[实用新型]一种基于TD-LTE技术的井下通信及人员监测装置

权利要求书

1.一种基于TD-LTE技术的井下通信及人员监测装置，包括移动终端、中继站、通信基站、定位服务器、交换机、核心网设备、上位机和传输线，其特征在于通信基站包括井下基站节点和地面基站；核心网设备包括数据接入服务器和数据认证服务器；上位机包括上位机PC、中央上位机PC和服务器SQL Server；传输线包括RS485标准通信总线和光纤；其中移动终端、中继站、井下基站节点、定位服务器和交换机位于井下，地面基站、核心网设备和上位机位于井上；移动终端与井下基站节点及定位服务器三者之间通过无线传输接口相连，构成井下三位一体通信监测环境，交换机通过光纤将井下若干基站节点汇聚后统一与地面基站相连，地面基站通过核心网设备接入至公共电话交换网络，实现井下工作人员与地面人员间通信和数据传输；定位服务器将测定的移动终端与井下基站节点之间的距离及相对角度值通过RS485标准通信总线传至上位机PC，上位机PC将上传数据汇总并依据移动终端唯一识别码对每位井下工作人员进行区分，根据距离及角度数据计算井下人员所在位置坐标，并为坐标信息添加对应的采集时间，将坐标信息统一存入服务器SQL Server中，完成了对井下工作人员在时间和空间上的监测。

2.根据权利要求1所述的基于TD-LTE技术的井下通信及人员监测装置，其特征在于无线传输接口采用TD-LTE和LTE-Advanced双模式接口设计。

3.根据权利要求1所述的基于TD-LTE技术的井下通信及人员监测装置，其特征在于井下基站节点和移动终端的射频模块均采用符合3GPP TS36.1xx系列的协议标准规范，射频天线采用多根智能天线用于数据信号传输。

4.根据权利要求1所述的基于TD-LTE技术的井下通信及人员监测装置，其特征在于使用信号收发时间测量与角度测量的混合测量模式进行井下人员定位。

5.根据权利要求1所述的基于TD-LTE技术的井下通信及人员监测装置，其特征在于装置的井下通信基站、交换机及核心网设备之间均通过中继站相连接。

6.根据权利要求1所述的基于TD-LTE技术的井下通信及人员监测装置，其特征在于采用基站间空口对接同步的方式对井下基站节点进行系统同步。

7.根据权利要求1所述的基于TD-LTE技术的井下通信及人员监测装置，其特征在于定位服务器包括以下模块：微控制器模块、冗余校验模块、数据处理及存储模块、射频模块、键盘输入模块、显示模块、时隙计数模块，以及提供稳定电压的220V交流电源；设备外壳与PE线多点可靠连接，与大地构成电气回路，起到了防电磁和静电干扰的作用。

8.根据权利要求1、4或7所述的基于TD-LTE技术的井下通信及人员监测装置，其特征在于使用MAX488E作为RS485通信总线接口的收发器，对定位服务器的数据处理及存储模块进行接口设计，将该模块计算出的距离与角度值通过总线实时传至地面上位机PC中。

9.根据权利要求1所述的基于TD-LTE技术的井下通信及人员监测装置，其特征在于由一台中央上位机PC对其余上位机PC统一监控管理，将井下人员的坐标信息全部存入服务器SQL Server中，从而对井下人员的分布情况与行进轨迹进行全面有效管理。

10.根据权利要求1所述的基于TD-LTE技术的井下通信及人员监测装置，其特征在于移动终端、中继站、井下基站节点、定位服务器及交换机均为本质安全型防爆设备。