分支器，一個基地臺通常對應一條通信信道。合路器能夠匯合多個基地臺的發射功率為一個輸出端，以便送至井下。合路器要求各輸入端與發射機阻抗匹配且相互隔離，同時插入損耗儘可能小。分路器能夠將來自井下的射頻信號分為多個輸出端，分別送至漏洩通信系統的各個接收機。分路器要求各輸出端與接收機阻抗匹配，並由內部射頻放大器補償分路所引起的信號衰耗。雙工器能使發射信號與接收信號共用一根漏洩電纜。雙工器既使收、發信號通過時損耗儘量小，又使收發同時工作時發射機輸出不能影響接收機的工作。基地臺中設置有發射機和接收機，基地臺發送信號時，發射機將通信信號發送至合路器，合路器將接受到的信號發送至雙工器，雙工器將信號傳送送至分支器，並經由分支器分為兩股發射信號，分別傳輸至地面和井下的漏洩電纜中，其中地面信號還可通過地面天線進行發射，井下傳輸信號通過漏洩電纜傳送至井下系統中。井下給基地臺發送信號時， 信號經由井下漏洩電纜傳送至地面基站中的分支器，分支器將接收到的信號傳送給雙工器，雙工器將該信號傳輸給分路器，分路器再將信號傳送給相應基地臺的接收機。
井下系統一般包括分配器和若干個中繼器，當井下系統無分支時，則不需要分配器。如單支漏洩電纜長度不超過500m，就不需要中繼器。分配器和中繼器之間通過漏洩電纜連接，從地面基地臺傳輸來的通信信號通過分配器進行分配後，經由中繼器進行傳輸。本發明提供的井下無線廣播系統基於多信道的漏洩通信系統，利用多信道漏洩通信系統中的其中一個信道進行廣播信號傳輸，因此本系統中至少應包含兩個基地臺。井下無線廣播系統在原有漏洩通信系統基礎上增加兩個設備無線播音臺和無線擴音器。無線播音臺與漏洩通信系統中的其中一個基地臺中的發射機連接，所述與無線播音臺連接的基地臺即為廣播信道基地臺。無線播音臺將話音、音樂信號和密碼信號疊加，作為調製信號傳送至廣播信道基地臺的發射機進行調頻，使該發射機成為一部調頻廣播電臺。如圖2所示，無線播音臺中包括話音放大器、MPEG音頻解碼器、DTMF編碼器、混合器，音頻功率放大器及電源等組成部分。無線播音臺面板外部提供話筒接口和通用數據接口，本例中數據接口為USB及SD卡接口。話音放大器與話筒連接，能夠將通過話筒輸入的話音語音放大，音頻解碼器能將來自 USB或SD卡的MPEG數位訊號還原成模擬信號，DTMF編碼器能編碼產生打開擴音器喇叭通道的密碼信號。混合器將上述三路信號疊加，然後送到廣播信道基地臺的發射機，產生調頻廣播信號。混合器還連接著音頻功放器，音頻功放器與外置揚聲器連接，以便工作人員在無線播音臺監聽播音信號。在地面和井下射頻信號覆蓋區內設置有若干無線擴音器。如圖3所示，無線擴音器包括接收單元、解碼器、音頻功率放大器及電源等組成部分。其中接收單元連接著外置天線，用於接收廣播信號；解碼器與接收單元連接，用於對接收到的信號解碼，分離出播音臺產生的密碼信號後與無線擴音器內預先設定的密碼進行比對；音頻功率放大器與解碼器連接，用於對播音信號進行放大；音頻功率放大器還連接著播音喇叭，喇叭的音量可通過無線擴音器的音量電位器進行調整。無線擴音器外部還設置一個用於顯示收信狀態的LED收信燈，LED收信燈與接收單元連接，無線擴音器中的接收單元接收到無線播音信號後，LED收信燈亮。開始進行井下無線廣播時，廣播信號產生至播放的控制流程如圖4所示，首先播音員在無線播音臺控制面板上選擇需要播放的無線擴音器，按下播音鍵開始播音。無線播音臺中的話音放大器將通過話筒輸入的語音信號放大；音頻解碼器將MPEG數位訊號還原成模擬信號；DTMF編碼器根據所選的無線擴音器進行編碼產生密碼信號；混合器對語音信號、音樂信號、密碼信號進行疊加，作為調製信號傳送至廣播信道基地臺的發射機進行調頻，使該發射機成為一部調頻廣播電臺。其次，播音信號通過漏洩通信系統進行傳輸。即發射機將播音信號傳送至合路器， 並經雙工器，分支器，最後分為兩路播音信號，分別傳輸至地面和井下的漏洩電纜中，其中地面信號還可通過地面天線進行發射，另一路播音信號最終傳送至井下系統的信號覆蓋區內。無線擴音器的接收單元接收到信號後將信號發送至解碼器，此時無線擴音器外部的LED收信燈亮，無線擴音器仍處於守候狀態。解碼器對信號解碼後確認收到的密碼信號與本擴音機的密碼相符時，打開音頻通道，即通過音頻功率放大器對播音信號進行放大，並驅動高音喇叭進行播音；如果收到的密碼信號與擴音機的密碼不符則不進行播音。無線擴音器可各自預設不同的獨立開機密碼，此外，所有的無線擴音器還應設置另一個統一開機密碼，當需要進行最大範圍廣播時，接收到的廣播信號中包含有該統一開機密碼，所有的擴音器都開始廣播。本發明提供的井下無線廣播系統充分利用礦井下已經存在的多信道漏洩通信系統作為傳輸媒介，突破了話音通信 的限制，實現井下無線廣播。
權利要求
1.一種井下無線廣播系統，包括多信道漏洩通信系統，所述多信道漏洩通信系統中包括地面基站和井下系統，所述地面基站包括至少兩個基地臺，所述基地臺中包括發射機和接收機，其特徵在於還包括無線播音臺和無線擴音器，所述無線播音臺與基地臺中的發射機連接，所述無線擴音器安裝在地面射頻信號覆蓋範圍和漏洩通信系統信號覆蓋範圍內。
2.根據權利要求I所述的井下無線廣播系統，其特徵在於所述無線播音臺包括話音放大器、MPEG音頻解碼器、DTMF編碼器、混合器，音頻功率放大器和電源，所述混合器與話音放大器、MPEG音頻解碼器及DTMF編碼器相連接，所述音頻功率放大器與混合器連接。
3.根據權利要求I所述的井下無線廣播系統，其特徵在於所述無線擴音器包括含接收單元、解碼器、音頻功率放大器和電源，所述解碼器與接收單元連接，所述音頻功率放大器與解碼器相連接。
4.根據權利要求I 3中任意一項所述的井下無線廣播系統，其特徵在於所述地面基站還包括連接著基地臺發射機的合路器，與基地臺接收機連接的分路器，連接著合路器和分路器的雙工器以及與雙工器連接的分支器。
5.根據權利要求I 3中任意一項所述的井下無線廣播系統，其特徵在於所述井下系統包括分配器和至少一個中繼器，分配器和中繼器之間通過漏洩電纜連接。
6.根據權利要求I 5中任意一項所述的井下無線廣播系統的控制方法，包括如下步驟 無線播音臺將話音、音樂信號和密碼信號疊加，作為調製信號傳送至廣播信道基地臺的發射機； 播音信號對發射機進行調頻並通過線路控制其發射； 安裝在信號覆蓋範圍內的無線擴音器接收到播音信號，當密碼信號與擴音器中預先設定的密碼相符時，所述無線擴音器進行播音；當密碼信號與擴音器中預先設定的密碼不符時，所述無線擴音器不進行播音。
7.根據權利要求6所述的井下無線廣播系統的控制方法，其特徵在於步驟(I)中所述無線播音臺將信號疊加的過程包括 a話音放大器將通過話筒輸入的語音信號放大； b音頻解碼器將MPEG數位訊號還原成模擬信號； c DTMF編碼器編碼產生密碼信號； d混合器對語音信號、音樂信號、密碼信號進行疊加。
全文摘要
本發明提供一種井下無線廣播系統及其控制方法，在礦井中已有的井下漏洩通信系統中增加播音和擴音設備從而進行廣播信號傳輸一種井下無線廣播系統，包括多信道漏洩通信系統，所述多信道漏洩通信系統中包括地面基站和井下系統，所述地面基站包括至少兩個基地臺，所述基地臺中包括發射機和接收機，其特徵在於還包括無線播音臺和無線擴音器，所述無線播音臺與基地臺中的發射機連接，所述無線擴音器安裝在地面射頻信號覆蓋範圍和井下漏洩通信系統信號覆蓋範圍內。本系統安裝不需信號電纜，可在漏洩電纜附近任意安裝，安裝方便，便於移動，可利用現有漏洩通信系統的一個信道作為廣播信道，因而可避免重複布線，降低組建成本。
文檔編號H04H20/61GK102710354SQ201210117489
公開日2012年10月3日 申請日期2012年4月20日 優先權日2012年4月20日
發明者何煦春, 餘波, 蘭寧, 唐永德, 姜軍, 沈繼三, 艾寧 申請人:南京礦通科技有限公司