专利名称：一种井下人员手持定位通信终端的制作方法
技术领域：
本发明涉及矿井 安全监控和人员定位技术领域，特别涉及一种煤矿井下人员手持 的定位通信终端。
背景技术：
煤矿生产的环境和安全监控是煤矿行业生产过程中一个至关重要的问题，同样， 生产效率和节能管理也是煤炭企业提高经济效益的关键环节。目前我国煤炭企业也相继采 用了管理信息系统、环境监测系统、人员定位管理系统等系统，但是这些管理系统一般从单 项业务着手，相互分离。井下监控管理系统的关键业务环节包含人员定位、环境监视、设备 控制等几个方面，实现这几个环节的基础在于传感信息收集和经过通信信道向信息中心的 传递、信息的分析处理、信息向控制环节的反馈。由于井下人员具有移动性，所以一般情况 下都采用无线定位方式实现人员定位，区别在于定位方式的不同；而传感器信息收集和上 传则既可以采用有线方式，也可以采用无线方式。现存的井下人员定位系统大都采用单向通信方式，也就是由井下人员所持的定位 节点不断向地面的控制中心发送定位数据，而地面控制中心却无法实时与井下工作人员进 行通信；此外，一般的定位节点也无法对井下的状态进行检测。
发明内容
本发明目的是克服现有技术的上述缺陷，提供一种煤矿井下专用的集定位、检测、 收发短信和语音通信于一体的井下人员手持终端设备。为实现本发明的上述目的，本发明的井下人员手持定位通信终端包括无线收发模块，通过无线传感网络发送井下人员定位信号、来自传感器的检测信 号，以及，收发并存储短信数据和语音通信数据；IXD显示模块，包括人机交互界面和输入按键，响应用户指令输入短信、显示短信 内容以及设置参数；语音编解码模块，用于采集语音信号，压缩处理后传送给所述无线收发模块，以及 接收所述无线收发模块的语音通信数据，将其还原为语音信号；传感器模块，用于检测井下周边气体状态信号和生命特征信号，通过处理器模块 发送给所述无线收发模块；处理器模块，用于接收IXD显示模块通过输入按键输入的短信数据并发送给所述 无线收发模块，接收所述无线收发模块的短信数据并将其内容显示在所述LCD显示模块的 人机交互界面上，以及将所述传感检测信号发送给所述无线收发模块； 电源管理模块，用于检测电源电量并发送充电提示信号。优选地，所述无线收发模块为短距离无线通信芯片。优选地，所述处理器模块为STM32处理器。优选地，所述语音编解码模块通过G. 729压缩方法实现语音信号的压缩处理。
优选地，所述传感器模块包括气体检测传感器和生命特征检测传感器。本发明的手持定位通信终端可以通过短信或语音与地面控制中心进行通信，同时 还具有气体检测和生命特征检测的功能，克服了现有技术中井下人员定位节点的缺陷。
图1是根据本发明的井下人员手持定位通信终端的结构图；图2是根据本发明的井下人员手持定位通信终端的人机交互界面的示意图。
具体实施例方式本发明提出的井下人员手持定位通信终端，结合附图和实施例说明如下。如图1所示，本发明的井下人员手持定位通信终端包括无线收发模块、LCD显示模 块、语音编解码模块、传感器模块、处理器模块以及电源管理模块。当井下工作人员手持本发明的定位通信终端在煤矿井下作业时，无线收发模块可 以通过无线传感网络不断向上级基站发送该工作人员的定位信号，使得地面控制中心可以 随时确定工作人员的具体位置；同时传感器模块通过扩展的传感器接口连接不同类型的传 感器，检测终端附近的气体状态信息及工作人员的生命特征信息，这些检测信号同样通过 无线收发模块发送给上级接收基站，以便于地面控制中心能更好地了解井下的环境状态以 及工作人员的工作状态；当工作人员需要互相传递消息或者需要与地面控制中心取得联 系时，可以通过LCD显示模块编辑发送或查看短信息，具体地，终端外壳上设置有LCD显示 屏和输入按键，工作人员可以通过按键输入短信息，这些短信数据经由无线收发模块发送 给指定的工作人员所持有的定位通信终端，经对方的处理器模块分析处理后在对方的LCD 显示屏的人机交互界面上显示短信息内容，或者经由无线收发模块通过上级接收基站转发 给地面控制中心，通过相同的方式接收并显示其他终端或地面控制中心发送的短信内容或 信息指令，由此，井下工作人员可以随时相互联系或与地面控制中心取得联系；此外，若工 作人员需要实现相互之间或与地面控制中心的语音实时通话，语音编解码模块可以采集语 音信号，并经过压缩处理后通过无线收发模块发送给指定的工作人员所持有的定位通信终 端，经过对方的语音编解码模块还原为语音信号，或者经由无线收发模块通过上级接收基 站转发给地面控制中心，由此使得通信更加方便。此外，该系统可采用USB电源供电和锂电 池供电两种方式，电源管理模块包含锂电池检测和充电模块，在锂电池电量低的时候可以 提示并执行充电。优选地，处理器模块采用STM32低功耗处理器，其可以使终端进入休眠模式，从而 降低功耗；优选地，传感器模块采用气体检测传感器与生命特征检测传感器，用来检测井下 的气体状态以及井下工作人员的生命特征，并不断通过无线收发模块向地面控制中心上传 这些信息，该模块还可以扩展增加其他类型的传感器以检测其他信息。 优选地，无线收发模块采用短距离无线通信芯片，可以通过ZIGBEE无线传感网不 断上传定位及检测信息。优选地，IXD液晶显示模块采用的是160*128的TFT彩屏液晶，如图2所示为其显 示的人机交互界面的主菜单，通过该菜单能够完成短信发送、短信阅读及无动作背光关闭延时、背光亮度、定位数据发送频率、短信接收查询频率、无线发射功率大小等系统参数的 设置，使终端的使用更加简明方便； 优选地，语音编解码模块采用G. 729语音压缩方法，在多跳传输过程中采用面向 连接的传输方式，由信号接收基站建立并保持与分配时间片的虚通道以满足传输的实时性 要求，使得井下工作人员可以与地面网络控制中心进行语音通信。综上所述，本发明的手持定位通信终端可以通过短信或语音与地面控制中心进行 通信，同时还具有气体检测和生命特征检测的功能。以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通 技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有 等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。
权利要求
1.一种井下人员手持定位通信终端，其特征在于，包括无线收发模块，通过无线传感网络发送井下人员定位信号、来自传感器的检测信号，以 及，收发并存储短信数据和语音通信数据；LCD显示模块，包括人机交互界面和输入按键，响应用户指令输入短信、显示短信内容 以及设置参数；语音编解码模块，用于采集语音信号，压缩处理后传送给所述无线收发模块，以及接收 所述无线收发模块的语音通信数据，将其还原为语音信号；传感器模块，用于检测井下周边气体状态信号和生命特征信号，通过处理器模块发送 给所述无线收发模块；处理器模块，用于接收IXD显示模块通过输入按键输入的短信数据并发送给所述无线 收发模块，接收所述无线收发模块的短信数据并将其内容显示在所述LCD显示模块的人机 交互界面上，以及将所述传感检测信号发送给所述无线收发模块；电源管理模块，用于检测电源电量并发送充电提示信号。
2.如权利要求1所述的井下人员手持定位通信终端，其特征在于，所述无线收发模块 为短距离无线通信芯片。
3.如权利要求1所述的井下人员手持定位通信终端，其特征在于，所述处理器模块为 STM32处理器。
4.如权利要求1所述的井下人员手持定位通信终端，其特征在于，所述语音编解码模 块通过G. 729压缩方法实现语音信号的压缩处理。
5.如权利要求1所述的井下人员手持定位通信终端，其特征在于，所述传感器模块包 括气体检测传感器和生命特征检测传感器。
全文摘要
本发明提供了一种井下人员手持定位通信终端，包括无线收发模块，发送井下人员定位信号、传感器检测信号，以及，收发并存储短信数据和语音通信数据；LCD显示模块，响应用户指令输入短信、显示短信内容以及设置参数；语音编解码模块，采集语音信号，压缩处理后传送无线收发模块，以及将接收到的语音通信数据还原为语音信号；传感器模块，检测井下周边气体状态信号和生命特征信号，发送给所述无线收发模块；处理器模块，接收短信数据并将其内容显示在所述LCD显示模块的人机交互界面上，以及将所述传感检测信号发送给所述无线收发模块；电源管理模块，检测电源电量并提示充电。该终端通过短信或语音与地面控制中心进行通信，同时还具有气体检测和生命特征检测功能。
文档编号H04W4/04GK102082999SQ200910238490
公开日2011年6月1日 申请日期2009年11月27日 优先权日2009年11月27日
发明者于立庚, 刘瑞祯, 李学恩, 段勃, 王大伟 申请人:中国科学院自动化研究所