[发明专利]一种用于地下营救时地下与地面进行声通信的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于地下营救时地下与地面进行声通信的方法，能实现矿井、地下军事设施、人防隧道等地下设施在常用通信方式无法使用的条件下，通过信息发送装置的机械方式或人工方式敲击地下已有的(或专门预置的)刚性管道、通风管道、运输铁轨等刚性介质，产生声脉冲信号，声脉冲信号通过刚性介质传输到地面，地面使用专用的信息接收装置检测分析声脉冲信号并还原出发送方发送的信息，以建立地下到地面的通信。地下也有地面的信息接收装置，地面也有地下的信息发送装置，将地下和地面的通信方式互换，能够实现地上与地下之间的双向通信。本发明可以为地下设施发生灾难实施营救时的通信保障提供一种新的方法。

背景技术

地下设施中地下与地面之间的最低限度通信是一个值得研究的重要问题。目前，矿井、地下军事设施、人防隧道等地下设施的地下深度能够达到几百米，例如我国大型煤矿、朝鲜和伊朗的核设施都在地下400多米。以矿井为例，国家发改委对国内煤矿开采深度的统计显示，大中型煤矿平均开采深度456米。矿井下地质条件非常复杂，工作环境恶劣，环境中存在着大量的有爆炸危险的一氧化碳、瓦斯及煤尘等空气混合体，事故隐患极大，严重威胁井下人员的生命安全。一旦发生瓦斯爆炸、塌方等矿难极有可能导致有线通信线路和动力线缆断路、井下有线和无线通信完全中断，无法建立幸存者和地面营救人员之间的通信联络。

现有的地下设施中地下和地面之间的通信中有线通信和无线通信并存，以有线通信居多。无线通信由于电波的穿透性差，难以覆盖地下设施的全部区域，而有线通信由于设置固定位置的通信终端(语音为主)，难以保障地下营救时的通信。这些通信方式平时都能很好的工作，可以保障通信任务的完成。但在遭遇矿井瓦斯爆炸、人防隧道塌方、地下军事设施遭到爆破性武器持续攻击时，由于地下设施中固定的有线通信终端和无线通信基站数目有限且都容易损坏，完全可能致使通信链路中断。发生地下事故和灾难时，地面营救人员迫切希望了解地下设施中是否还有幸存者、幸存者所在具体位置、幸存者周围的地形状况等关键营救信息，而这些信息可能用已有的通信系统无法由地下幸存者从地下给出。

地下设施受到爆破性武器攻击或发生地下灾难等事故后，可能产生较为复杂的地质情况和地质构造。例如，发生塌方后，某个人幸存下来后，即便离他十米处有一个有线通信终端还可供使用，但由于地形阻隔，无法使用。

根据现有的技术水平，地下和地面之间的通信应该是多种通信方式并存，这样不同的通信方式可以发挥各自的优点，互为补充。

为此本发明构想利用不易损坏的刚性管道作为信道，建立地下和地面之间声通信的链路。这些已有的(或专门预置的)刚性管道、通风管道、运输铁轨等刚性介质可以连通地下设施各个工作面和地面，发生地下灾难后，可能导致这些刚性介质弯曲变形但不易完全折断，因此传声的物理基础仍然可能存在。故可以通过敲击这些刚性介质发送声脉冲信号的形式实现发送和接收信息，接收端设备按通信协议完成信息恢复，建立双向通信，使之作为多种地下和地面通信方式中的一种，不同方式之间可以互为补充和完善。

这是有理论依据的，例如：一个标准大气压下声音在钢铁中传播的速度是5200m/s，声波能量损耗以纵波传播方式最小，只要敲击能量源足够大，完全可以传送几百米甚至上千米的距离。在接收敲击声脉冲信号时，可以利用先进的声信号处理技术，实现地下设施中地下与地面之间关键信息的发送和接收。

本发明阐述的用于地下营救时地下与地面进行声通信的方法也同样适用于隧道、人防设施和地下军事指挥所以及其它地下设施在发生灾难和事故等条件下的通信，各种地下设施在建设或维护时可预置专用传声性能好的刚性管道与地面多处连通(或利用已有刚性管道)，可以为保障地下幸存者和地面营救人员在上述条件下的通信提供一种新的技术方法。

国内在已发生的矿难(或地下设施发生事故)营救中，营救人员几乎完全不知道井下的情况。所制定的营救计划缺乏准确的井下幸存者的信息支撑，因此并非最佳方案。这一问题在国内外均存在，是一个有共性的问题。为解决这一世界性难题，本发明阐述了利用地下设施中不易损坏的已有的(或专门预置的)刚性管道、通风管道或运输铁轨等刚性介质作为信道传送信息，建立通信的方法。

本发明主要利用专用预置金属管道和运输铁轨作为两个具体实施例来表明本发明所阐述的用于地下营救时地下与地面进行声通信方法的可靠性和有效性，具体内容在具体实施方式部分详细描述。

发明内容