[发明专利]一种矿井应急及日常调度通信网络系统

摘要

本发明涉及一种解决现有矿井通信设施无法既满足日常指挥调度、人员定位、矿井上下通信联络又具有紧急情况下的基本通信的问题的矿井应急及日常调度通信网络系统。本发明包括井上通信单元和井下通信单元，井上通信单元包括计算机和井上透地通信设备；计算机用于将控制调度信息发送给井上透地通信设备，并接收井上透地通信设备发送的井下工作状态信息，并将井下工作状态信息进行显示；井下通信单元包括N个井下交换设备和M个手持终端；其中，M和N均为整数，且N≥4，N≤M。本发明采用局域网实现井下通信，易于实现，成本低，与现有井应急及日常调度通信网络系统相比，同比成本降低10％以上。

主权项

一种矿井应急及日常调度通信网络系统，包括井上通信单元和井下通信单元，其特征在于；井上通信单元包括计算机(1)和井上透地通信设备(2)；计算机(1)用于将控制调度信息发送给井上透地通信设备(2)，并接收井上透地通信设备(2)发送的井下工作状态信息，并将井下工作状态信息进行显示；井下工作状态信息包括井下交换设备(3)的工作状态信息、持有手持终端设备(4)人员的定位信息、手持终端设备(4)发送的文本信息、语音信号和指令信息；控制调度信息包括语音信号和文本信息；井上透地通信设备(2)包括一号数字处理器(201)、井上传导电流场透地通信模块(202)、通信接口(203)和井上电偶极子天线(204)；一号数字处理器(201)用于接收计算机(1)发出的控制调度信息，调制计算机(1)发出的控制调度信息，并将调制后的控制调度信息发送至传导电流场透地通信模块(202)，同时接收传导电流场透地通信模块(202)返回的井下工作状态信号并进行解调，将解调后的井下工作状态信号传输到计算机(1)；井上传导电流场透地通信模块(202)用于接收一号数字处理器(201)发送的调制后控制调度信息，并将调制后控制调度信息发送给井上电偶极子天线(204)，同时接收井上电偶极子天线(204)发送的调制后井下工作状态信号，并将接收井下工作状态信号发送至一号数字处理器(201)；通信接口(203)用于连接一号数字处理器(201)和计算机(1)，实现一号数字处理器(201)与计算机(1)之间进行通信；井上电偶极子天线(204)用于接收传导电流场透地通信模块(202)发送的调制后控制调度信息，并将该信息向地层发射出去，同时接收井下交换设备(3)发送的调制后的井下工作状态信息，并将调制后的井下工作状态信息发送给井上传导电流场透地通信模块(202)；井下通信单元包括N个井下交换设备(3)和M个手持终端(4)；其中，M和N均为整数，且N≥4，N≤M；每个井下交换设备(3)包括一号WIFI模块(301)、二号数字处理器(302)、地下传导电流场透地通信模块(303)、供电模块(305)、井下电偶极子天线(304)和一号WIFI天线(306)；一号WIFI天线(306)用于接收一号WIFI模块(301)发送的解调后的控制调度信息，并将接收到的解调后的控制调度信息发射到与自身进行无线连接的手持终端设备(4)上；同时接收持有手持终端设备(4)的工作人员的输入的信息，将工作人员的输入的信息发送给WIFI模块(301)；所述工作人员的输入的信息包括文本信息、工作人员的输入的语音信号和指令信息；一号WIFI模块(301)用于接收一号WIFI天线(306)发送的工作人员的输入信息，并将从一号WIFI天线(306)接收到的工作人员的输入信息发送给二号数字处理器(302)，同时接收二号数字处理器(302)发送的控制调度信息，并将接收到的控制调度信息发送给一号WIFI天线(306)；井下电偶极子天线(304)用于接收井上传导电流场透地通信模块(202)发送的控制调度信息；并将接收到的控制调度信息发送给井下传导电流场透地通信模块(303)；同时接收井下传导电流场透地通信模块(303)发送的井下工作状态信息，并将井下工作状态信息向地表面发射出去；井下传导电流场透地通信模块(303)用于接收井下电偶极子天线(304)发送的控制调度信息，并将接收到的控制调度信息发送至二号数字处理器(302)；同时接收二号数字处理器(302)发送的井下工作状态信息，并将井下工作状态信息发送至井下电偶极子天线(304)；二号数字处理器(302)用于接收井下传导电流场透地通信模块(303)发送的调制后的控制调度信息，对调制后的控制调度信息进行解调，并将解调后的控制调度信息发送至一号WIFI模块(301)；同时接收一号WIFI模块(301)发送的手持终端设备上(4)的定位信息和持有手持终端设备(4)的工作人员的输入的信息，并进行调制，调制后发送至井下传导电流场透地通信模块(303)；供电模块(305)用于为二号数字处理器(302)、一号WIFI模块(301)、二号数字处理器(302)、井下传导电流场透地通信模块(303)供电；每个手持终端设备(4)包括二号WIFI模块(403)、二号WIFI天线(402)、三号处理器(401)、显示设备(407)、音频设备(406)、文字输入设备(404)和电池模块(405)；二号WIFI天线(402)用于接收与自身进行无线连接的井下交换设备(3)发送的无线信息，并将接收到的无线信息发送到二号WIFI模块(403)；同时接收二号WIFI模块(403)发送的定位信息和工作人员输入的信息，并将工作人员输入的信息发送给与自身进行无线连接的井下交换设备(3)；工作人员的输入的信息包括文本信息、工作人员的输入的语音信号和指令信息；二号WIFI模块(403)用于接收二号WIFI天线(402)发送的无线信息，并将接收的无线信息发送至三号处理器(401)，同时接收三号处理器(401)发送的定位信息和工作人员的输入信息，并将接收的定位信息和工作人员的输入信息发送至二号WIFI天线(402)；三号处理器(401)用于接收二号WIFI模块(402)发送的无线信息，并将接收的无线信息发送至显示设备(407)和音频设备(406)；同时接收音频设备(406)和文字输入设备(404)的输入信息，并对输入信息进行调制后发送至二号WIFI模块(403)；显示设备(407)用于接收三号处理器(401)发送的无线信息，并对接收到的信息进行显示；音频设备(406)用于录入音频信号和播放音频信号；音频设备包括麦克风和耳机；文字输入设备(404)用于输入文本信息；电池模块(405)用于为三号处理器(401)、显示设备(407)、音频设备(406)、文字输入设备(404)和二号WIFI模块(403)供电；所述井上传导电流场透地通信模块(202)包括四号数字处理器(202‑1)、语音压缩解压缩电路(202‑9)、语音编码解码电路(202‑10)、音频接口(202‑11)和串行数据口(202‑12)；所述四号数字处理器(202‑1)处于发射状态时对压缩的语音信号采用存储慢发的方式，存储一定时间的语音数据到SDRAM中，然后进行QPSK信号调制，并按照500bps的信息速率进行发送，对数字短信息进行相应的编码，然后进行QPSK调制，并按照50bps的信息速率进行发送，处于接收状态时对语音信号进行相干解调，并进行存储解调数据，等到接收到所有的语音信号后将语音数据输入到语音压缩解压缩芯片中并进行语音解码操作，并将语音信号输出到所述音频接口(202‑11)，对数字短信息信号进行相干解调，并解码，然后通过所述串行数据接口(202‑12)输出到计算机；二号数字处理器对信息进行调制、对信号进行解调，使用路由算法，井下交换设备的信息经过传导电流场透地通信模块将带有目的地址、路由链路信息和数据信号的信号发射到地层中，周边井下交换设备接收信号并解调后根据路由链路信息将信息调制发送，直至到达目标设备，实现组网功能，二号数字处理器(302)每隔一定时间发送在线心跳数据包，告知附近井下交换设备(3)自身信息，从附近井下交换设备请求路由信息刷新路由表；所述井上透地通信设备(2)设置在某一个井下交换设备A的正上方，保证组网的井下交换设备的数据能够通过所述的井下交换设备A中转并上传到井上透地通信设备，所述井下交换设备水平布置间隔为不大于其水平通信距离的1/2倍的距离，即井下交换设备C能够通过传导电流场透地通信模块直接和井下交换设备B以及井下交换设备A其中之一建立直接通信链路，在正常工作状态由二号数字处理器运算产生路由表，每台井下交换设备每间隔一定时间向周围井下交换设备广播自己的路由表，运算形成井下交换设备A—井下交换设备B—井下交换设备C—井下交换设备D—井下交换设备E—井下交换设备F的通信路由链路，如在井下交换设备B设备遭到破坏而不能工作时，可以形成井下交换设备A—井下交换设备C—井下交换设备D—井下交换设备E—井下交换设备F的通信路由链路，从而保证在某些井下交换设备遭到破坏而不能工作时，通信网络系统还能正常工作；所述井下交换设备(3)的电流场透地通信模块分为5个信道CH1——CH5，按顺序依次循环分配给各个井下交换设备(3)。