專利名稱：利用鐵軌傳輸信號的井下緊急搜救無線通訊系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電子與信息領(lǐng)域中的無線通訊系統(tǒng)，特別是涉及一種利用鐵軌傳輸信
號的井下緊急搜救無線通訊系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
由于無線電波在礦井下不能得到很好的傳播，特別是高頻超高頻無線信號在井下 的衰減十分嚴(yán)重，所以礦井下的通訊，無論是有線通訊或是無線通訊，都需要用到巷道內(nèi)的 有效長導(dǎo)體作為電訊號的載體，例如架空電纜或其他線纜等，其系統(tǒng)一般要包含基站、中繼 站、供電系統(tǒng)等，這些通訊方式的最大問題是一旦發(fā)生緊急情況如塌方等，很可能造成線 纜、中繼站或供電系統(tǒng)被破壞，或發(fā)生故障以致無法傳輸數(shù)據(jù)，使得這些通訊系統(tǒng)的傳輸網(wǎng) 絡(luò)遭到破壞，那么整個通訊系統(tǒng)也就癱瘓了，在緊急情況下就起不到搜救人員所需要的通 訊作用了。 雖然，低頻甚低頻無線電信號有利于穿透障礙物，所以如羅蘭-C定位系統(tǒng)采用傳 播衰減低的100千赫的低頻頻率，而美國軍用奧米加定位系統(tǒng)采用約14千赫的甚低頻頻 率，信號能穿透水下幾十米，美國TeleMag用于礦山通訊的TTE系統(tǒng)也采用甚低頻通信，信 號可以穿透井下，但它們共有的缺點是所需的天線很長，發(fā)射功率很大，若工作于井下，則 需要專門布設(shè)笨重的天線，如TeleMag的TTE系統(tǒng)布設(shè)于井下的環(huán)狀天線其直徑竟達60英 尺，由于移動和攜帶不便，以至于在礦難時失去了實用價值。另外一個影響這類通訊設(shè)備使 用的原因是它們的價格都非常昂貴，難以為普通的礦井所接受。 因此，發(fā)明一種在礦難等極端情況下，不但不必依賴可能會遭到破壞的傳輸網(wǎng)絡(luò)， 還能保證移動和攜帶方便、價格又能為普通礦井接受的通訊方法，以作為緊急情況下搜救 的通訊手段，將會有效加強現(xiàn)場的緊急搜救效果，使被困人員的生還幾率得到明顯提高。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種利用鐵軌傳輸信號的井下緊急搜救無線通訊系統(tǒng)，在 礦難等極端情況下，它不但不必依賴可能會遭到破壞的傳輸網(wǎng)絡(luò)，還能保證移動和攜帶方 便，以作為緊急情況下搜救的通訊手段。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)解決方案是利用 鐵軌傳輸信號的井下緊急搜救無線通訊系統(tǒng)，包括便攜式無線通訊單元1和固定式無線通 訊臺2以及作為固定式無線通訊臺天線的井下鐵軌3 ;便攜式無線通訊單元隨身攜帶于井
下人員身上，固定式無線通訊臺安裝在井外離井口不遠處，固定式無線通訊臺把在礦難時 不會如電纜線那樣會斷裂的鐵軌作為天線；一旦發(fā)生緊急情況如塌方時，便攜式無線通訊 單元可以很容易地把鐵軌也作為其天線；一個固定式無線通訊臺和多個便攜式無線通訊單 元組成一個通訊系統(tǒng)。本發(fā)明的特征是利用鐵軌作為傳輸電訊號的載體。
如果能既利用低頻甚低頻無線電信號有利于穿透障礙物的優(yōu)點，而又能解決其所 需的天線很長的缺點，就能把低頻甚低頻通信應(yīng)用于井下緊急搜救無線通訊。把鐵軌作為 天線，對于低頻甚低頻來說，鐵軌可作為足夠長的天線；雖然礦井下的鐵軌具有很小的接地阻抗，但對于低頻甚低頻的影響不是很大；在發(fā)生緊急情況如塌方時，其它傳輸網(wǎng)絡(luò)會遭到破壞，而鐵軌是不會斷裂的，此時無線通訊系統(tǒng)照樣能正常發(fā)揮作用。 本發(fā)明合理地選擇了無線通信頻率，即采用低頻甚低頻無線電頻率，同時采用抗干擾較強的頻率調(diào)制方式；井下便攜式無線通訊單元使用磁棒作為內(nèi)置天線，井外的固定式無線通訊臺把在礦難時不會如電纜線那樣會斷裂的井下鐵軌作為天線；同時通過加大固定式無線通訊臺的發(fā)射功率和接收靈敏度，使得整個通訊系統(tǒng)在便攜式無線通訊單元沒有外接天線時就能達到較遠的通訊距離；而一旦發(fā)生緊急情況如塌方時，又設(shè)計了巧妙的使用方法，可以很容易地把鐵軌同時也作為便攜式無線通訊單元的外接天線，此時井下的便攜式無線通訊單元和設(shè)置在井口外不遠處的固定式無線通訊臺使用同一根鐵軌傳輸信號，使得它們之間的信號傳輸更為直接，即使受到塌方的影響，低頻甚低頻無線電信號仍然能在被塌方包圍的鐵軌上傳輸很遠，無線通訊也不會中斷，從而保證了緊急情況時的通訊暢通。 當(dāng)然，由于采用了低頻甚低頻無線電頻率，即使采用了抗干擾較強的頻率調(diào)制方式，仍然避免不了礦井下電機車等用電設(shè)備的電磁干擾，在工作場合下通訊質(zhì)量并不高，但是在發(fā)生緊急情況時，用電設(shè)備是不工作的，此時的無線通訊不會受到影響，通訊質(zhì)量得到明顯的改善，故可以保證緊急情況時的通訊暢通；另外還由于采用低頻甚低頻無線電頻率，使得頻率調(diào)制度較小，通話時的語音頻率范圍較窄(比有線電話的頻響略窄些)，實際使用時發(fā)現(xiàn)女聲的高音成分有所損失，但一則井下一般都是男的，二則并不影響通話內(nèi)容的理解，對于緊急搜救來說，這樣的聲音質(zhì)量足夠了，所以本發(fā)明可以很好地應(yīng)用于井下緊急搜救時的無線通訊。 整個無線通訊系統(tǒng)類似于一個集群對講機系統(tǒng)便攜式無線通訊單元類似于對講機，只是體積更小，耗電更少，它使用礦工所用的帽燈電池供電，而且設(shè)計于符合礦井下的本質(zhì)安全標(biāo)準(zhǔn)；固定式無線通訊臺類似于基地臺，只是采用了鐵軌作為天線，由于它安裝在井外可以使用普通的電源供電；每個便攜式無線通訊單元都有一個編碼，固定式無線通訊臺可以選擇與某個便攜式無線通訊單元通話或者同時呼叫全體便攜式無線通訊單元；便攜式無線通訊單元平時處于待機狀態(tài)，耗電很少，一旦接收到呼叫信號即轉(zhuǎn)入接收狀態(tài)，按下通話按鈕時則進入發(fā)射狀態(tài)，和普通對講機的使用方法相同；固定式無線通訊臺的使用方法也與基地臺相同，即整個井下緊急搜救無線通訊系統(tǒng)的使用方法與普通集群對講機系統(tǒng)的使用方法相同。通訊信號采用頻率調(diào)制方式，其發(fā)射頻率為20 200KHz，波長為1. 5 15千米，調(diào)制度較小為士2KHz 士3KHz，為了使無線數(shù)據(jù)發(fā)送單元體積小巧，本發(fā)明采用比甚低頻略高的低頻頻率的低端，具體實施例采用lOOKHz，波長為3千米，對于這個頻段來說數(shù)千米長的鐵軌是很理想的天線長度。 便攜式無線通訊單元被設(shè)計成符合本質(zhì)安全標(biāo)準(zhǔn)，以適合在井下工作，發(fā)射接收線圈即內(nèi)置天線采用小型扁磁棒繞制以減小單元的體積，它還含有一根尾部焊接有一塊能導(dǎo)電的小合金磁鐵的外接天線，在緊急情況下可把外接天線拉出并把小合金磁鐵吸附于鐵軌上，這巧妙的使用方法讓鐵軌也成為便攜式無線通訊單元的天線；對于幾十千赫的低頻甚低頻無線電信號，波長長達數(shù)千米，接在數(shù)千米長的鐵軌上鐵軌就成為有效的發(fā)射接收天線，即使鐵軌被井下塌方部分掩埋了，低頻甚低頻無線電信號亦能在被塌方包圍的鐵軌上傳輸很遠，可以與平時就是采用鐵軌作為天線的固定式無線通訊臺很好地耦合，使被陷在井下的人員保持與地面人員的通訊聯(lián)系，這是本發(fā)明可以工作在井下的主要原理。
本發(fā)明的有益效果是提供了一種利用鐵軌傳輸信號的井下緊急搜救無線通訊系統(tǒng)，在礦難等極端情況下，它不但不必依賴于可能會遭到破壞的傳輸網(wǎng)絡(luò)，還能保證移動和攜帶方便，可以作為緊急情況下搜救的通訊手段。本發(fā)明采用低頻甚低頻無線電信號，波長長達數(shù)千米，穿透障礙物的能力強，利用鐵軌作為無線發(fā)射接收天線，在緊急情況下使被陷在井下的人員能保持與地面人員的通訊聯(lián)系。本發(fā)明為井下被困人員提供了一種專業(yè)的緊急搜救無線通訊系統(tǒng)。 下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步的說明。
附圖為本發(fā)明利用鐵軌傳輸信號的井下緊急搜救無線通訊系統(tǒng)示意框圖。
具體實施例方式
見附圖本發(fā)明利用鐵軌傳輸信號的井下緊急搜救無線通訊系統(tǒng)示意框圖系統(tǒng)包括便攜式無線通訊單元1和固定式無線通訊臺2以及作為固定式無線通訊臺天線的井下鐵軌3 ;便攜式無線通訊單元1隨身攜帶于井下人員身上，固定式無線通訊臺2安裝在井外離井口不遠處，固定式無線通訊臺2把在礦難時不會如電纜線那樣會斷裂的鐵軌3作為天線；
便攜式無線通訊單元1的發(fā)射接收線圈即內(nèi)置天線采用小型扁磁棒繞制以減小單元的體積，它還含有一根尾部焊接有一塊能導(dǎo)電的小合金磁鐵的外接天線，在緊急情況下可把外
接天線拉出并把小合金磁鐵吸附于鐵軌3上，讓鐵軌同時也成為便攜式無線通訊單元的天線；一個固定式無線通訊臺和多個便攜式無線通訊單元組成一個通訊系統(tǒng)，整個井下緊急搜救無線通訊系統(tǒng)的使用方法與普通集群對講機系統(tǒng)的使用方法相同。本發(fā)明的特征是利用鐵軌作為傳輸電訊號的載體。 在井下工作的便攜式無線通訊單元1被設(shè)計成符合GB3836. 4-2000規(guī)定的IIB類設(shè)備的本質(zhì)安全標(biāo)準(zhǔn)。
權(quán)利要求
利用鐵軌傳輸信號的井下緊急搜救無線通訊系統(tǒng)，包括便攜式無線通訊單元1和固定式無線通訊臺2以及作為固定式無線通訊臺天線的井下鐵軌3，便攜式無線通訊單元隨身攜帶于井下人員身上，固定式無線通訊臺安裝在井外離井口不遠處，固定式無線通訊臺把在礦難時不會如電纜線那樣會斷裂的鐵軌作為天線，一旦發(fā)生緊急情況如塌方時，便攜式無線通訊單元也把鐵軌作為其天線；本發(fā)明的特征是利用鐵軌作為傳輸電訊號的載體。
全文摘要
本發(fā)明屬于電子與信息領(lǐng)域中的無線通訊系統(tǒng)，特別是涉及一種利用鐵軌傳輸信號的井下緊急搜救無線通訊系統(tǒng)。本發(fā)明提供了一種利用鐵軌傳輸信號的井下緊急搜救無線通訊系統(tǒng)，在礦難等極端情況下，它不但不必依賴于可能會遭到破壞的傳輸網(wǎng)絡(luò)，還能保證移動和攜帶方便，可以作為緊急情況下搜救的通訊手段。本發(fā)明的特征是利用井下鐵軌作為傳輸電訊號的載體。本發(fā)明采用低頻甚低頻無線電信號，波長長達數(shù)千米，穿透障礙物的能力強，利用鐵軌作為無線發(fā)射接收天線，在緊急情況下使被陷在井下的人員能保持與地面人員的通訊聯(lián)系。本發(fā)明為井下被困人員提供了一種專業(yè)的緊急搜救無線通訊系統(tǒng)。
文檔編號H04B1/00GK101737081SQ20081007220
公開日2010年6月16日 申請日期2008年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月26日
發(fā)明者張亦翔, 張飛然 申請人:張飛然