[发明专利]井下双向语音直扩透地通信系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种地下矿井中的通信系统，具体地说是涉及一种扩频技术的井下双向语音直扩透地通信系统及方法。

背景技术

矿井通信担负着矿山生产、安全、调度的重要任务，在矿井安全高效生产、抢险救灾中发挥着十分重要的作用。改善矿井无线通信系统，可以帮助矿山提高生产率和安全性。

矿井一旦发生灾害，紧急报警，人员撤离，救护队员寻找救护目标等都需要有良好的通讯系统作保证。但是，在发生灾害时，通常的有线通信信道可能已被破坏，这就阻碍了救护队员与被困人员的联系，从而导致被困人员死亡和财产的重大损失。如果能对被困人员的状况、位置有准确的了解，就可以指导救护员尽快到达，避免不必要的伤亡。同时，救护员通过对救护地点的直接了解，可保护他们自己尽可能地避开危险地带。为了保障矿井安全，提高矿井抗灾变能力，我国煤矿的井下普遍装备了诸如矿井安全监测系统、瓦斯断电仪、携带式(包括头灯式)报警仪、自救器等。但对于监控系统而言，往往由于在管理和维护环节上偶有疏忽，会使传输线通道发生短路、断路及丢失现象，使监控系统无法正常工作，可靠性大大降低。另外，一般在建立监测系统时，用在传输通道上的投资要占到整个系统投资的25％～30％。因此以无线方式通过地层传输，使煤矿井下信号穿透上面的沉积岩层直接到煤矿地面中心站成为保障矿井安全必要的措施。

透地通信是一项新出现的技术，国外一些公司已经开发出一些商业化的透地通信技术，其中比较著名的是澳大利亚一家公司开发的PED应急指挥系统。1999年我国山西大同煤矿也引入了这套系统。

1970年，美国煤矿部门(USBM)提出一种煤矿地下矿工向地面发出急救信号的无线装置。并且也发明了一种利用93米直径的环行天线，可以从地面向井下传送紧急信号。但信号不能从地下传向地面。

2005年深圳威迪泰通信技术有限国内公司开发了一种井下无线通信系统，能在发生重大事故时，迅速向井下发布相应的紧急信息，并组织、指挥井下的矿工安全、迅速地撤出危险位置。

但这几个系统有着显著的缺点是：

(1)都是单向的无线设备。即只能由地面向井下或井下向地面发送数字信息。

(2)电磁干扰大。

(3)应用范围受到限制。

(4)信道容量小。

2007年8月，美国的VIYAL ALERT透地通信成为世界上第一个能发送一个超低频，双向声音信号并且穿透90多米的系统。这个地下无线电装置有超低频电磁传播，频率在3000-30000赫兹，用音频压缩器来传送无线信号和数据信号。这种信号传播不受像岩石、混泥土、金属和高密度的矿石的限制。这种系统可以连接传统的射频(无线电频率)来提高矿井上下的通信传输范围。缺点是该系统没有信号定位能力，所以在建立该系统时应该预先知道地面和地下的位置。并且穿透能力比较弱。

发明内容

本发明要解决现有的井下无线透地通信系统所存在的上述缺陷，提供一种便于提高矿山企业的事故预警和事故救援能力，减少人员伤亡和财产损失的高性能的双向语音直扩透地通信系统及方法。

本发明一种井下双向语音直扩透地通信系统及方法通过下述技术方案予以实现：本发明一种井下双向语音直扩透地通信系统包括地面环形天线、地面电视收发器、地面手持终端、地面定位装置、井下环形天线、井下电视收发器、井下手持终端，地面电视收发器连接地面环形天线，地面电视收发器连接地面手持终端，地面手持终端连接一个定位装置；井下电视收发器连接井下环形天线，井下电视收发器连接井下手持终端；所述的地面环形天线和井下环形天线之间设置直接序列扩频直通信系统；所述的直接序列扩频通信系统包括与地面用户数据相连接的地面编码器、与编码器相连接的串/并转换器、与串/并转换器相连接的地面扩频调制器和D/A数据转换器；所述的直接序列扩频通信系统包括与井下用户数据相连接的井下扩频调制器，与井下扩频调制器相连接的并/串转换器，与并/串转换器连接的A/D数据转换器；所述的地面用户数据与井下用户数据之间连接误码率测试模块。