專利名稱：礦用phs無線通訊綜合管理系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及信息技術(shù)領(lǐng)域，特別是集礦用小靈通通信系統(tǒng)功能與礦用人員管理系統(tǒng)功能于一體的礦用PHS (Personal Handyphone System個人手持電話)無線通訊綜合管理系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
我國作為世界最大的產(chǎn)煤國家，煤礦眾多，安全事故頻頻發(fā)生。盡管國家非 常重視礦工的生命安全，監(jiān)管力度也不斷加強(qiáng)，但是因?yàn)榧夹g(shù)方面和煤礦管理不 到位的原因，煤礦事故屢次的發(fā)生。隨著科技的發(fā)展，具有井下人員考勤定位等功能的"煤礦井下作業(yè)人員管理 系統(tǒng)"應(yīng)運(yùn)而生，現(xiàn)有的這種監(jiān)控系統(tǒng)通過無線電子標(biāo)簽識別技術(shù)將井下人員何 時入井、何時出井、在井下的位置等信息傳遞到井下分布的各個分站，再由分站 將數(shù)據(jù)傳到井上監(jiān)控中心進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理。在正常安全生產(chǎn)時可做井下人員工 作管理系統(tǒng)使用， 一旦有險情發(fā)生時，可根據(jù)監(jiān)控中心數(shù)據(jù)知道井下人員分布。但是現(xiàn)有的這種監(jiān)控系統(tǒng)中存在的缺陷在于 一、監(jiān)控系統(tǒng)中的人員管理子 系統(tǒng)不具備語音功能，無法實(shí)時通訊。正常工作時井上與井下、井下與井下只有 用有線礦用通訊系統(tǒng)聯(lián)系， 一旦險情發(fā)生，有線通訊系統(tǒng)必定被損壞，造成通訊 中斷，以至于井上知道井下情況，可是無法與井下人員取得及時聯(lián)系，在事故發(fā) 生后無法進(jìn)一步了解現(xiàn)場情況。二、不具備調(diào)度、電話會議、會議廣播功能。對 于正常生產(chǎn)管理來說，功能有限；對于突發(fā)事件來說，不能群體疏散，不能處理疏散過程中遇到的突發(fā)問題。為解決無線通訊問題，目前已有企業(yè)把民用無線通訊系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)，使之符合礦用產(chǎn)品行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，可在礦井下使用。如公開號為CN1946200,名稱為"礦 用小靈通無線通訊系統(tǒng)"的專利申請，但該系統(tǒng)只解決了有線通訊、調(diào)度，電話 會議、會議廣播問題，但不具備礦用人員管理系統(tǒng)所有功能。在實(shí)際應(yīng)用中，要想達(dá)到合理、實(shí)用的管理效果和對突發(fā)事件及時、有效的 處理效果，就要安裝"煤礦井下作業(yè)人員管理系統(tǒng)"和"礦用小靈通無線通訊系 統(tǒng)"這兩個系統(tǒng)。但現(xiàn)有的這兩個系統(tǒng)都是獨(dú)立的系統(tǒng)，由不同的中心主機(jī)控制、線路和設(shè)備組成，成本很高，同時操作、維護(hù)很繁雜。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明為解決上述問題提供了一種集"煤礦井下作業(yè)人員管理系統(tǒng)"和"礦 用小靈通無線通訊系統(tǒng)"所有功能于一體的礦用PHS移動通訊綜合管理系統(tǒng)，可 適應(yīng)于爆炸性氣體環(huán)境，并能大大降低系統(tǒng)成本。本發(fā)明技術(shù)方案如下礦用PHS無線通訊綜合管理系統(tǒng)，其特征在于包括中心服務(wù)器、調(diào)度交換 機(jī)、礦用基站控制器、礦用基站、礦用小靈通手持設(shè)備和識別卡，所述中心服務(wù) 器通過調(diào)度交換機(jī)與礦用基站控制器連接，礦用基站控制器與礦用基站連接，所 述礦用基站分別連接有通信天線和定位天線，所述礦用基站通過通信天線與礦用 小靈通手持設(shè)備對接無線通訊信號，所述礦用基站通過定位天線與識別卡對接無 線通訊信號。所述中心服務(wù)器與調(diào)度交換機(jī)連接，所述調(diào)度交換機(jī)與礦用基站控制器連接。 所述調(diào)度交換機(jī)與礦用基站控制器通過光端機(jī)連接，光端機(jī)與礦用基站控制器連接，所述光端機(jī)為地面光端機(jī)。本系統(tǒng)可以設(shè)置有多個礦用基站控制器，而礦用基站控制器之間通過光纖或者礦用網(wǎng)線連接。所述礦用基站控制器的U口通過礦用信號線纜(兩芯)與基站的U口連接。 所述中心服務(wù)器用于設(shè)備配置和對接數(shù)據(jù)，設(shè)備配置是根據(jù)調(diào)度交換機(jī)的模 塊功能和模塊位置來配置，對接是根據(jù)局向、鏈路數(shù)據(jù)、中繼話路數(shù)據(jù)、號碼分 析數(shù)據(jù)來配置，并控制調(diào)度交換機(jī)運(yùn)行調(diào)度、電話會議、短信群發(fā)、處理礦用基 站上傳的井下作業(yè)人員數(shù)據(jù)信息等功能；所述調(diào)度交換機(jī)可以提供語音程控交換 功能、CTI (Computer Tel印hony Integration計算機(jī)電話集成)功能、手機(jī)鑒 權(quán)功能、AB線與環(huán)路中繼功能、短信功能和IP電話功能等，通過E1接口連接礦 用基站控制器；所述礦用基站控制器用于控制每一個蜂窩內(nèi)的礦用基站；所述礦 用基站是指在有限的無線電覆蓋區(qū)中，通過移動通信交換中心、通信天線與礦用 移動電話終端(礦用小靈通手持設(shè)備)之間進(jìn)行信息傳遞的無線電收發(fā)信電臺， 并通過定位天線自動感應(yīng)識別卡，采集其數(shù)據(jù)后上傳至中心服務(wù)器分析處理；所 述礦用小靈通手持設(shè)備用于本系統(tǒng)的局域無線通信和電信小靈通通信；所述識別 卡用于發(fā)射井下作業(yè)人員的標(biāo)識信號。所述調(diào)度交換機(jī)是一臺有線與無線通訊集成一體的交換單元，所述調(diào)度交換 機(jī)采用一體化單機(jī)架結(jié)構(gòu)，包括MCU (Multi Control Unit多點(diǎn)控制單元)控制 單元、SLIC (Subscriber Line Interface Circuit用戶線接口電路)模擬用戶板、 RCTNM ( Ring Circuit Trunk Network)環(huán)路中繼板，無線同步板。所述調(diào)度交 換機(jī)最大可以安裝7個模擬用戶板，完成包括饋電、振鈴、狀態(tài)控制、過壓保護(hù)、 二/四線轉(zhuǎn)換、編碼/解碼、內(nèi)測/外測、極性倒換等功能(B0RSCHT)，最多擴(kuò)展 224路PSTN (Public Switched Tel印hone Network公共交換電話網(wǎng))接口，支 持調(diào)度交換機(jī)實(shí)現(xiàn)局域網(wǎng)內(nèi)部的固話通信，召開電話會議，實(shí)現(xiàn)通話的強(qiáng)插強(qiáng)拆 等功能。本系統(tǒng)調(diào)度交換機(jī)最多提供4路E1接口和時鐘同步板，其中每一個El 同時支持30路通話。所述MCU控制單元是系統(tǒng)的主處理機(jī)，包含兩級處理機(jī)，系統(tǒng)最多可以配置 兩塊MCU控制單元，采用主備用工作方式，資源功能部分為負(fù)荷分擔(dān)工作方式， 其主要功能如下-1) 提供與子處理機(jī)訪問接口；2) 提供最多32M字節(jié)內(nèi)存，用于程序和數(shù)據(jù)的存放；3) 提供16M字節(jié)FLASH,可以固化系統(tǒng)軟件運(yùn)行程序庫等；4) 具有主用機(jī)運(yùn)行時限器，備用機(jī)運(yùn)行時限器；5) 支持對外部總線訪問的校錯及對時序告警的電路檢測；6) 支持與業(yè)務(wù)臺通信網(wǎng)口，話務(wù)臺通信網(wǎng)口；7) 提供電話業(yè)務(wù)所要求的雙音、多頻、FSK、多方會議記發(fā)器；8) 提供大容量無阻塞交換網(wǎng)絡(luò)；9) 管理模擬或數(shù)字用戶板；管理環(huán)路中繼接口；10) 提供4路E1接口；11) 提供30種基本信號音和提示語音，提供32路新業(yè)務(wù)提示語音播放通道;12) 提供3級時鐘功能。所述SLIC模擬用戶板每板32路，完成包括饋電、振鈴、狀態(tài)控制、過壓保 護(hù)、二/四線轉(zhuǎn)換、編碼/解碼、內(nèi)測/外測、極性倒換等功能(B0RSCHT)。系統(tǒng)根 據(jù)需要配置數(shù)量。所述RCTNM板為系統(tǒng)提供32路模擬中繼用戶電路接口 ，是模擬中繼線至PCM 公共通道的接口'適用于用戶交換機(jī)(PABX)、專用交換機(jī)(PBX)等。環(huán)路接口電路實(shí)現(xiàn)外線對接口電路的饋電、振鈴檢測、反極檢測，內(nèi)部模塊完成進(jìn)程音監(jiān)控、 摘掛機(jī)控制、數(shù)模轉(zhuǎn)換、過壓保護(hù)等功能。指示燈為紅色時表示偶數(shù)路占用；為 綠色時表示奇數(shù)路占用，為黃色時表示兩路均占用。系統(tǒng)根據(jù)需要配置多塊，和 SLIC處于同一種板位。所述無線同歩板用于實(shí)現(xiàn)整個系統(tǒng)在同一時鐘信號下同步運(yùn)行。當(dāng)調(diào)度交換 機(jī)在開機(jī)或者重啟時，起始相位同步端觸發(fā)脈沖觸發(fā)。(如果沒有這個脈沖觸發(fā)信 號，設(shè)備則自己定義一個起始位。)所述礦用基站控制器用于完成礦用基站和交換機(jī)之間的協(xié)議轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)傳 輸，在網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的物理層符合G.703、 G704標(biāo)準(zhǔn)，網(wǎng)絡(luò)層遵守Q.931協(xié)議規(guī)程， 通過El接口與調(diào)度交換機(jī)連接，接受從調(diào)度交換機(jī)傳來的4路El基群信號。所述礦用基站控制器還用于話路集團(tuán)控制，及通過調(diào)度交換機(jī)向本地交換局 發(fā)送信號，通過U口與礦用基站連接，所述礦用基站控制器從調(diào)度交換機(jī)連接的 無線同步板中提取時鐘，然后把時鐘傳給所有的礦用基站，使所有的礦用基站同 步工作。所述礦用基站控制器包括基站控制器電路板、光端機(jī)電路板、電源、 RS232-RS422碼轉(zhuǎn)，所述電源單獨(dú)安裝在一個獨(dú)立的防爆箱內(nèi)，基站控制器電路 板、光端機(jī)電路板、RS232-RS422碼轉(zhuǎn)安裝在另一個獨(dú)立的防爆箱內(nèi)，電源通過 礦用電纜線與基站控制器電路板、光端機(jī)電路板相連，基站控制器電路板與光端 機(jī)電路板通過雙絞線或者同軸電纜連接，所有接線都在防爆箱內(nèi)部，均不可見。所述基站控制器電路板包括中心處理機(jī)模塊(CPM)、控制模塊(CTL)、 U接 口模塊(UIM)、 DSP模塊、電源模塊(PM),中心處理機(jī)模塊提供對礦用基站控制 器的硬件操作管理、軟件信令處理、提供系統(tǒng)增值服務(wù)功能等；控制模塊具有時 鐘生成、時鐘分頻以及時鐘同步功能，可通過E1線與調(diào)度交換機(jī)實(shí)現(xiàn)時鐘同步， 以及通過U口線與礦用基站實(shí)現(xiàn)同步，提供礦用基站線路同步時鐘；具有數(shù)字交 換功能，可靈活地對U口話音、信令與數(shù)字中繼芯片的各個時隙上的話音、信令 進(jìn)行相應(yīng)交換,具有信令控制功能，提供8路HDLC(High Level Data Link Control) 控制，完成通信過程中需要的Q.921 、Q.931等協(xié)議;U接口模塊通過ISDN的BRI (基 本速率接口)與所控制的礦用基站進(jìn)行外部通信；DSP模塊完成ADPCM/PCM語音編 碼轉(zhuǎn)換和DTMF的產(chǎn)生；電源將井下礦用電源轉(zhuǎn)換為DC96V和DC48V,給基站控制 器電路板和光端機(jī)電路板供電,基站控制器電路板通過ISDN信號向礦用基站供電并傳輸信號。所述光端機(jī)電路板用于El信號和同步信號與光信號之間的轉(zhuǎn)換，按功能可分 為2/8復(fù)合單元、編解碼單元、公務(wù)單元、監(jiān)控系統(tǒng)、二次電源五部分，其中 2/8復(fù)合單元、編解碼單元、二次電源為基本組成部分，實(shí)現(xiàn)從最多4個2048kbit/s 的信號到激光信號的可逆轉(zhuǎn)換，所述光端機(jī)電路板最多可通過4個標(biāo)準(zhǔn)G. 703信 號。所述RS232-RS422碼轉(zhuǎn)用于轉(zhuǎn)換同步信號的信號類型。所述礦用基站是礦用基站控制器的配接設(shè)備，所述礦用基站通過ISDN協(xié)議進(jìn) 行數(shù)據(jù)傳輸與電源供應(yīng)，所述礦用基站包括基站基帶板、基站遠(yuǎn)供板、射頻模塊(RF模塊)、識別卡數(shù)據(jù)采集模塊，所述基站基帶板、基站遠(yuǎn)供板、射頻模塊、 識別卡數(shù)據(jù)采集模塊均安裝在一個防爆箱內(nèi)；所述基站基帶板將采集到的識別卡 數(shù)據(jù)、礦用小靈通無線信號， 一起復(fù)用到小靈通系統(tǒng)的通信鏈路上，通過基站遠(yuǎn) 供板的U 口上傳至礦用基站控制器；所述基站遠(yuǎn)供板用于接收礦用基站控制器的 ISDN信號，并將信號和電源分離出來，將信號傳輸至基站基帶板，將電源變換成 不同電壓，分別傳輸至射頻模塊、識別卡數(shù)據(jù)采集模塊、基站基帶板供電與識別 卡數(shù)據(jù)采集模塊；所述射頻模塊接收接收通信天線傳來的無線通訊信號，經(jīng)處理 后，將數(shù)據(jù)傳送至基站基帶板，所述通信天線接收的礦用小靈通手持設(shè)備的無線 信號經(jīng)過射頻模塊、基站基帶板處理后，上傳至礦用基站控制器；所述識別卡數(shù) 據(jù)采集模塊輪循所有的定位天線,將采集到的數(shù)據(jù)存儲在該模塊的外部存儲器中， 等待中心服務(wù)器的輪循信號；所述射頻模塊與通信天線通過50Q礦用同軸電纜連 接，識別卡數(shù)據(jù)采集模塊與定位天線通過礦用信號電纜(4芯)連接。無線通訊過程中，礦用小靈通無線信號通過通信天線進(jìn)入RF模塊，經(jīng)RF模 塊處理后，將數(shù)據(jù)傳送至基站基帶板，由基站基帶板對小靈通無線信號進(jìn)行存儲、 分析、處理后再傳送至基站遠(yuǎn)供板，再由基站遠(yuǎn)供板將信號調(diào)制到ISDN線路上傳 輸給礦用基站控制器；在識別卡數(shù)據(jù)采集方面，識別卡無線信號被定位天線的射 頻頭接收后，在定位天線的主控單元里面暫存；識別卡數(shù)據(jù)采集模塊輪循所有的 定位天線；定位天線收到輪循信號后，以RS485方式將暫存的的數(shù)據(jù)傳輸給識別 卡數(shù)據(jù)采集模塊。所述定位天線包括有主控單元、信號轉(zhuǎn)換模塊和射頻頭，主控單元與信號轉(zhuǎn) 換模塊之間通過串口傳輸信號；所述定位天線安裝在礦用基站外部，射頻頭用于接收識別卡的信息，射頻頭將接收到的信息經(jīng)過主控單元暫存，通過串口以 TTL232電平信號方式進(jìn)入信號轉(zhuǎn)換模塊，再經(jīng)過處理信號模塊轉(zhuǎn)換成RS485信 號，以RS485方式將暫存的數(shù)據(jù)傳輸給識別卡數(shù)據(jù)采集模塊；所述RS485信號在 連接定位天線和基站的礦用信號電纜中傳輸，距離最遠(yuǎn)能達(dá)到1000米，整個系統(tǒng) 最多可以容納4096個定位天線比現(xiàn)有的礦用人員系統(tǒng)覆蓋范圍更廣。所述礦用小靈通手持設(shè)備因?yàn)樘幵诰哂斜ㄐ詺怏w的環(huán)境中，與市面的普通 個人手持電話有所不同，所以其外殼及電池都要較嚴(yán)格的要求，不僅要能實(shí)現(xiàn)本 系統(tǒng)信號覆蓋范圍內(nèi)的無線通信還能實(shí)現(xiàn)公網(wǎng)通信，防爆型式為本質(zhì)安全型，外 殼采用ABS材料，具有阻燃，防止靜電等功能，電池通過安標(biāo)檢驗(yàn)。所述識別卡包括嵌入式CPU、射頻芯片和電源控制單元，其調(diào)制方式采用 GFSK方式，采用先進(jìn)的省電算法，用280毫安時的電池可有效工作2年，并釆 用RFID識別技術(shù)，減少碰撞從而減少漏讀、誤讀現(xiàn)象。井下作業(yè)人員佩戴該卡， 通過礦用基站的定位天線就可以識別該人員的位置和經(jīng)過該點(diǎn)時的時間。本發(fā)明的有益效果如下該發(fā)明綜合了礦用小靈通通信系統(tǒng)的功能和人員定位系統(tǒng)的功能，既能在監(jiān) 控室査詢每一名工作人員的位置，又能及時實(shí)現(xiàn)無線通信；監(jiān)控中心的無線調(diào)度 交換機(jī)能接入固話，通過中心主機(jī)的控制，召開電話會議，使用方便，高效；在平時工作室保證信息傳遞的暢通，在緊急情況發(fā)生時，可以很好的組織人員疏散與撤離；整個設(shè)計的單板固定在防爆箱里面，結(jié)構(gòu)簡潔，接線方便；有線連接通 過電纜與光纖傳輸，距離較遠(yuǎn)，易擴(kuò)展，覆蓋范圍廣；既能完成無線通信，又能 實(shí)現(xiàn)人員定位，降低了硬件成本，減少了硬件方面的故障，減少了日常維護(hù)工作 量。


圖l為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖 圖2為本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖 圖3為本發(fā)明調(diào)度交換機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖 圖4為本發(fā)明基站控制器的結(jié)構(gòu)示意圖 圖5為本發(fā)明基站控制器的模塊示意圖 圖6為本發(fā)明基站的模塊示意圖 圖7為本發(fā)明基站的結(jié)構(gòu)示意8為本發(fā)明識別卡電路的結(jié)構(gòu)示意9為定位天線結(jié)構(gòu)示意圖具體實(shí)施方式
如圖l-2所示，礦用PHS無線通訊綜合管理系統(tǒng)，包括中心服務(wù)器、調(diào)度交 換機(jī)、礦用基站控制器、礦用基站、礦用小靈通手持設(shè)備和識別卡，所述中心服 務(wù)器通過調(diào)度交換機(jī)與礦用基站控制器連接，礦用基站控制器與礦用基站連接， 所述礦用基站分別連接有通信天線和定位天線，所述礦用基站通過通信天線與礦 用小靈通手持設(shè)備對接無線通訊信號，所述礦用基站通過定位天線與識別卡對接 無線通訊信號。本系統(tǒng)分為井上設(shè)備部分和井下設(shè)備部分，井上設(shè)備包括包括 中心服務(wù)器、調(diào)度交換機(jī)、打印機(jī)、地面交換機(jī)、固話、UPS電源等；井下設(shè)備 包括礦用基站控制器、礦用基站、通訊天線、礦用小靈通手持設(shè)備、定位天線、 識別卡等；礦用小靈通無線通訊系統(tǒng)的功能由中心服務(wù)器、調(diào)度交換機(jī)、礦用 基站控制器、礦用基站、通信天線、礦用小靈通手持設(shè)備完成；井下作業(yè)人員管 理系統(tǒng)的功能主要由中心服務(wù)器、調(diào)度交換機(jī)、礦用基站控制器、礦用基站、定 位天線、識別卡完成，所有的有線通訊鏈路采用信號復(fù)用技術(shù)用同一線纜傳輸； 電源供給采用礦用基站控制器集中遠(yuǎn)供。所述中心服務(wù)器與調(diào)度交換機(jī)之間通過網(wǎng)線連接。所述調(diào)度交換機(jī)與礦用基站控制器通過雙絞線或礦用電纜連接，當(dāng)調(diào)度交換 機(jī)E1 口與礦用基站控制器E1 口距離在100米之內(nèi)可通過1根(兩對雙絞線)礦 用通信線纜連接，當(dāng)在距離大于100米的情況時，所述調(diào)度交換機(jī)須通過地面El 光端機(jī)與礦用基站控制器連接，調(diào)度交換機(jī)與El光端機(jī)可通過兩對雙絞線或者兩 根75Q同軸電纜連接。地面El光端機(jī)與礦用基站控制器通過光纖連接。本系統(tǒng)可以設(shè)置有多個礦用基站控制器，而礦用基站控制器之間通過光纖或 者礦用網(wǎng)線連接。所述礦用基站控制器的U口通過礦用信號線纜(兩芯)與基站的U口連接。 所述中心服務(wù)器用于設(shè)備配置和對接數(shù)據(jù)，設(shè)備配置是根據(jù)調(diào)度交換機(jī)的模 塊功能和模塊位置來配置，對接是根據(jù)局向、鏈路數(shù)據(jù)、中繼話路數(shù)據(jù)、號碼分 析數(shù)據(jù)來配置，并控制調(diào)度交換機(jī)運(yùn)行調(diào)度、電話會議、短信群發(fā)、處理礦用基 站上傳的井下作業(yè)人員數(shù)據(jù)信息等功能；所述調(diào)度交換機(jī)可以提供語音程控交換 功能、CTI (Computer Tel印hony Integration計算機(jī)電話集成)功能、手機(jī)鑒權(quán)功能、AB線與環(huán)路中繼功能、短信功能和IP電話功能等，通過E1接口連接礦 用基站控制器；所述礦用基站控制器用于控制每一個蜂窩內(nèi)的礦用基站；所述礦 用基站是指在有限的無線電覆蓋區(qū)中，通過移動通信交換中心、通信天線與礦用 移動電話終端(礦用小靈通手持設(shè)備)之間進(jìn)行信息傳遞的無線電收發(fā)信電臺， 并通過定位天線自動感應(yīng)識別卡，采集其數(shù)據(jù)后上傳至中心服務(wù)器分析處理；所 述礦用小靈通手持設(shè)備用于本系統(tǒng)的局域無線通信和電信小靈通通信；所述識別 卡用于發(fā)射井下作業(yè)人員的標(biāo)識信號。如圖3所示，所述調(diào)度交換機(jī)是一臺有線與無線通訊集成一體的交換單元， 所述調(diào)度交換機(jī)采用一體化單機(jī)架結(jié)構(gòu)，包括MCU (Multi Control Unit多點(diǎn)控 制單元)控制單元、SLIC (Subscriber Line Interface Circuit用戶線接口電 路)模擬用戶板、RCTNM ( Ring Circuit Trunk Network)環(huán)路中繼板，無線同步 板。所述調(diào)度交換機(jī)最大可以安裝7個模擬用戶板，完成包括饋電、振鈴、狀態(tài) 控制、過壓保護(hù)、二/四線轉(zhuǎn)換、編碼/解碼、內(nèi)測/外測、極性倒換等功能(BORSCHT), 最多擴(kuò)展224路PSTN (Public Switched Tel印hone Network公共交換電話網(wǎng)) 接口，支持調(diào)度交換機(jī)實(shí)現(xiàn)局域網(wǎng)內(nèi)部的固話通信，召開電話會議，實(shí)現(xiàn)通話的 強(qiáng)插強(qiáng)拆等功能。本系統(tǒng)調(diào)度交換機(jī)最多提供4路El接口和時鐘同步板，其中每 一個E1同時支持30路通話。所述MCU控制單元是系統(tǒng)的主處理機(jī)，包含兩級處理機(jī)，系統(tǒng)最多可以配置 兩塊MCU控制單元，采用主備用工作方式，資源功能部分為負(fù)荷分擔(dān)工作方式， 其主要功能如下-1) 提供與子處理機(jī)訪問接口；2) 提供最多32M字節(jié)內(nèi)存，用于程序和數(shù)據(jù)的存放；3) 提供16M字節(jié)FLASH,可以固化系統(tǒng)軟件運(yùn)行程序庫等；4) 具有主用機(jī)運(yùn)行時限器，備用機(jī)運(yùn)行時限器；5) 支持對外部總線訪問的校錯及對時序告警的電路檢測；6) 支持與業(yè)務(wù)臺通信網(wǎng)口，話務(wù)臺通信網(wǎng)口；7) 提供電話業(yè)務(wù)所要求的雙音、多頻、FSK、多方會議記發(fā)器；8) 提供大容量無阻塞交換網(wǎng)絡(luò)；9) 管理模擬或數(shù)字用戶板；管理環(huán)路中繼接口；10) 提供4路E1接口；11) 提供30種基本信號音和提示語音，提供32路新業(yè)務(wù)提示語音播放通道；12) 提供3級時鐘功能。所述SLIC模擬用戶板每板32路，完成包括饋電、振鈴、狀態(tài)控制、過壓保 護(hù)、二/四線轉(zhuǎn)換、編碼/解碼、內(nèi)測/外測、極性倒換等功能(B0RSCHT)。系統(tǒng)根 據(jù)需要配置數(shù)量。所述RCTNM板為系統(tǒng)提供32路模擬中繼用戶電路接口 ，是模擬中繼線至PdM 公共通道的接口，適用于用戶交換機(jī)(PABX)、專用交換機(jī)(PBX)等。環(huán)路接口電路 實(shí)現(xiàn)外線對接口電路的饋電、振鈴檢測、反極檢測，內(nèi)部模塊完成進(jìn)程音監(jiān)控、 摘掛機(jī)控制、數(shù)模轉(zhuǎn)換、過壓保護(hù)等功能。指示燈為紅色時表示偶數(shù)路占用；為 綠色時表示奇數(shù)路占用，為黃色時表示兩路均占用。系統(tǒng)根據(jù)需要配置多塊，和 SLIC處于同一種板位。所述無線同步板用于實(shí)現(xiàn)整個系統(tǒng)在同一時鐘信號下同步運(yùn)行。當(dāng)調(diào)度交換 機(jī)在開機(jī)或者重啟時，起始相位同步端觸發(fā)脈沖觸發(fā)。(如果沒有這個脈沖觸發(fā)信 號，設(shè)備則自己定義一個起始位。)如圖4-5所示，所述礦用基站控制器用于完成礦用基站和交換機(jī)之間的協(xié)議 轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)傳輸，在網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的物理層符合G703、 G704標(biāo)準(zhǔn)，網(wǎng)絡(luò)層遵守Q.931 協(xié)議規(guī)程，通過E1接口與調(diào)度交換機(jī)連接，接受從調(diào)度交換機(jī)傳來的4路E1基 群信號。所述礦用基站控制器還用于話路集團(tuán)控制，及通過調(diào)度交換機(jī)向本地交換局 發(fā)送信號，通過U口與礦用基站連接，所述礦用基站控制器從調(diào)度交換機(jī)連接的 無線同步板中提取時鐘，然后把時鐘傳給所有的礦用基站，使所有的礦用基站同 步工作。所述礦用基站控制器包括基站控制器電路板、光端機(jī)電路板、電源、 RS232-RS422碼轉(zhuǎn)，所述電源單獨(dú)安裝在一個獨(dú)立的防爆箱內(nèi)，基站控制器電路 板、光端機(jī)電路板、RS232-RS422碼轉(zhuǎn)安裝在另一個獨(dú)立的防爆箱內(nèi)，電源通過 礦用電纜線與基站控制器電路板、光端機(jī)電路板相連，基站控制器電路板與光端 機(jī)電路板通過雙絞線或者同軸電纜連接，所有接線都在防爆箱內(nèi)部，均不可見。所述基站控制器電路板包括中心處理機(jī)模塊(CPM)、控制模塊(CTL)、 U接 口模塊(UM)、 DSP模塊、電源模塊(PM)，中心處理機(jī)模塊提供對礦用基站控制 器的硬件操作管理、軟件信令處理、提供系統(tǒng)增值服務(wù)功能等；控制模塊具有時鐘生成、時鐘分頻以及時鐘同步功能，可通過E1線與調(diào)度交換機(jī)實(shí)現(xiàn)時鐘同步， 以及通過U口線與礦用基站實(shí)現(xiàn)同步，提供礦用基站線路同步時鐘；具有數(shù)字交 換功能，可靈活地對U口話音、信令與數(shù)字中繼芯片的各個時隙上的話音、信令 進(jìn)行相應(yīng)交換，具有信令控制功能，提供8路HDLC(High Level Data Link Control) 控制，完成通信過程中需要的Q.921 、Q.931等協(xié)議;U接口模塊通過ISDN的BRI (基 本速率接口)與所控制的礦用基站進(jìn)行外部通信；DSP模塊完成ADPCM/PCM語音編 碼轉(zhuǎn)換和DTMF的產(chǎn)生；電源將井下礦用電源轉(zhuǎn)換為DC96V和DC48V，給基站控制 器電路板和光端機(jī)電路板供電，基站控制器電路板通過ISDN信號向礦用基站供電 并傳輸信號。所述光端機(jī)電路板用于El信號和同步信號與光信號之間的轉(zhuǎn)換，按功能可分 為2/8復(fù)合單元、編解碼單元、公務(wù)單元、監(jiān)控系統(tǒng)、二次電源五部分，其中 2/8復(fù)合單元、編解碼單元、二次電源為基本組成部分，實(shí)現(xiàn)從最多4個2048kbit/s 的信號到激光信號的可逆轉(zhuǎn)換，所述光端機(jī)電路板最多可通過4個標(biāo)準(zhǔn)G. 703信 號。所述RS232-RS422碼轉(zhuǎn)用于轉(zhuǎn)換同步信號的信號類型。如圖2所示，井上光端機(jī)1將調(diào)度交換機(jī)的4路El信號和同步信號轉(zhuǎn)換成光 信號；所述礦用基站控制器2中的光端機(jī)電路板將井上光端機(jī)1發(fā)送的光信號轉(zhuǎn) 化為4路El信號和同步信號;將其中的一路El信號發(fā)送至本基站控制器電路板， 同步信號通過RS232-RS485碼轉(zhuǎn)供給本基站控制器電路板;其余3路El信號和同 步信號通過本基站控制器中的另一個光端機(jī)電路板轉(zhuǎn)換為光信號級聯(lián)到下一個礦 用基站控制器3。如圖6-7所示，所述礦用基站用于完成PHS協(xié)議與ISDN協(xié)議之間的協(xié)議轉(zhuǎn)換 和采集識別卡信息，所述礦用基站由礦用基站控制器傳遞信號和電源饋電，信號 通過所述礦用基站的射頻調(diào)制波發(fā)射，與礦用小靈通手持設(shè)備構(gòu)成無線鏈路。在 無線方面提供RCRSTD-28空中接口，本基站配置1C3T (1個控制信道，3個話 務(wù)信道)；并自動采集定位天線所感應(yīng)到的識別卡標(biāo)示信號。所述礦用基站包括基 站基帶板、基站遠(yuǎn)供板、射頻模塊(RF模塊)、識別卡數(shù)據(jù)采集模塊，所述基站 基帶板、基站遠(yuǎn)供板、射頻模塊、識別卡數(shù)據(jù)采集模塊均安裝在一個防爆箱內(nèi)； 所述RF模塊接收接收通信天線傳來的無線通訊信號，經(jīng)處理后，將數(shù)據(jù)傳送至基 站基帶板；所述基站遠(yuǎn)供板用于接收礦用基站控制器的ISDN信號，并將信號和電源分離出來，將信號傳輸至基站基帶板，將電源變換成不同電壓，分別傳輸至射頻模塊、識別卡數(shù)據(jù)采集模塊、基站基帶板供電與識別卡數(shù)據(jù)采集模塊；所述基 站遠(yuǎn)供板用于接收礦用基站控制器的ISDN信號，并將信號和電源分離出來，將信 號傳輸至基站基帶板，將電源變換成不同電壓，分別傳輸至射頻模塊、識別卡數(shù) 據(jù)采集模塊、基站基帶板與識別卡數(shù)據(jù)采集模塊；所述識別卡數(shù)據(jù)采集模塊輪循所有的定位天線，將采集到的數(shù)據(jù)存儲在該模塊的外部存儲器中，等待中心服務(wù) 器的輪循信號；所述通信天線接收的礦用小靈通手持設(shè)備的無線信號經(jīng)過射頻模 塊、基站基帶板處理后，上傳至礦用基站控制器。所述RF模塊與通信天線通過50Q礦用同軸電纜連接，識別卡數(shù)據(jù)采集模塊 與定位天線通過礦用信號電纜(4芯)連接。如圖9所示，所述定位天線包括有主控單元、信號轉(zhuǎn)換模塊和射頻頭，主控 單元與信號轉(zhuǎn)換模塊之間通過串口傳輸信號;所述定位天線安裝在礦用基站外部， 射頻頭用于接收識別卡的信息，射頻頭將接收到的信息經(jīng)過主控單元暫存，通過 串口以TTL232電平信號方式進(jìn)入信號轉(zhuǎn)換模塊，再經(jīng)過處理信號模塊轉(zhuǎn)換成 RS485信號，RS485信號通過RS485信號線路將暫存的數(shù)據(jù)傳輸給識別卡數(shù)據(jù)采 集模塊；所述RS485信號在連接定位天線和基站的礦用信號電纜中傳輸，距離最 遠(yuǎn)能達(dá)到1000米，整個系統(tǒng)最多可以容納4096個定位天線比現(xiàn)有的礦用人員系 統(tǒng)覆蓋范圍更廣。所述礦用小靈通手持設(shè)備因?yàn)樘幵诰哂斜ㄐ詺怏w的環(huán)境中，與市面的普通 個人手持電話有所不同，所以其外殼及電池都要較嚴(yán)格的要求，不僅要能實(shí)現(xiàn)本 系統(tǒng)信號覆蓋范圍內(nèi)的無線通信還能實(shí)現(xiàn)公網(wǎng)通信，防爆型式為本質(zhì)安全型，外 殼采用ABS材料，具有阻燃，防止靜電等功能，電池通過安標(biāo)檢驗(yàn)。如圖8所示，所述識別卡包括嵌入式CPU、射頻芯片和電源控制單元，其調(diào) 制方式采用GFSK方式，工作頻率是(2. 46±0.05) GHz,功率1毫瓦所以對人 體輻射無傷害。釆用先進(jìn)的省電算法，用280毫安時的電池可有效工作2年，并 采用RFID識別技術(shù)，減少碰撞從而減少漏讀、誤讀現(xiàn)象。井下作業(yè)人員佩戴該卡， 通過礦用基站的定位天線就可以識別該人員的位置和經(jīng)過該點(diǎn)時的時間。
權(quán)利要求
1、礦用PHS無線通訊綜合管理系統(tǒng)，其特征在于包括中心服務(wù)器、調(diào)度交換機(jī)、礦用基站控制器、礦用基站、礦用小靈通手持設(shè)備和識別卡，所述中心服務(wù)器通過調(diào)度交換機(jī)與礦用基站控制器連接，礦用基站控制器與礦用基站連接，所述礦用基站分別連接有通信天線和定位天線，所述礦用基站通過通信天線與礦用小靈通手持設(shè)備對接無線通訊信號，所述礦用基站通過定位天線與識別卡對接無線通訊信號。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述礦用PHS無線通訊綜合管理系統(tǒng)，其特征在于所述中心服務(wù)器與調(diào)度交換機(jī)之間通過網(wǎng)線連接，所述調(diào)度交換機(jī)El 口與礦用基站控 制器El 口通過雙絞線或礦用電纜連接;所述調(diào)度交換機(jī)與礦用基站控制器也可通 過光端機(jī)連接，調(diào)度交換機(jī)與El光端機(jī)通過雙絞線或同軸電纜連接，El光端機(jī) 與礦用基站控制器通過光纖連接，所述光端機(jī)為地面光端機(jī)；所述礦用基站控制 器的U 口通過礦用信號線纜與基站的U 口連接。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述礦用PHS無線通訊綜合管理系統(tǒng)，其特征在于所述 中心服務(wù)器用于設(shè)備配置和對接數(shù)據(jù)，設(shè)備配置是根據(jù)調(diào)度交換機(jī)的模塊功能和 模塊位置來配置，對接是根據(jù)局向、鏈路數(shù)據(jù)、中繼話路數(shù)據(jù)、號碼分析數(shù)據(jù)來 配置；所述調(diào)度交換機(jī)提供語音程控交換功能、CTI功能、手機(jī)鑒權(quán)功能、AB線 與環(huán)路中繼功能、短信功能和IP電話功能，通過El接口連接礦用基站控制器； 所述礦用基站控制器用于控制每一個蜂窩內(nèi)的礦用基站；所述礦用基站是通過移動通信交換中心、通信天線與礦用移動電話終端之間進(jìn)行信息傳遞的無線電收發(fā) 信電臺，并通過定位天線自動感應(yīng)識別卡，采集其數(shù)據(jù)后上傳至中心服務(wù)器分析處理；所述礦用小靈通手持設(shè)備用于局域無線通信和電信小靈通通信；所述識別卡用于發(fā)射井下作業(yè)人員的標(biāo)識信號。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述礦用PHS無線通訊綜合管理系統(tǒng)，其特征在于所述調(diào)度交換機(jī)是一臺有線與無線通訊集成一體的交換單元，采用一體化單機(jī)架結(jié)構(gòu)，包括MCU控制單元、SLIC模擬用戶板、RCTNM環(huán)路中繼板，無線同步板； 所述MCU控制單元是系統(tǒng)的主處理機(jī)，包含兩級處理機(jī)；所述SLIC模擬用戶板 每板32路，用于饋電、振鈴、狀態(tài)控制、過壓保護(hù)、二/四線轉(zhuǎn)換、編碼/解碼、 內(nèi)測/外測、極性倒換，系統(tǒng)根據(jù)需要配置數(shù)量；所述RCTNM板為系統(tǒng)提供32路模擬中繼用戶電路接口，是模擬中繼線至PCM公共通道的接口，系統(tǒng)根據(jù)需 要配置多塊，和SLIC處于同一種板位；所述無線同步板用于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)在同一時 鐘信號下同步運(yùn)行。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述礦用PHS無線通訊綜合管理系統(tǒng)，其特征在于所述 基站控制器用于完成基站和交換機(jī)之間的協(xié)議轉(zhuǎn)換，包括基站控制器電路板、光 端機(jī)電路板、電源、RS232-RS422碼轉(zhuǎn)，所述電源單獨(dú)安裝在一個防爆箱內(nèi)，基 站控制器電路板、光端機(jī)電路板、RS232-RS422碼轉(zhuǎn)安裝在一個防爆箱內(nèi)，電源 通過礦用電纜線與基站控制器電路板、光端機(jī)電路板連接，基站控制器電路板與 光端機(jī)電路板通過雙絞線連接，所有接線都在防爆箱內(nèi)部；所述礦用基站控制器 用于完成礦用基站和交換機(jī)之間的協(xié)議轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)傳輸，通過El接口與調(diào)度交 換機(jī)連接，接受從調(diào)度交換機(jī)傳來的4路El基群信號；所述礦用基站控制器還 用于話路集團(tuán)控制，及通過調(diào)度交換機(jī)向本地交換局發(fā)送信號，通過U口與礦用 基站連接，礦用基站控制器從調(diào)度交換機(jī)連接的無線同步板中提取時鐘，然后把 時鐘傳給所有的礦用基站，使所有的礦用基站同步工作。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述礦用ras無線通訊綜合管理系統(tǒng)，其特征在于所述 礦用基站控制器包括基站控制器電路板、光端機(jī)電路板、電源、RS232-RS422碼 轉(zhuǎn)，所述電源單獨(dú)安裝在一個獨(dú)立的防爆箱內(nèi)，基站控制器電路板、光端機(jī)電路 板、RS232-RS422碼轉(zhuǎn)安裝在另一個獨(dú)立的防爆箱內(nèi)，電源通過礦用電纜線與基 站控制器電路板、光端機(jī)電路板連接，基站控制器電路板與光端機(jī)電路板通過雙 絞線或者同軸電纜連接，所有接線都在防爆箱內(nèi)部，均不可見；所述基站控制器 電路板包括中心處理機(jī)模塊、控制模塊、U接口模塊、DSP模塊、電源模塊，中心 處理機(jī)模塊提供對礦用基站控制器的硬件操作管理、軟件信令處理、提供系統(tǒng)增 值服務(wù)功能等，控制模塊具有時鐘生成、時鐘分頻以及時鐘同步功能，通過El 線與調(diào)度交換機(jī)實(shí)現(xiàn)時鐘同步，以及通過U口線與礦用基站實(shí)現(xiàn)同步，提供礦用 基站線路同步時鐘；U接口模塊通過ISDN的BRI與所控制的礦用基站進(jìn)行外部通 信；DSP模塊完成ADPCM/PCM語音編碼轉(zhuǎn)換和DTMF的產(chǎn)生；電源將井下礦用電源 轉(zhuǎn)換為DC96V和DC48V,給基站控制器電路板和光端機(jī)電路板供電，基站控制器 電路板通過ISDN信號向礦用基站供電并傳輸信號；所述光端機(jī)電路板用于El信 號和同步信號與光信號之間的轉(zhuǎn)換；所述RS232-RS422碼轉(zhuǎn)用于轉(zhuǎn)換同步信號的 信號類型。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述礦用PHS無線通訊綜合管理系統(tǒng)，其特征在于所述礦用基站是礦用基站控制器的配接設(shè)備，所述礦用基站通過ISDN協(xié)議進(jìn)行數(shù) 據(jù)傳輸與電源供應(yīng)，所述礦用基站包括基站基帶板、基站遠(yuǎn)供板、射頻模塊(RF 模塊)、識別卡數(shù)據(jù)采集模塊，所述基站基帶板、基站遠(yuǎn)供板、射頻模塊、識別卡 數(shù)據(jù)采集模塊均安裝在一個防爆箱內(nèi)；所述基站基帶板將采集到的識別卡數(shù)據(jù)、 礦用小靈通無線信號， 一起復(fù)用到小靈通系統(tǒng)的通信鏈路上，通過基站遠(yuǎn)供板的 U 口上傳至礦用基站控制器；所述基站遠(yuǎn)供板用于接收礦用基站控制器的ISDN信 號，并將信號和電源分離出來，將信號傳輸至基站基帶板，將電源變換成不同電 壓，分別傳輸至射頻模塊、識別卡數(shù)據(jù)采集模塊、基站基帶板供電與識別卡數(shù)據(jù) 采集模塊；所述射頻模塊接收接收通信天線傳來的無線通訊信號，經(jīng)處理后，將 數(shù)據(jù)傳送至基站基帶板，所述通信天線接收的礦用小靈通手持設(shè)備的無線信號經(jīng) 過射頻模塊、基站基帶板處理后，上傳至礦用基站控制器；所述識別卡數(shù)據(jù)采集 模塊輪循所有的定位天線，將采集到的數(shù)據(jù)存儲在該模塊的外部存儲器中，等待 中心服務(wù)器的輪循信號；所述射頻模塊與通信天線通過50Q礦用同軸電纜連接， 識別卡數(shù)據(jù)采集模塊與定位天線通過礦用信號電纜(4芯)連接；在無線通訊過程中，礦用小靈通無線信號通過通信天線進(jìn)入RF模塊，經(jīng)RF模塊處理后，將數(shù)據(jù)傳送至基站基帶板，由基站基帶板對小靈通無線信號進(jìn)行存儲、分析、處理后再傳送至基站遠(yuǎn)供板，再由基站遠(yuǎn)供板將信號調(diào)制到ISDN線路上傳輸給礦用基站控 制器；在識別卡數(shù)據(jù)采集方面，識別卡無線信號被定位天線的射頻頭接收后，在 定位天線的主控單元里面暫存；識別卡數(shù)據(jù)采集模塊輪循所有的定位天線；定位 天線收到輪循信號后，以RS485方式將暫存的的數(shù)據(jù)傳輸給識別卡數(shù)據(jù)采集模塊。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1或7所述礦用PHS無線通訊綜合管理系統(tǒng)，其特征在于 所述定位天線包括有主控單元、信號轉(zhuǎn)換模塊和射頻頭，主控單元與信號轉(zhuǎn)換模 塊之間通過串口傳輸信號；所述定位天線安裝在礦用基站外部，射頻頭用于接收 識別卡的信息，射頻頭將接收到的信息經(jīng)過主控單元暫存，通過串口以TTL232 電平信號方式進(jìn)入信號轉(zhuǎn)換模塊，再經(jīng)過處理信號模塊轉(zhuǎn)換成RS485信號，以 RS485方式將暫存的數(shù)據(jù)傳輸給識別卡數(shù)據(jù)采集模塊。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述礦用PHS無線通訊綜合管理系統(tǒng)，其特征在于所述 礦用小靈通手持設(shè)備的外殼采用ABS材料。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1所述礦用PHS無線通訊綜合管理系統(tǒng)，其特征在于所述識別卡包括嵌入式CPU、射頻芯片和電源控制單元，其調(diào)制方式采用GFSK方 式，井下作業(yè)人員佩戴該卡，通過礦用基站的定位天線就可以識別該人員的位置 和經(jīng)過該位置點(diǎn)時的時間。
全文摘要
本發(fā)明公開了礦用PHS無線通訊綜合管理系統(tǒng)，包括中心服務(wù)器、調(diào)度交換機(jī)、基站控制器、基站、礦用小靈通手持設(shè)備和識別卡，所述中心服務(wù)器通過調(diào)度交換機(jī)與基站控制器連接，基站控制器與基站連接，所述基站分別連接有通信天線和定位天線，所述基站通過通信天線接收礦用小靈通手持設(shè)備的無線通信信號，所述基站通過定位天線采集識別卡的信號；該發(fā)明綜合了礦用小靈通通信系統(tǒng)的功能和人員定位系統(tǒng)的功能，既能在監(jiān)控室查詢每一名工作人員的位置，又能實(shí)現(xiàn)無線通信，使用方便，高效；在緊急情況發(fā)生時，可以很好的組織人員疏散與撤離；整個設(shè)計的單板固定在防爆箱內(nèi)，結(jié)構(gòu)簡潔，接線方便，降低了硬件成本，減少了硬件故障，減少了日常維護(hù)工作量。
文檔編號H04W4/12GK101404695SQ20081004621
公開日2009年4月8日 申請日期2008年10月6日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月6日
發(fā)明者夏秋航, 寬 徐, 楊曉東, 羅康林 申請人:四川天壹科技發(fā)展有限公司