專利名稱：礦井透地通訊救援信息系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及無線通信領(lǐng)域，尤其涉及一種礦井透地通訊救援信息系統(tǒng)，其工作于超低頻，可實(shí)現(xiàn)將信息從礦井下礦工工作的作業(yè)面通過無線信號(hào)穿透煤層巖層傳輸?shù)降孛嫱ㄓ嵵笓]中心。
背景技術(shù)：
在煤礦等行業(yè)中，隨著礦井深度的增加和井下巷道的不斷延伸，礦工通常在地下幾百米甚至上千米的條件下進(jìn)行作業(yè)，而各種災(zāi)害的威脅程度都在增加，突出表現(xiàn)在瓦斯涌出量越來越大，發(fā)生瓦斯爆炸，礦道坍塌等重大事故的機(jī)率大大增加。我國幾乎每年都發(fā)生多起傷亡慘重的礦難事故，給國家和人民帶來重大的生命財(cái)產(chǎn)損失。雖然近年來國家安全生產(chǎn)局加大了對(duì)非法小煤礦的清理整頓，加強(qiáng)了煤礦企業(yè)的科學(xué)管理，礦難事故呈現(xiàn)逐步下降的趨勢，但是每次礦難發(fā)生總是伴隨著慘痛的傷亡，如何在礦難發(fā)生時(shí)，在最短的時(shí)間內(nèi)同礦下遇困人員建立有效的通訊聯(lián)絡(luò)，及時(shí)準(zhǔn)確地了解井下人員的生存狀況與所處環(huán)境位置，對(duì)于成功解救遇困人員尤為重要，實(shí)踐證明，礦難發(fā)生的M小時(shí)內(nèi)是最佳的救援時(shí)間，救援效率最高。目前，在發(fā)生礦道坍塌，瓦斯爆炸等事故時(shí)，還沒有有效的通訊手段能保穿透煤 (巖)層將井下信息可靠地傳輸?shù)骄暇仍笓]中心。

實(shí)用新型內(nèi)容目前裝備的通信設(shè)備如無線對(duì)講機(jī)等設(shè)備一旦發(fā)生礦道坍塌等險(xiǎn)情，信號(hào)無法穿透煤層無法建立有效通訊，像美國，澳大利等裝備的PED系統(tǒng)，是一個(gè)單向信息傳輸系統(tǒng)， 只能將信息從礦井上傳遞到礦井下，無法得知遇困人員的生存環(huán)境及位置信息，做出針對(duì)性的救援方案，本實(shí)用新型的目的在于解決上述問題，提供一種礦井透地通訊救援信息系統(tǒng)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，所述礦井透地通訊救援信息系統(tǒng)，包括彼此無線通訊連接的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)，其特點(diǎn)是，所述發(fā)射機(jī)具有擴(kuò)頻編碼處理單元，接收機(jī)具有與擴(kuò)頻編碼處理單元相匹配的解擴(kuò)頻單元；擴(kuò)頻編碼處理單元與解擴(kuò)頻單元無線通訊連接。優(yōu)選的是，所述發(fā)射機(jī)具有的第一微處理器順次地經(jīng)擴(kuò)頻編碼處理單元及數(shù)字調(diào)制器、數(shù)模變換器、第一帶通濾波器和驅(qū)動(dòng)放大器與功率放大器通訊連接，所述接收機(jī)具有的前置放大器順次地經(jīng)第二帶通濾波器、變頻器、模數(shù)變換器、基帶濾波器、數(shù)字解調(diào)器、解擴(kuò)頻單元與第二微處理器通訊連接；所述功率放大器與前置放大器無線通訊連接。優(yōu)選的是，所述發(fā)射機(jī)和接收機(jī)分別具有定向拉桿天線和環(huán)形全向天線，所述功率放大器通過定向拉桿天線和環(huán)形全向天線與前置放大器無線通訊連接。優(yōu)選的是，所述擴(kuò)頻編碼處理單元為直接序列擴(kuò)頻編碼處理單元。優(yōu)選的是，所述數(shù)發(fā)射機(jī)的工作頻率為超低頻。 優(yōu)選的是，所述數(shù)字調(diào)制器為DQPSK調(diào)制器，所述數(shù)字解調(diào)器為DQPSK解調(diào)器。[0012]優(yōu)選的是，所述發(fā)射機(jī)還包括分別與第一微處理器通訊連接的第一液晶顯示屏、 鍵盤和緊急按鈕；所述接收機(jī)還包括分別與第二微處理器通訊連接的第二液晶顯示屏、振動(dòng)器和報(bào)警器。本實(shí)用新型的有益效果在于，所述礦井透地通訊救援信息系統(tǒng)，采用超低頻技術(shù)、 DQPSK數(shù)字調(diào)制技術(shù)以及直接序列擴(kuò)頻技術(shù)，可在惡劣的通訊條件下，準(zhǔn)確即時(shí)地接收井下施工人員傳輸?shù)男畔?，具有較強(qiáng)的抗干擾能力和穿越巖層傳輸信息的能力。當(dāng)事故發(fā)生時(shí)， 避免了因情況不明而導(dǎo)致的救援的盲目性，可以極大的提高救援效率，最大程度挽救被困人員的生命。

圖1示出了本實(shí)用新型所述礦井透地通訊救援信息系統(tǒng)中發(fā)射機(jī)的原理方框圖。圖2示出了本實(shí)用新型所述礦井透地通訊救援信息系統(tǒng)中接收機(jī)的原理方框圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)的說明在礦井地下通信中，電波除了要經(jīng)受比地面通信更為惡劣的傳播損耗之外，還要多經(jīng)受兩次以上的“穿透損耗”和“折射損耗”，因此接收電的信號(hào)就更加微弱，要保證可靠的通信聯(lián)絡(luò)確實(shí)是非常困難的，再加上天電干擾很嚴(yán)重，通信就更加困難。解決這些技術(shù)難點(diǎn)的最重要的課題之一是如何解決對(duì)微弱信號(hào)的接收。本實(shí)用新型所述的礦井透地通訊救援信息系統(tǒng)，包括彼此無線通訊連接的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)，所述發(fā)射機(jī)具有擴(kuò)頻編碼處理單元105，接收機(jī)具有與擴(kuò)頻編碼處理單元105相匹配的解擴(kuò)頻單元205 ；擴(kuò)頻編碼處理單元 105與解擴(kuò)頻單元205無線通訊連接。所述擴(kuò)頻編碼處理單元105優(yōu)選為直接序列擴(kuò)頻編碼處理單元，采用了直接序列擴(kuò)頻技術(shù)，有效的解決了上述通訊難題。擴(kuò)頻技術(shù)由于其優(yōu)越的抗干擾性和保密性，一直為軍事通信所獨(dú)占，直到80年代初才被應(yīng)用于民用通信。在短短的十幾年時(shí)間里，擴(kuò)頻技術(shù)在無線移動(dòng)通信領(lǐng)域得到了極為迅速的發(fā)展。擴(kuò)頻系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)主要有以下幾個(gè)方面接收弱信號(hào)能力強(qiáng)直接序列擴(kuò)頻信號(hào)淹沒在噪聲之中，頻譜密度低，系統(tǒng)仍能夠正確接收信號(hào)?？顾ヂ溆绕涫沁x擇性衰落，這是由于直接序列擴(kuò)頻系統(tǒng)的射頻帶寬很寬， 小部分頻譜衰落不會(huì)使信號(hào)產(chǎn)生嚴(yán)重畸變?？垢蓴_能力強(qiáng)由于利用了擴(kuò)展頻譜技術(shù)，將信號(hào)擴(kuò)展到很寬的頻帶上，在接收端對(duì)擴(kuò)頻信號(hào)進(jìn)行相關(guān)處理即帶寬壓縮，恢復(fù)成窄寬信號(hào)。 對(duì)干擾信號(hào)而言，由于與擴(kuò)頻信號(hào)不相關(guān)，則被擴(kuò)展到很寬的頻帶上，使之進(jìn)入信號(hào)通頻帶內(nèi)的干擾功率大大降低，相應(yīng)的增加了相關(guān)器輸出端的信號(hào)/干擾比，因而具有較強(qiáng)的抗干擾能力?？苟鄰礁蓴_由于直接序列擴(kuò)頻系統(tǒng)采用偽隨機(jī)碼的相關(guān)接收，只要多徑時(shí)延大于一個(gè)偽隨機(jī)碼的碼片寬度，就不會(huì)形成干擾，甚至可以利用這些多徑能量來提高系統(tǒng)性能。所述礦井透地通訊救援信息系統(tǒng)在使用時(shí)，礦井下工作人員攜帶一臺(tái)發(fā)射機(jī)，這些發(fā)射機(jī)可與礦井上的一個(gè)或多個(gè)接收機(jī)配合，組成相應(yīng)的礦井透地通訊救援信息系統(tǒng)。 各發(fā)射機(jī)將信息從礦井下礦工工作的作業(yè)面通過無線信號(hào)穿透煤層巖層傳輸?shù)降孛娼邮諜C(jī)。[0021]圖1示出了本實(shí)用新型所述礦井透地通訊救援信息系統(tǒng)中發(fā)射機(jī)的原理方框圖， 如圖ι所示，所述發(fā)射機(jī)具有的第一微處理器104順次地經(jīng)擴(kuò)頻編碼處理單元105及數(shù)字調(diào)制器106、數(shù)模變換器107、第一帶通濾波器108和驅(qū)動(dòng)放大器109與功率放大器110通訊連接。其中，所述數(shù)字調(diào)制器106為DQPSK調(diào)制器；并且，所述數(shù)發(fā)射機(jī)的工作頻率為超低頻。圖2示出了本實(shí)用新型所述礦井透地通訊救援信息系統(tǒng)中接收機(jī)的原理方框圖， 如圖2所示，所述接收機(jī)具有的前置放大器211順次地經(jīng)第二帶通濾波器210、變頻器209、 模數(shù)變換器208、基帶濾波器207、數(shù)字解調(diào)器206、解擴(kuò)頻單元205與第二微處理器204通訊連接；所述功率放大器110與前置放大器211無線通訊連接。其中，所述數(shù)字解調(diào)器206 為DQPSK解調(diào)器。所述發(fā)射機(jī)和接收機(jī)分別具有定向拉桿天線111和環(huán)形全向天線212，所述功率放大器110通過定向拉桿天線111和環(huán)形全向天線212與前置放大器211無線通訊連接。進(jìn)一步的，為了便于井下施工人員被困時(shí)發(fā)出求救信號(hào)，同時(shí)也便于地上救援部門即時(shí)接收到被困人員發(fā)出的求救信號(hào)，所述發(fā)射機(jī)還包括分別與第一微處理器104通訊連接的第一液晶顯示屏101、鍵盤102和緊急按鈕103 ；所述接收機(jī)還包括分別與第二微處理器204通訊連接的第二液晶顯示屏201、振動(dòng)器202和報(bào)警器203。所述發(fā)射機(jī)的信息輸入方式有兩種一是通過鍵盤102輸入文字及數(shù)字信息；二是按下緊急按鈕103發(fā)出緊急呼救信息。發(fā)射機(jī)將通過鍵盤102或緊急按鈕103輸入的信息傳輸?shù)降谝晃⑻幚砥?04，第一微處理器104將信息送到第一液晶顯示屏101顯示發(fā)送的信息，同時(shí)將信息傳送到擴(kuò)頻編碼處理單元105，將信息進(jìn)行擴(kuò)頻編碼；經(jīng)擴(kuò)頻編碼后的信息發(fā)送到數(shù)字調(diào)制器106，所述數(shù)字調(diào)制器106進(jìn)行DQPSK調(diào)制，將信息調(diào)制為數(shù)字的超低頻信號(hào)，該超低頻信號(hào)經(jīng)數(shù)模變換器107變換為模擬的超低頻信號(hào)。第一帶通濾波器108將經(jīng)數(shù)模變換器107變換的模擬信號(hào)進(jìn)行濾波，對(duì)其諧波進(jìn)行抑制，然后送到驅(qū)動(dòng)放大器109 對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大，經(jīng)放大后的信號(hào)輸入功率放大器110將信號(hào)進(jìn)行功率放大后經(jīng)與其相連的定向拉桿天線111發(fā)送到空中。在礦井發(fā)生緊急事故時(shí)，所述緊急按鈕103可以使用戶在最短的時(shí)間內(nèi)，發(fā)出緊急呼救信息，該信息包含用戶的個(gè)人身份信息及工作位置信息，簡潔實(shí)用，效率極高。該信息固化在發(fā)射機(jī)內(nèi)的第一微處理器104的存貯單元內(nèi)。所述接收機(jī)的接收天線，即環(huán)形全向天線212，收到發(fā)射機(jī)發(fā)射的無線信號(hào)后，進(jìn)入前置放大器211將環(huán)形全向天線212接收的微弱信號(hào)放大，放大后的信號(hào)通過第二帶通濾波器210對(duì)通帶外的干擾信號(hào)進(jìn)行濾波抑制，濾波后的信號(hào)在變頻器209電路實(shí)現(xiàn)頻率變換，通過基帶濾波器207后濾除載波及其它雜波，得到基帶模擬信號(hào)，經(jīng)模數(shù)變換器208 對(duì)基帶模擬信號(hào)進(jìn)行采樣處理將其轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，數(shù)字信號(hào)再順次地經(jīng)過數(shù)字解調(diào)器 206、解擴(kuò)頻單元205后，將信號(hào)還原成為數(shù)字信息經(jīng)第二微處理器204后，送到第二液晶顯示屏201顯示，同時(shí)第二微處理器204控制報(bào)警器203發(fā)出報(bào)警，振動(dòng)器202產(chǎn)生振動(dòng)，提示收到信息。綜上所述僅為本實(shí)用新型較佳的實(shí)施例，并非用來限定本實(shí)用新型的實(shí)施范圍。 即凡依本實(shí)用新型申請(qǐng)專利范圍的內(nèi)容所作的等效變化及修飾，皆應(yīng)屬于本實(shí)用新型的技術(shù)范疇。
權(quán)利要求1.一種礦井透地通訊救援信息系統(tǒng)，包括彼此無線通訊連接的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)，其特征在于所述發(fā)射機(jī)具有擴(kuò)頻編碼處理單元，接收機(jī)具有與擴(kuò)頻編碼處理單元相匹配的解擴(kuò)頻單元；擴(kuò)頻編碼處理單元與解擴(kuò)頻單元無線通訊連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦井透地通訊救援信息系統(tǒng)，其特征在于所述發(fā)射機(jī)具有的第一微處理器順次地經(jīng)擴(kuò)頻編碼處理單元及數(shù)字調(diào)制器、數(shù)模變換器、第一帶通濾波器和驅(qū)動(dòng)放大器與功率放大器通訊連接，所述接收機(jī)具有的前置放大器順次地經(jīng)第二帶通濾波器、變頻器、模數(shù)變換器、基帶濾波器、數(shù)字解調(diào)器、解擴(kuò)頻單元與第二微處理器通訊連接；所述功率放大器與前置放大器無線通訊連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的礦井透地通訊救援信息系統(tǒng)，其特征在于所述發(fā)射機(jī)和接收機(jī)分別具有定向拉桿天線和環(huán)形全向天線，所述功率放大器通過定向拉桿天線和環(huán)形全向天線與前置放大器無線通訊連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任意一項(xiàng)所述的礦井透地通訊救援信息系統(tǒng)，其特征在于 所述擴(kuò)頻編碼處理單元為直接序列擴(kuò)頻編碼處理單元。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任意一項(xiàng)所述的礦井透地通訊救援信息系統(tǒng)，其特征在于 所述數(shù)發(fā)射機(jī)的工作頻率為超低頻。
6.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的礦井透地通訊救援信息系統(tǒng)，其特征在于所述數(shù)字調(diào)制器為DQPSK調(diào)制器，所述數(shù)字解調(diào)器為DQPSK解調(diào)器。
7.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的礦井透地通訊救援信息系統(tǒng)，其特征在于所述發(fā)射機(jī)還包括分別與第一微處理器通訊連接的第一液晶顯示屏、鍵盤和緊急按鈕；所述接收機(jī)還包括分別與第二微處理器通訊連接的第二液晶顯示屏、振動(dòng)器和報(bào)警器。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種礦井透地通訊救援信息系統(tǒng)，其包括彼此無線通訊連接的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)，所述發(fā)射機(jī)具有擴(kuò)頻編碼處理單元，接收機(jī)具有與擴(kuò)頻編碼處理單元相匹配的解擴(kuò)頻單元；擴(kuò)頻編碼處理單元與解擴(kuò)頻單元無線通訊連接。所述礦井透地通訊救援信息系統(tǒng)，采用超低頻技術(shù)、DQPSK數(shù)字調(diào)制技術(shù)以及直接序列擴(kuò)頻技術(shù)，可在惡劣的通訊條件下，準(zhǔn)確即時(shí)地接收井下施工人員傳輸?shù)男畔?，具有較強(qiáng)的抗干擾能力和穿越巖層傳輸信息的能力。當(dāng)事故發(fā)生時(shí)，避免了因情況不明而導(dǎo)致的救援的盲目性，可以極大的提高救援效率，最大程度挽救被困人員的生命。
文檔編號(hào)H04L25/03GK202261270SQ20112038474
公開日2012年5月30日 申請(qǐng)日期2011年10月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月11日
發(fā)明者楊文義, 江俊蒴, 高源璟 申請(qǐng)人:深圳市明生通訊科技有限公司