專利名稱：礦用無線通訊系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種通訊系統(tǒng)，更具體的說是涉及一種礦用無線通訊系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前井下通訊大多用無線通信150M的對講機(jī)，或是有線小靈通，但是由于150M的頻率較低，帶寬較窄，這必然會使得通信信道較少，相鄰信道間干擾較大；同時井下使用可控硅變頻器等產(chǎn)生180M以下的噪聲使得150M頻段的通信在井下作業(yè)時受干擾較嚴(yán)重，聲音雜音較大，影響通信的有效性；而采用有線系統(tǒng)的信號，由于傳輸線路及電源鋪設(shè)距離較長，使得系統(tǒng)造價(jià)高，故障點(diǎn)多，在井下惡劣工作環(huán)境中，要維持其長時間無故障運(yùn)行，維護(hù)工作量大；另一方面，在線信號傳輸系統(tǒng)對電機(jī)車位置的監(jiān)測，只能判斷電機(jī)車所在區(qū)段， 不能準(zhǔn)確的進(jìn)行實(shí)時跟蹤。2010年10月，國家安全監(jiān)管總局下發(fā)了《國家煤礦安監(jiān)局關(guān)于建設(shè)完善煤礦井下安全避險(xiǎn)“六大系統(tǒng)”的通知》(安監(jiān)總煤裝〔2010〕146號)文件，到2013年6月，煤礦企業(yè)要完成“六大安全系統(tǒng)”的建設(shè)任務(wù)，其中通訊聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)有如下要求系統(tǒng)有效通訊距離不低于10Km，無線通訊距離應(yīng)不低于100m，無線通訊的頻率、功率等符合相關(guān)規(guī)定，電網(wǎng)停電后，系統(tǒng)中設(shè)備的備用電源連續(xù)工作時間不低于2小時。但是，我國許多中小煤礦的通訊方式基本上以固定電話通訊為主，井下固定電話終端與作業(yè)面之間的距離至少有500m，所以當(dāng)塌方或其他事故發(fā)生時，井下工作人員很難及時有效地與地面調(diào)度中心進(jìn)行通訊聯(lián)絡(luò)。
發(fā)明內(nèi)容為了解決上述中的高成本及不能及時通訊的問題，本實(shí)用新型提供了成本低、可靠性高的一種礦用無線通訊系統(tǒng)。為解決以上技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供了一種礦用無線通訊系統(tǒng)，包括無線信號發(fā)送模塊、用于接收無線信號發(fā)送模塊無線信號的無線信號接收模塊，所述無線信號發(fā)送模塊、無線信號接收模塊為片上系統(tǒng)模塊。進(jìn)一步，所述無線發(fā)送模塊包括發(fā)送中央處理單元、與發(fā)送中央處理單元相連的發(fā)送自適應(yīng)差分脈沖編碼調(diào)制電路、與發(fā)送中央處理單元相連的發(fā)送抗干擾電路；無線接收模塊包括接收中央處理單元、與接收中央處理單元相連的接收自適應(yīng)差分脈沖編碼調(diào)制電路、與中央處理單元相連的接收抗干擾電路。進(jìn)一步，所述無線發(fā)送模塊還包括與發(fā)送中央處理單元相連的采集電路、與發(fā)送中央處理單元相連的發(fā)送數(shù)據(jù)存儲電路、與發(fā)送中央處理單元相連的無線信號發(fā)送電路、 與發(fā)送中央處理單元相連的控制器局域網(wǎng)絡(luò)通訊發(fā)送電路、與發(fā)送中央處理單元相連的鍵盤數(shù)據(jù)掃描電路；所述無線接收模塊還包括與接收中央處理單元相連的語音驅(qū)動電路、 與接收中央處理單元相連的無線信號接收電路、與接收中央處理單元相連的控制器局域網(wǎng)絡(luò)通訊接收電路、與接收中央處理單元相連的接收數(shù)據(jù)存儲電路。進(jìn)一步，所述采集電路包括語音采集電路、環(huán)境數(shù)據(jù)采集電路；所述語音采集電路的輸出端與發(fā)送中央處理單元的語音信號輸入端相連，所述環(huán)境數(shù)據(jù)采集電路輸出端與發(fā)送中央處理單元的環(huán)境數(shù)據(jù)信號輸入端相連。進(jìn)一步，所述發(fā)送自適應(yīng)差分脈沖編碼調(diào)制電路包括與發(fā)送中央處理單元相連的語音編碼電路、與發(fā)送中央處理單元相連的環(huán)境數(shù)據(jù)編碼電路；所述接收自適應(yīng)差分脈沖編碼調(diào)制電路包括與接收中央處理單元相連的語音解碼電路、與接收中央處理單元相連的環(huán)境數(shù)據(jù)處理電路；所述無線信號發(fā)送模塊設(shè)有與發(fā)送中央處理單元相連的報(bào)警信號發(fā)送電路、與發(fā)送中央處理單元相連的發(fā)送顯示電路；所述無線信號接收模塊設(shè)有與接收中央處理單元相連的報(bào)警信號接收電路、與接收中央處理單元相連的接收顯示電路。本實(shí)用新型的有益效果是(1)、本實(shí)用新型中，發(fā)送模塊與接收模塊采用片上系統(tǒng)模塊，減少了使用體積，降低了成本，因采用片上系統(tǒng)模塊，結(jié)構(gòu)合理，不容易損壞，且可以降低中央處理單元芯片的功耗，故有利于通訊的可靠性與穩(wěn)定性，當(dāng)井下工作出現(xiàn)事故時可以及時有效的進(jìn)行通訊； 因其體積小故方便攜帶。O)、本實(shí)用新型中，發(fā)送模塊與接收模塊設(shè)有自適應(yīng)差分脈沖編碼調(diào)制電路、抗干擾電路，使用了自適應(yīng)預(yù)測和自適應(yīng)量化，故提高語音信號的傳輸?shù)钠椒€(wěn)性，且占用資源少，其數(shù)據(jù)編碼率高，編碼值調(diào)整量化步長且簡單實(shí)用，因設(shè)有抗干擾電路，可以提高其抗干擾能有利于信號的及時傳輸，提高了通訊的準(zhǔn)確性與及時性，使通訊進(jìn)一步提高了本實(shí)用新型的實(shí)用性。(3)、本實(shí)用新型中，發(fā)送模塊與接收模塊還設(shè)有控制器局域網(wǎng)絡(luò)通訊電路，采用此電路結(jié)構(gòu)方便其使用，而降低了成本，且其功耗低，便于攜帶，使其實(shí)用性、適用性提高。0)、本實(shí)用新型中，發(fā)送模塊設(shè)有環(huán)境采集電路，可以及時采集環(huán)境系數(shù)，接收模塊設(shè)有與發(fā)送模塊配套的環(huán)境數(shù)據(jù)處理電路，可以進(jìn)前預(yù)防，使井下作業(yè)人員的人身安全得到保障。(5)、本實(shí)用新型中，發(fā)送模塊與接收模塊還設(shè)有報(bào)警信號電路；可以及時進(jìn)行報(bào)警通訊，能夠及時有效的處理相關(guān)問題。

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例一種礦用無線通訊系統(tǒng)的一種電路框圖。圖2為圖1所示的礦用無線通訊系統(tǒng)中無線信號發(fā)送模塊電路框圖。圖3為圖1所示的礦用無線通訊系統(tǒng)中無線信號接收模塊電路框圖。圖4為圖1所示的礦用無線通訊系統(tǒng)中無線信號發(fā)送電路圖。圖5為圖1所示的礦用無線通訊系統(tǒng)中無線信號接收電路圖。圖6為圖1所示的礦用無線通訊系統(tǒng)的主流程框圖。圖7為圖1所示的礦用無線通訊系統(tǒng)中無線信號發(fā)送流程框圖。圖8為圖1所示的礦用無線通訊系統(tǒng)中無線信號接收流程框圖。
具體實(shí)施方案
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型實(shí)施方式作進(jìn)一步說明如圖1所示，本實(shí)施例中一種礦用無線通訊系統(tǒng)，包括無線信號發(fā)送模塊1、用于 4接收無線信號發(fā)送模塊1無線信號的無線信號接收模塊2，所述無線信號發(fā)送模塊1、無線信號接收模塊2為片上系統(tǒng)模塊；片上系統(tǒng)(SoC)指的是在單個芯片上集成一個完整的系統(tǒng)，對所有或部分必要的電子電路進(jìn)行包分組的技術(shù)。所謂完整的系統(tǒng)一般包括中央處理器(CPU)、存儲器、以及外圍電路等。SoC可以提供增強(qiáng)的時鐘頻率，從而降低微芯片的功耗，使用此電路結(jié)構(gòu)可以減少了使用體積，減低了成本，方便井下作業(yè)人員攜帶。如圖2所示，無線發(fā)送模塊1包括發(fā)送中央處理單元11、與發(fā)送中央處理單元11 相連的發(fā)送自適應(yīng)差分脈沖編碼調(diào)制電路12、與發(fā)送中央處理單元11相連的發(fā)送抗干擾電路13，與發(fā)送中央處理單元相連11的采集電路14、與中央處理單元11相連的發(fā)送數(shù)據(jù)存儲電路15、與發(fā)送中央處理單元11相連的無線信號發(fā)送電路16、與發(fā)送中央處理單元11 相連的控制器局域網(wǎng)絡(luò)通訊發(fā)送電路17、與發(fā)送中央處理單元11相連的鍵盤數(shù)據(jù)掃描電路18 ；所述采集電路14包括語音采集電路141、環(huán)境數(shù)據(jù)采集電路142 ；所述語音采集電路 141的輸出端與發(fā)送中央處理單元11的語音信號輸入端相連，所述環(huán)境數(shù)據(jù)采集電路142 輸出端與發(fā)送中央處理單元11的環(huán)境數(shù)據(jù)信號輸入端相連。所述發(fā)送自適應(yīng)差分脈沖編碼調(diào)制電路12包括與發(fā)送中央處理單元11相連的語音編碼電路121、與發(fā)送中央處理單元 11相連的環(huán)境數(shù)據(jù)編碼電路122 ；所述無線信號發(fā)送模塊1設(shè)有與發(fā)送中央處理單元11相連的報(bào)警信號發(fā)送電路19 ；與發(fā)送中央處理單元11相連的發(fā)送顯示電路10 ；1、語音采集電路實(shí)現(xiàn)對模擬語音的采樣、量化，采樣的速率8k/s，AD采樣精度是 12位，語音采集可以使用語音傳感器或其它可以采集語音信號的設(shè)備或裝置。2、鍵盤數(shù)據(jù)掃描電路對12個按鍵進(jìn)行掃描、編碼，向系統(tǒng)提供功能碼。3、發(fā)送顯示電路對按鍵的信息、系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)等進(jìn)行顯示。4、語音編碼電路對語音采集信號按照編碼算法進(jìn)行編碼、壓縮，以減低編碼速率。5、無線信號發(fā)送電路對CCllOl進(jìn)行初始化，按照無線通訊格式對數(shù)據(jù)進(jìn)行無線發(fā)射，載波頻率為468MHZ，CCllOl通訊結(jié)構(gòu)速率250Kbps，發(fā)射功率10mW，很大程度上提高了信號傳輸速率。6、環(huán)境數(shù)據(jù)采集電路對環(huán)境傳感器進(jìn)行初始化，定時對對環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣，并對環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行格式化，可以是環(huán)境傳感器如溫度、水份傳感器等可以采集環(huán)境信號的裝置或設(shè)備都可。7、利用CAN總線對語音數(shù)據(jù)和環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行通訊發(fā)送，實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)間通訊?？梢蕴岣邤?shù)據(jù)通訊的及時性與有效性?？刂破骶钟蚓W(wǎng)絡(luò)(CAN)，是ISO國際標(biāo)準(zhǔn)化的串行通信協(xié)議。滿足安全性、舒適性、方便性、低公害、低成本的要求。由于這些系統(tǒng)之間通信所用的數(shù)據(jù)類型及對可靠性的要求不盡相同，由多條總線構(gòu)成的情況很多，線束的數(shù)量也隨之增加。8、發(fā)送數(shù)據(jù)存儲電路利用單片機(jī)內(nèi)部FLASH對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲。9、自適應(yīng)差分脈沖編碼調(diào)制電路簡稱(ADPMC)，最早使用于數(shù)字通信系統(tǒng)中。該算法利用了語音信號樣點(diǎn)間的相關(guān)性，并針對語音信號的非平穩(wěn)特點(diǎn)，使用了自適應(yīng)預(yù)測和自適應(yīng)量化，在321ApS ◎ Skhz速率上能夠給出網(wǎng)絡(luò)等級話音質(zhì)量。該算法較簡單，通過查表簡化了運(yùn)算，其音頻數(shù)據(jù)所采用格式、采樣率、比特率、塊長度、比特?cái)?shù)及聲道數(shù)等信息。10、發(fā)送抗干擾電路，是配合軟件抗干擾程序的電路，可以提高無線通訊的抗干擾能力，提高信號的清晰度和有效性。如圖3所示、無線接收模塊2包括接收中央處理單元21、與接收中央處理單元21 相連的接收自適應(yīng)差分脈沖編碼調(diào)制電路22、與中央處理單元相連21的接收抗干擾電路 23。與接收中央處理單元21相連的語音驅(qū)動電路24、與接收中央處理單元21相連的無線信號接收電路25、與接收中央處理單元21相連的控制器局域網(wǎng)絡(luò)通訊接收電路沈、與接收中央處理單元21相連的接收鍵盤數(shù)據(jù)掃描電路27，所述接收自適應(yīng)差分脈沖編碼調(diào)制電路22包括，與接收中央處理單元21相連的語音解碼電路221、與接收中央處理單元21相連的環(huán)境數(shù)據(jù)處理電路222。設(shè)有與接收中央處理單元21相連的報(bào)警信號接收電路觀，與接收顯示電路四、與接收中央處理單元相連的接收數(shù)據(jù)存儲電路20。1、接收顯示電路對按鍵的信息、系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)等進(jìn)行顯示。2、語音解碼電路對語音采集信號按照編碼算法進(jìn)行解碼、對壓縮的語音信號進(jìn)行解壓縮，還原成PCM碼序列。3、無線信號接收電路按照無線通訊格式對數(shù)據(jù)進(jìn)行無線接收，載波頻率為 468MHZ, CCllOl通訊結(jié)構(gòu)速率250Kbps，很大程度上提高了信號傳輸速率。4、環(huán)境數(shù)據(jù)處理電路對發(fā)送模塊傳來和環(huán)境信息進(jìn)行處理，使共作人員可以直觀的對井下環(huán)境做出正確的判斷。5、利用CAN總線對語音數(shù)據(jù)和環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行通訊接收，實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)間通訊。可以提高數(shù)據(jù)通訊的及時性與有效性?？刂破骶钟蚓W(wǎng)絡(luò)(CAN)，是ISO國際標(biāo)準(zhǔn)化的串行通信協(xié)議。滿足安全性、舒適性、方便性、低公害、低成本的要求。由于這些系統(tǒng)之間通信所用的數(shù)據(jù)類型及對可靠性的要求不盡相同，由多條總線構(gòu)成的情況很多，線束的數(shù)量也隨之增加。6、接收數(shù)據(jù)存儲電路利用單片機(jī)內(nèi)部FLASH對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲。7、接收抗干擾電路，是配合軟件抗干擾程序的電路，可以提高無線通訊的抗干擾能力，提高信號的清晰度和有效性。如圖4、圖5所示的發(fā)送電路與接收電路示意圖，其中央處理單元是8051芯片，發(fā)送電路中鍵盤數(shù)據(jù)掃描電路主要是通過開Sl-SlO來完成鍵盤數(shù)據(jù)掃描并通過信號線傳輸?shù)街醒胩幚韱卧M(jìn)行數(shù)據(jù)處理。在進(jìn)行無線通訊時發(fā)送與接收模塊對CCllOO芯片進(jìn)行初始化處理，避免了之前的信號對通訊造成干擾，提高信號的有效性。如圖6-圖8所示本無線通訊系統(tǒng)的程序框圖，圖6所示在進(jìn)行無線信號傳時對系統(tǒng)進(jìn)行初始化，上電檢測并調(diào)用發(fā)送函數(shù)及發(fā)送開機(jī)對碼名命令，進(jìn)入語音喊話，登記按鍵狀態(tài)、獲取功能碼并完成信號通訊；圖7所示無線信號發(fā)送流程圖，經(jīng)過配置要發(fā)送的字節(jié)數(shù)、寫入發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)入發(fā)送模式，并對⑶00進(jìn)行判斷，發(fā)送數(shù)據(jù)后退出發(fā)送模式完成信號發(fā)送。圖8所示無線信號接收流程圖，接收信號判斷其字節(jié)數(shù)，并與預(yù)定接收字節(jié)數(shù)進(jìn)行比較，經(jīng)過信號校驗(yàn)再比較，完成信號接收。上述實(shí)施例不應(yīng)視為對本實(shí)用新型的限制，但任何基于本實(shí)用新型的精神所作的改進(jìn)，都應(yīng)在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種礦用無線通訊系統(tǒng)，包括無線信號發(fā)送模塊、用于接收無線信號發(fā)送模塊無線信號的無線信號接收模塊，其特征在于所述無線信號發(fā)送模塊、無線信號接收模塊為片上系統(tǒng)模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦用無線通訊系統(tǒng)，其特征在于所述無線發(fā)送模塊包括發(fā)送中央處理單元、與發(fā)送中央處理單元相連的發(fā)送自適應(yīng)差分脈沖編碼調(diào)制電路、與發(fā)送中央處理單元相連的發(fā)送抗干擾電路；無線接收模塊包括接收中央處理單元、與接收中央處理單元相連的接收自適應(yīng)差分脈沖編碼調(diào)制電路、與中央處理單元相連的接收抗干擾電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的礦用無線通訊系統(tǒng)，其特征在于所述無線發(fā)送模塊還包括 與發(fā)送中央處理單元相連的采集電路、與發(fā)送中央處理單元相連的發(fā)送數(shù)據(jù)存儲電路、與發(fā)送中央處理單元相連的無線信號發(fā)送電路、與發(fā)送中央處理單元相連的控制器局域網(wǎng)絡(luò)通訊發(fā)送電路、與發(fā)送中央處理單元相連的鍵盤數(shù)據(jù)掃描電路；所述無線接收模塊還包括 與接收中央處理單元相連的語音驅(qū)動電路、與接收中央處理單元相連的無線信號接收電路、與接收中央處理單元相連的控制器局域網(wǎng)絡(luò)通訊接收電路、與接收中央處理單元相連的接收數(shù)據(jù)存儲電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的礦用無線通訊系統(tǒng)，其特征在于所述采集電路包括語音采集電路、環(huán)境數(shù)據(jù)采集電路；所述語音采集電路的輸出端與發(fā)送中央處理單元的語音信號輸入端相連，所述環(huán)境數(shù)據(jù)采集電路輸出端與發(fā)送中央處理單元的環(huán)境數(shù)據(jù)信號輸入端相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的礦用無線通訊系統(tǒng)，其特征在于所述發(fā)送自適應(yīng)差分脈沖編碼調(diào)制電路包括與發(fā)送中央處理單元相連的語音編碼電路、與發(fā)送中央處理單元相連的環(huán)境數(shù)據(jù)編碼電路；所述接收自適應(yīng)差分脈沖編碼調(diào)制電路包括與接收中央處理單元相連的語音解碼電路、與接收中央處理單元相連的環(huán)境數(shù)據(jù)處理電路。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的礦用無線通訊系統(tǒng)，其特征在于所述無線信號發(fā)送模塊設(shè)有與發(fā)送中央處理單元相連的報(bào)警信號發(fā)送電路、與發(fā)送中央處理單元相連的發(fā)送顯示電路；所述無線信號接收模塊設(shè)有與接收中央處理單元相連的報(bào)警信號接收電路、與接收中央處理單元相連的接收顯示電路。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種通訊系統(tǒng)，更具體的說是涉及一種礦用無線通訊系統(tǒng)，包括無線信號發(fā)送模塊、用于接收無線信號發(fā)送模塊無線信號的無線信號接收模塊，其特征在于所述無線信號發(fā)送模塊、無線信號接收模塊為片上系統(tǒng)模塊。本實(shí)用新型中發(fā)送模塊與接收模塊采用片上系統(tǒng)模塊，減少了使用體積，降低了成本，且結(jié)構(gòu)合理，不容易損壞，并可以降低中央處理單元芯片的功耗，有利于通訊的可靠性與穩(wěn)定性，當(dāng)井下工作出現(xiàn)事故時可以及時有效的進(jìn)行通訊；因其體積小故方便攜帶。
文檔編號H04L12/40GK202168073SQ20112013199
公開日2012年3月14日 申請日期2011年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月22日
發(fā)明者張小冰 申請人:張小冰