專利名稱：礦井透地通訊救援信息系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及無線通信領域，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，可實現(xiàn)將信息從礦井下礦工工作的作業(yè)面通過無線信號穿透煤層巖層傳輸?shù)降孛嫱ㄓ嵵笓]中心。
背景技術：
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行作業(yè)，而各種災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產損失。雖然近年來國家安全生產局加大了對非法小煤礦的清理整頓，加強了煤礦企業(yè)的科學管理，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，在最短的時間內同礦下遇困人員建立有效的通訊聯(lián)絡，及時準確地了解井下人員的生存狀況與所處環(huán)境位置，對于成功解救遇困人員尤為重要，實踐證明，礦難發(fā)生的M小時內是最佳的救援時間，救援效率最高。目前，在發(fā)生礦道坍塌，瓦斯爆炸等事故時，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。

實用新型內容目前裝備的通信設備如無線對講機等設備一旦發(fā)生礦道坍塌等險情，信號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，做出針對性的救援方案，本實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)射機和接收機，其特點是，所述發(fā)射機具有擴頻編碼處理單元，接收機具有與擴頻編碼處理單元相匹配的解擴頻單元；擴頻編碼處理單元與解擴頻單元無線通訊連接。優(yōu)選的是，所述發(fā)射機具有的第一微處理器順次地經擴頻編碼處理單元及數(shù)字調制器、數(shù)模變換器、第一帶通濾波器和驅動放大器與功率放大器通訊連接，所述接收機具有的前置放大器順次地經第二帶通濾波器、變頻器、模數(shù)變換器、基帶濾波器、數(shù)字解調器、解擴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)射機和接收機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，所述擴頻編碼處理單元為直接序列擴頻編碼處理單元。優(yōu)選的是，所述數(shù)發(fā)射機的工作頻率為超低頻。 優(yōu)選的是，所述數(shù)字調制器為DQPSK調制器，所述數(shù)字解調器為DQPSK解調器。[0012]優(yōu)選的是，所述發(fā)射機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、振動器和報警器。本實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、 DQPSK數(shù)字調制技術以及直接序列擴頻技術，可在惡劣的通訊條件下，準確即時地接收井下施工人員傳輸?shù)男畔?，具有較強的抗干擾能力和穿越巖層傳輸信息的能力。當事故發(fā)生時， 避免了因情況不明而導致的救援的盲目性，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示出了本實用新型所述礦井透地通訊救援信息系統(tǒng)中發(fā)射機的原理方框圖。圖2示出了本實用新型所述礦井透地通訊救援信息系統(tǒng)中接收機的原理方框圖。
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型做進一步詳細的說明在礦井地下通信中，電波除了要經受比地面通信更為惡劣的傳播損耗之外，還要多經受兩次以上的“穿透損耗”和“折射損耗”，因此接收電的信號就更加微弱，要保證可靠的通信聯(lián)絡確實是非常困難的，再加上天電干擾很嚴重，通信就更加困難。解決這些技術難點的最重要的課題之一是如何解決對微弱信號的接收。本實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)射機和接收機，所述發(fā)射機具有擴頻編碼處理單元105，接收機具有與擴頻編碼處理單元105相匹配的解擴頻單元205 ；擴頻編碼處理單元 105與解擴頻單元205無線通訊連接。所述擴頻編碼處理單元105優(yōu)選為直接序列擴頻編碼處理單元，采用了直接序列擴頻技術，有效的解決了上述通訊難題。擴頻技術由于其優(yōu)越的抗干擾性和保密性，一直為軍事通信所獨占，直到80年代初才被應用于民用通信。在短短的十幾年時間里，擴頻技術在無線移動通信領域得到了極為迅速的發(fā)展。擴頻系統(tǒng)的優(yōu)點主要有以下幾個方面接收弱信號能力強直接序列擴頻信號淹沒在噪聲之中，頻譜密度低，系統(tǒng)仍能夠正確接收信號。抗衰落尤其是選擇性衰落，這是由于直接序列擴頻系統(tǒng)的射頻帶寬很寬， 小部分頻譜衰落不會使信號產生嚴重畸變?？垢蓴_能力強由于利用了擴展頻譜技術，將信號擴展到很寬的頻帶上，在接收端對擴頻信號進行相關處理即帶寬壓縮，恢復成窄寬信號。 對干擾信號而言，由于與擴頻信號不相關，則被擴展到很寬的頻帶上，使之進入信號通頻帶內的干擾功率大大降低，相應的增加了相關器輸出端的信號/干擾比，因而具有較強的抗干擾能力。抗多徑干擾由于直接序列擴頻系統(tǒng)采用偽隨機碼的相關接收，只要多徑時延大于一個偽隨機碼的碼片寬度，就不會形成干擾，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，礦井下工作人員攜帶一臺發(fā)射機，這些發(fā)射機可與礦井上的一個或多個接收機配合，組成相應的礦井透地通訊救援信息系統(tǒng)。 各發(fā)射機將信息從礦井下礦工工作的作業(yè)面通過無線信號穿透煤層巖層傳輸?shù)降孛娼邮諜C。[0021]圖1示出了本實用新型所述礦井透地通訊救援信息系統(tǒng)中發(fā)射機的原理方框圖， 如圖ι所示，所述發(fā)射機具有的第一微處理器104順次地經擴頻編碼處理單元105及數(shù)字調制器106、數(shù)模變換器107、第一帶通濾波器108和驅動放大器109與功率放大器110通訊連接。其中，所述數(shù)字調制器106為DQPSK調制器；并且，所述數(shù)發(fā)射機的工作頻率為超低頻。圖2示出了本實用新型所述礦井透地通訊救援信息系統(tǒng)中接收機的原理方框圖， 如圖2所示，所述接收機具有的前置放大器211順次地經第二帶通濾波器210、變頻器209、 模數(shù)變換器208、基帶濾波器207、數(shù)字解調器206、解擴頻單元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)字解調器206 為DQPSK解調器。所述發(fā)射機和接收機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。進一步的，為了便于井下施工人員被困時發(fā)出求救信號，同時也便于地上救援部門即時接收到被困人員發(fā)出的求救信號，所述發(fā)射機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、振動器202和報警器203。所述發(fā)射機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，同時將信息傳送到擴頻編碼處理單元105，將信息進行擴頻編碼；經擴頻編碼后的信息發(fā)送到數(shù)字調制器106，所述數(shù)字調制器106進行DQPSK調制，將信息調制為數(shù)字的超低頻信號，該超低頻信號經數(shù)模變換器107變換為模擬的超低頻信號。第一帶通濾波器108將經數(shù)模變換器107變換的模擬信號進行濾波，對其諧波進行抑制，然后送到驅動放大器109 對信號進行放大，經放大后的信號輸入功率放大器110將信號進行功率放大后經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，所述緊急按鈕103可以使用戶在最短的時間內，發(fā)出緊急呼救信息，該信息包含用戶的個人身份信息及工作位置信息，簡潔實用，效率極高。該信息固化在發(fā)射機內的第一微處理器104的存貯單元內。所述接收機的接收天線，即環(huán)形全向天線212，收到發(fā)射機發(fā)射的無線信號后，進入前置放大器211將環(huán)形全向天線212接收的微弱信號放大，放大后的信號通過第二帶通濾波器210對通帶外的干擾信號進行濾波抑制，濾波后的信號在變頻器209電路實現(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，經模數(shù)變換器208 對基帶模擬信號進行采樣處理將其轉化為數(shù)字信號，數(shù)字信號再順次地經過數(shù)字解調器 206、解擴頻單元205后，將信號還原成為數(shù)字信息經第二微處理器204后，送到第二液晶顯示屏201顯示，同時第二微處理器204控制報警器203發(fā)出報警，振動器202產生振動，提示收到信息。綜上所述僅為本實用新型較佳的實施例，并非用來限定本實用新型的實施范圍。 即凡依本實用新型申請專利范圍的內容所作的等效變化及修飾，皆應屬于本實用新型的技術范疇。
權利要求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)射機和接收機，其特征在于所述發(fā)射機具有擴頻編碼處理單元，接收機具有與擴頻編碼處理單元相匹配的解擴頻單元；擴頻編碼處理單元與解擴頻單元無線通訊連接。
2.根據(jù)權利要求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)射機具有的第一微處理器順次地經擴頻編碼處理單元及數(shù)字調制器、數(shù)模變換器、第一帶通濾波器和驅動放大器與功率放大器通訊連接，所述接收機具有的前置放大器順次地經第二帶通濾波器、變頻器、模數(shù)變換器、基帶濾波器、數(shù)字解調器、解擴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)射機和接收機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)權利要求1至3中任意一項所述的礦井透地通訊救援信息系統(tǒng)，其特征在于 所述擴頻編碼處理單元為直接序列擴頻編碼處理單元。
5.根據(jù)權利要求1至3中任意一項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)射機的工作頻率為超低頻。
6.根據(jù)權利要求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)字調制器為DQPSK調制器，所述數(shù)字解調器為DQPSK解調器。
7.根據(jù)權利要求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、振動器和報警器。
專利摘要本實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)射機和接收機，所述發(fā)射機具有擴頻編碼處理單元，接收機具有與擴頻編碼處理單元相匹配的解擴頻單元；擴頻編碼處理單元與解擴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、DQPSK數(shù)字調制技術以及直接序列擴頻技術，可在惡劣的通訊條件下，準確即時地接收井下施工人員傳輸?shù)男畔?，具有較強的抗干擾能力和穿越巖層傳輸信息的能力。當事故發(fā)生時，避免了因情況不明而導致的救援的盲目性，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H04L25/03GK202261270SQ20112038474
公開日2012年5月30日 申請日期2011年10月11日 優(yōu)先權日2011年10月11日
發(fā)明者楊文義, 江俊蒴, 高源璟 申請人:深圳市明生通訊科技有限公司