[发明专利]矿井下多波长无线光中继应急通信系统及通信方法

说明书

技术领域

本发明属于电子信息技术领域，具体涉及一种矿井下多波长无线光中继应急通信系统，还涉及上述通信系统的通信方法。

背景技术

现有的矿井下通信系统一般为无线电通信、光纤通信或电缆通信等。在矿井下通信和应急救援通信等场景中，使用无线电通信设备，有可能会产生尖端放电现象，在矿井下通常存在瓦斯这种易燃气体，一旦产生放电现象，极有可能发生爆炸等危险，井下工作和施工人员以及设备的安全会遭到极大的伤害。电缆及光缆架设复杂，位置相对固定，灵活性不高。所以，由于瓦斯和防爆要求的原因无线电通信已不能满足井下移动通信的实际需求，光缆和电缆使用也不方便。如果采用无线光通信，这些问题则可以得到解决，它可以满足井下复杂环境的通信。各个波长的无线光有不同的通信特性，所以在通信中也有着不同的应用场景。无线激光通信传输距离较远，并且还具有很高的速率，信道容量相对无线电通信更大。无线光通信中包括紫外光通信，它是一种新型通信方式，是利用紫外光在大气中的明显的散射特性来进行信息传输；但是在很多场景下，单一波长无线光通信也不能满足需求，所以提出了多波长无线光中继通信系统。

发明内容

本发明的目的在于提供一种矿井下多波长无线光中继应急通信系统，解决了现有井下通信方式存在的安全隐患多及无法满足使用需求的问题。

本发明的另一个目的在于提供上述通信系统的通信方法。

本发明所采用的技术方案是，矿井下多波长无线光中继应急通信系统，包括一个主控节点和若干个中继节点，主控节点依次和各中继节点连成直线型链路结构，主控节点和中继节点之间、中继节点和中继节点之间均通过红光激光进行通讯；每个中继节点通过紫外光与移动台进行通信。

本发明第一种技术方案的特点还在于，

主控节点包括发送端、接收端及数据处理单元；每个中继节点包括发送端、接收端、数据处理单元及移动台接入模块，移动台接入模块通过紫外光与移动台进行通信；移动台包括发送端、接收端及数据处理单元；

主控节点的发送端、中继节点的发送端及移动台的发送端均采用650nm的红光激光作为光源；

主控节点的接收端、中继节点的接收端及移动台的接收端均采用PIN光电探测器或硅光电池；

中继节点的移动台接入模块由紫外LED和光电倍增管组成；

主控节点的数据处理单元、中继节点的数据处理单元及移动台的数据处理单元均采用型号为stc12c5a60s2的处理器芯片。

本发明采用的另一技术方案为，矿井下多波长无线光中继应急通信方法，具体包括如下步骤：

步骤1，建立无线光中继通信链路；

步骤2，根据步骤1建立的通信链路传输数据；

步骤3，拆除步骤1建立的无线光中继通信链路。

本发明另一技术方案的特点还在于，

其中步骤1的具体过程如下：

步骤1.1，将地面站的干路节点作为主控节点，将井下综采作业面处的M个点作为中继节点，M为大于等于1的整数，主控节点和各中继节点按照矿井下的巷道沿线依次设置；

步骤1.2，主控节点发起初始化信令，对自身编号为i，节点i发出信令后启动定时器T，若与主控节点相邻的中继节点收到初始化信令后，对自身节点进行编号为i+1，同时向节点i所在链路方向发送应答信令；节点i判断在T时间内能否收到节点i+1发来的应答信令，当T时间内未收到该应答信令，则认为自身为最后一个节点，则链路建立过程终止；若T时间内收到该应答信令，则编号为i的节点不响应，继续执行下一步；

步骤1.3，令编号i+1＝i，编号为i的中继节点向下一中继节点发送初始化信令，节点i发出信令后启动定时器T，若与节点i相邻的中继节点收到初始化信令后，对自身节点进行编号为i+1，同时向节点i链路方向发送应答信令；节点i判断在T时间内能否收到编号为i+1的节点发来的应答信令，若T时间内收到该应答信令，则编号为i的节点不响应，继续执行步骤1.4；当T时间内未收到该应答信令，则认为节点i为最后一个节点，随即向主控节点发送链路建立完成信令，执行步骤1.5；

步骤1.4，重复步骤1.3；

步骤1.5，比较节点i与M+1是否相等；若i＝M+1，则中继通信链路建立完成；反之，则中继通信链路建立失败。

其中步骤2的具体过程为：

a.主控节点发起数据传输，具体过程为：

首先，主控节点依次向所有中继节点发送链路占用信令，表明要发送数据，所有中继节点不响应各自对应的移动台发送的请求信令；