本發(fā)明屬于無(wú)線通訊領(lǐng)域，主要涉及一種基于超低頻電磁波的鉆地?zé)o線通訊系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

地下深層工程作業(yè)是一項(xiàng)非常艱苦的工作，都是吃苦耐勞的工人在從事。雖然此行業(yè)的安全標(biāo)準(zhǔn)非常高，但仍然存在很大的危險(xiǎn)性。每個(gè)地下深層工作人員都知道事故隨時(shí)都可能發(fā)生，所以我們需要盡全力保證他們的安全。但是意外事件時(shí)有發(fā)生，尤其是需要應(yīng)急通訊聯(lián)系時(shí)，線路中斷，造成地下作業(yè)工程通訊癱瘓，此時(shí)就需要一種可以透地穿巖的電磁波來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)線通訊。

電磁波可以按照頻率分類，從低頻率到高頻率，包括有無(wú)線電波、微波、紅外線、可見(jiàn)光、紫外光、X-射線和伽馬射線等等。只要是本身溫度大于絕對(duì)零度的物體，都可以發(fā)射電磁輻射，而世界上并不存在溫度等于或低于絕對(duì)零度的物體。

不同電磁波有不同的頻率，已知電磁波波長(zhǎng)的計(jì)算公式：λ＝v*(1/f)，對(duì)任何情況恒成立，其中v是波速，f是頻率，λ是波長(zhǎng)，由此可以看出，超低頻電磁波的波長(zhǎng)較長(zhǎng)，具有很強(qiáng)的穿透性。

超低頻電磁波是指頻率在3～30千赫(KHz)之間，波長(zhǎng)在100～10km之間的電磁波，由于其對(duì)金屬、土層等介質(zhì)具有良好的穿透性，可以用于示蹤定位系統(tǒng)中。當(dāng)所有其他通訊手段都不能使用時(shí)，基于超低頻電磁波的鉆地?zé)o線通訊系統(tǒng)，利用甚低頻(VLF)電磁輻射和數(shù)字音頻壓縮技術(shù)為包括瓦斯煤礦在內(nèi)的地下危險(xiǎn)環(huán)境提供雙向語(yǔ)音和文本內(nèi)容的通訊技術(shù)，能作為最后通訊的解決方案。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提出一種基于超低頻電磁波的鉆地?zé)o線通訊系統(tǒng)，可以不依靠地面或礦井內(nèi)的其他基礎(chǔ)設(shè)施，獨(dú)立提供礦難后雙向的緊急語(yǔ)音或者文本通訊手段，此系統(tǒng)在有沉積層和斜坡等不方便或者不能對(duì)被困人員進(jìn)行直接定位的情況下，可發(fā)揮同樣的作用。

本發(fā)明實(shí)現(xiàn)上述目的所采取的技術(shù)方案是：一種基于超低頻電磁波的鉆地?zé)o線通訊系統(tǒng)，包括地上通訊終端和地下通訊終端，所述地上通訊終端和地下通訊終端通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)連接，所述地上通訊終端包括主控制器、信號(hào)放大器、無(wú)線發(fā)射模塊、顯示模塊、操作鍵盤(pán)和耳麥，所述主控制器的輸出端分別和無(wú)線發(fā)射模塊、顯示模塊、操作鍵盤(pán)和耳麥的輸入端相連；所述地下通訊終端包括主控制器、供電電源、信號(hào)放大器、無(wú)線發(fā)射模塊、顯示模塊和用戶操作盒，所述主控制器的輸出端分別和無(wú)線發(fā)射模塊、顯示模塊和用戶操作盒的輸入端相連，所述用戶操作盒與耳麥、無(wú)線鍵盤(pán)相連接。

優(yōu)選的，所述地下通信終端的主控制器和供電電源通過(guò)防爆認(rèn)證電纜連接。

優(yōu)選的，所述地下通信終端的主控制器和顯示模塊集成設(shè)置于通訊主機(jī)上且安裝在隔爆機(jī)箱中。

優(yōu)選的，所述地下通訊終端的信號(hào)放大器、無(wú)線發(fā)射模塊和用戶操作盒均安裝有隔爆外殼。

本發(fā)明是一個(gè)獨(dú)立的鉆地?zé)o線通信系統(tǒng)，可以不依靠地面或礦井內(nèi)的其他基礎(chǔ)設(shè)施，獨(dú)立提供礦難后雙向的緊急語(yǔ)音或者文本通訊手段，可以為不同深度的礦井提供服務(wù)，在出現(xiàn)礦難沒(méi)有其他任何通訊手段的緊急情況下，受困礦工可以高效的同礦山緊急反應(yīng)單位及救援人員取得聯(lián)系，確定被困位置和狀態(tài)。

此鉆地?zé)o線通信系統(tǒng)由至少一個(gè)地上通訊終端和地下通訊終端組成，兩者一一對(duì)應(yīng)，具體操作是：礦難應(yīng)急人員將一個(gè)地上通訊終端設(shè)備放置在地面對(duì)應(yīng)位置，這里可以接收到地下通訊終端設(shè)備的信號(hào)，以便與被困礦工建立雙向通訊，一旦通訊連接成功，救援人員將可以和被困礦工通過(guò)語(yǔ)音和文本進(jìn)行交流，或者被困礦工可以打開(kāi)地下通訊終端設(shè)備，發(fā)射無(wú)線信號(hào)至地面，這樣可以提醒救援人員，以便鎖定被困位置。

此鉆地?zé)o線通信系統(tǒng)在有沉積層和斜坡等不方便或者不能對(duì)被困人員進(jìn)行直接定位的情況下發(fā)揮同樣的作用。鑒于地下通訊終端設(shè)備是可以移動(dòng)的，單元體可以有規(guī)劃的放置在逃生路線或者緊急避難室中。隨著礦井規(guī)模的發(fā)展，可以另外添置MSC單元，或者重新放置已有單元。

此鉆地?zé)o線通信系統(tǒng)可以在地下通訊終端上裝配礦工緊急無(wú)線電(Miner Emergency Radio，MER)接口，允許礦工可以通過(guò)一個(gè)選擇開(kāi)關(guān)，連接其緊急無(wú)線電(MER)頻道，同地面進(jìn)行直接溝通。

采用上述技術(shù)方案所帶來(lái)的有益效果在于：本發(fā)明利用超低頻電磁波對(duì)金屬、土層等介質(zhì)的良好穿透作用，僅依靠無(wú)線收發(fā)即可實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音或文本通訊，對(duì)于礦石地面至礦井采集區(qū)的無(wú)線通訊聯(lián)絡(luò)，具有方便、安全、可靠的優(yōu)點(diǎn)。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)示意圖

圖2是地上通訊終端的結(jié)構(gòu)示意圖

圖3為地下通訊終端的結(jié)構(gòu)示意圖

具體實(shí)施方式

結(jié)合附圖，進(jìn)一步給出本發(fā)明的具體實(shí)施例。

如圖1所示，本發(fā)明-基于超低頻電磁波的鉆地?zé)o線通訊系統(tǒng)，包括地上通訊終端和地下通訊終端，地上通訊終端和地下通訊終端通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)連接。

地上通訊終端負(fù)責(zé)信息接收、處理，無(wú)線編碼解碼，實(shí)行人機(jī)交互管理，如圖2所示，地上通訊終端包括主控制器、信號(hào)放大器、無(wú)線發(fā)射模塊、顯示模塊、操作鍵盤(pán)和本安耳麥，主控制器、顯示模塊和操作鍵盤(pán)集成設(shè)置在一個(gè)主機(jī)上，信號(hào)放大器連接到地上通訊終端的接收天線接口，發(fā)射天線連接到地上通訊終端的發(fā)射天線接線端，本安耳麥連接到地上通訊終端的耳麥接口，主要負(fù)責(zé)語(yǔ)音說(shuō)話，信號(hào)放大器通過(guò)內(nèi)置接收天線拾取微弱低頻無(wú)線信號(hào)，將其轉(zhuǎn)換，放大，傳輸給主控制器以便于處理，而后經(jīng)無(wú)線發(fā)射模塊將無(wú)線信號(hào)發(fā)射出去，發(fā)送給地下通訊終端。

地下通訊終端如圖3所示，包括主控制器、本安型供電電源、信號(hào)放大器、無(wú)線發(fā)射模塊、顯示模塊和用戶操作盒，所述主控制器和顯示模塊集成設(shè)置于通訊主機(jī)上且安裝在隔爆機(jī)箱中，信號(hào)放大器、無(wú)線發(fā)射模塊和用戶操作盒均安裝有隔爆外殼，本安供電電源通過(guò)防爆認(rèn)證電纜連接主控制器，給主控制器供電，主控制器和信號(hào)放大器、無(wú)線發(fā)射模塊和用戶操作盒通過(guò)電線相連，電線外有護(hù)線軟管，用戶操作盒連接本安耳麥和無(wú)線鍵盤(pán)，將耳麥信號(hào)和鍵盤(pán)信號(hào)傳給通訊主機(jī)，通訊主機(jī)將信息通過(guò)無(wú)線發(fā)射模塊傳輸?shù)降孛妫盘?hào)放大器拾取井上發(fā)射的超低頻信號(hào)，再將信號(hào)濾波，放大，再傳給通訊主機(jī)進(jìn)行處理，分析，在顯示模塊顯示出來(lái)，這樣井上井下設(shè)備就可以發(fā)送文本，語(yǔ)音。