[发明专利]一种用于矿井的无线通信方法、装置及系统

说明书

技术领域

本发明关于无线通信技术，特别是关于矿井的井下巷道与地面的无线通信技术，具体的讲是一种用于矿井的无线通信方法、装置及系统。

背景技术

目前矿山的井下通信方法一般都离不开有线电话通信系统和使用泄漏同轴电缆的无线通信系统。但不论有线通信系统或无线通信系统，当发生矿难时，遇事地点与地面上的通信往往因通信系统遭受破坏而导致通信中断。其中，有线通信系统在井下巷道内架设的电话电缆会因透水、塌方或爆炸破坏而失却效用，无线通信系统亦会因为泄漏电缆折断或网络分路及干线中继器受损、泡水、受潮而瘫痪。当通信系统遭受破坏后，困在井内的人员便无法与地面救援人员进行通信，这给救援工作造成巨大困难。

中国发明专利申请200510040768.2公开了一种矿井安全监控和灾害应急通讯系统及其运行方法。该通讯系统及方法具有两种通信模式，在矿井正常作业时采用有线通信模式，在矿井为紧急情况时采用无线通信模式。

在现有技术中，常规的无线通信在矿井中存在不少缺点，由于大地是个半导体介质，无线电磁波在地层中穿越时会被岩壁大量吸收，造成严重的衰减，无线通信距离大打折扣。甚低频(VLF)虽然有较好的穿透力，但硕大的天线在实际应用中存在诸多限制，无法被矿井作业广泛采用。

发明内容

本发明提供一种用于矿井的无线通信方法、装置及系统，用于解决矿井上下的通信问题，本发明的技术方案为：

一种用于矿井的无线通信方法，其特征是，所述的方法包括：将声音转换成音频信号；对所述的音频信号进行功率放大和阻抗转换处理，生成低频高阻抗交变电流信号；通过传感杆将所述的低频高阻抗交变电流信号从所述矿井上的地面或矿井下的岩壁导入到地层中；从所述矿井下的岩壁或矿井上的地面接收所述的低频高阻抗交变电流信号，并进行阻抗转换和功率放大处理，生成音频信号；将所述的音频信号在矿井下或矿井上进行广播。

一种用于矿井的无线通信装置，所述的装置包括：音频输入单元，用于将声音转换成音频信号；低功率放大单元，用于对所述的音频信号进行功率放大处理；阻抗转换单元，用于对功率放大后的音频信号进行阻抗转换处理生成低频高阻抗交变电流信号，或对接收的低频高阻抗交变电流信号进行阻抗转换处理生成音频信号；交变电流收发单元，包括传感杆，用于将所述的低频高阻抗交变电流信号从所述矿井上的地面或矿井下的岩壁导入到地层中，或从所述矿井下的岩壁或矿井上的地面接收所述的低频高阻抗交变电流信号；音频输出单元，用于对放大后的音频信号进行广播。

一种用于矿井的无线通信系统，所述的系统包括：控制装置和中继装置；其中，所述的控制装置包括：音频输入单元，用于将声音转换成音频信号；低功率放大单元，用于对所述的音频信号进行功率放大处理；阻抗转换单元，用于对功率放大后的音频信号进行阻抗转换处理生成低频高阻抗交变电流信号，或对接收的低频高阻抗交变电流信号进行阻抗转换处理生成音频信号；交变电流收发单元，包括传感杆，用于将所述的低频高阻抗交变电流信号从所述矿井上的地面导入到地层中，或从所述矿井下的岩壁接收所述的低频高阻抗交变电流信号；音频输出单元，用于对放大后的音频信号进行广播；所述的中继装置包括：音频输入单元，用于将声音转换成音频信号；低功率放大单元，用于对所述的音频信号进行功率放大处理；阻抗转换单元，用于对功率放大后的音频信号进行阻抗转换处理生成低频高阻抗交变电流信号，或对接收的低频高阻抗交变电流信号进行阻抗转换处理生成音频信号；交变电流收发单元，包括传感杆，用于将所述的低频高阻抗交变电流信号从矿井下的岩壁导入到地层中，或从所述矿井下的岩壁接收所述的低频高阻抗交变电 流信号；音频输出单元，用于对放大后的音频信号进行广播。

本发明的有益效果在于：本发明的无线通讯，使用比甚低频(VLF)更低的音频交变电流，具有较高的可靠性，它直接利用地层作传播媒介物，无需铺设电缆，不靠无线电波，不受透水、塌方及巷道因发生爆炸受破坏后的影响，在地层中会畅通无阻。有线供电断电后仍能有锂电池独立操作及待机300小时。

附图说明

图1是本发明交变电流在地层中形成的磁场分布图；

图2是本发明系统的穿透地层的广播示意图；

图3是本发明传感杆的接地选点示意图；

图4是本发明具体实施方式的系统的连接示意图；

图5是本发明具体实施方式的中继装置的巷道内无线通信示意图；

图6是本发明装置的结构框图；

图7是本发明的具有电磁波收发功能的装置的结构框图；

图8是本发明中继装置的一实施例的电路原理图；