一种地下有线呼叫系统的制作方法
【专利摘要】本发明属于地下通信【技术领域】，具体涉及一种地下有线呼叫系统。本发明包括两个以上的有线呼叫子系统；所述有线呼叫子系统包括１根连接地面和地下的单根通信导线，单根通信导线一端在地面接地，一端在地下接地，单根通信导线上串接２个以上的信号收发器，其中一个收发器置于地面，其余的收发器置于地下；单根通信导线与大地构成导电回路，与信号收发器构成单根导线通信系统；所述各有线呼叫子系统置于地面的信号收发器通过开关组构成地面呼叫中心，使各有线呼叫子系统之间构成统一通信系统。本发明通信距离较长、原理简单、布置快速、成本低廉、可靠性较高，可在应急情况下快速建立地面与井下大面积的通信联系。
【专利说明】—种地下有线呼叫系统
【技术领域】
[0001]本发明属于地下通信【技术领域】，具体涉及一种地下有线呼叫系统。
【背景技术】
[0002]目前，地下通信采用有线电话、无线中继对讲、有线广播、无线广播、局域网+无线网络(WiFi)通信等多种方式。具体来说，这些方法主要存在以下几方面的不足:
[0003](I)采用有线电话需要2根或以上导线传送信号，一般用于点对点通信；
[0004](2)采用无线中继对讲需要无线收发器中继，成本高，可靠性低；
[0005](3)采用有线广播一般需要双线传送信号，信号限于单向传送；
[0006](4)采用无线广播方式的透地距离短，一般为单向传送信号；
[0007](5)采用局域网+无线网络(WiFi)通信的功能比较强大，但系统复杂，一般为主干光纤通信+局域网+终端无线通信网络(WiFi)组成，设备成本高，需要架设专门的通信网络，遭遇较大的破坏时系统难以快速修复，不适合在一些紧急情况下(如救灾通信)快速应用。
【发明内容】
[0008]本发明的目的在于针对现有技术中存在的上述缺陷，提供一种通信距离较长、原理简单、布置快速、成本低廉、可靠性较高的地下有线呼叫系统。
[0009]本发明的目的是通过如下的技术方案来实现的:该地下有线呼叫系统，它包括两个以上的有线呼叫子系统；所述有线呼叫子系统包括I根连接地面和地下的单根通信导线，单根通信导线一端在地面接地，一端在地下接地，单根通信导线上串接2个以上的信号收发器，其中一个收发器置于地面，其余的收发器置于地下；单根通信导线与大地构成导电回路，与信号收发器构成单根导线通信系统；所述各有线呼叫子系统置于地面的信号收发器通过开关组构成地面呼叫中心，使各有线呼叫子系统之间构成统一通信系统。
[0010]具体地说，所述各有线呼叫子系统中，信号收发器的信号发送电路的末级输出端采用变压器接入到单根通信导线上，变压器的初级线圈串联一个串联开关，变压器的次级线圈接入单根通信导线的两个接入点之间并联一个并联开关；信号收发器的信号接收电路的接收端采用电流互感器接入单根导线通信回路中，电流互感器次级线圈串联一个串联开关。
[0011]具体地说，所述地面呼叫中心的开关组由一组各有线呼叫子系统的单根通信导线之间两两连接的线间通信开关构成。
[0012]为增加系统的灵活性和可靠性，在所述各有线呼叫子系统的单根通信导线的地面接地点与地面呼叫中心的开关组之间各设有一个接地开关。
[0013]本发明的原理及工作过程如下:各有线呼叫子系统上的任何一个信号收发器平时处于信号接收状态，收发器中的信号发送电路末级输出端变压器的初级线圈的串联开关断开，次级线圈上的并联开关闭合，信号收发器中的信号接收电路的电流互感器次级的串联开关闭合，接收(监听)通信导线中的信号；当某一个信号收发器需要发送信号时，信号发送电路末级输出端变压器的初级线圈的串联开关闭合，次级线圈上的并联开关断开，信号接收电路前端电流互感器的次级串联开关断开，信号经信号发送电路放大处理后经变压器耦合输出到单根通信导线上，实现呼叫子系统上各个收发器间的呼叫对讲；各个呼叫子系统的地面收发器集中在地面呼叫中心，可以实现对所有呼叫子系统呼叫，也可以单独对一个子系统呼叫对讲通话，任意两个呼叫子系统还可以通过地面呼叫中心的开关切换，合并组成任意呼叫子系统。
[0014]另外，本发明在应急(救灾)通信时，任一呼叫子系统的单根通信导线在地面端连接I个地面收发器后就近接地，另一端可以用线架随人下井的同时放线，临近救灾现场时，在单根通信导线上串接收发器后就近接地，即可实现地下(井下)与地面收发器之间对讲通话，还可以在单根通信导线上快速串接多个收发器供多点间对讲通话或与地面联系，可在紧急情况下快速建立地面与地下(井下)的通信联系。并且，多条单根导线呼叫子系统的布设可以同时进行，在地面通过地面收发器集中管理、统一指挥，各个单根导线呼叫子系统的布设和通信又可以互不影响，应急通信时快速灵活，系统的生存能力强。
[0015]本发明可采用很小的信号电流通信，信号收发器、导线做防爆设计后，可以在煤矿井下等爆炸性气体环境中使用，并可在应急情况下快速建立地面与井下大面积的通信联系O
[0016]本发明的有益效果体现在如下几点:
[0017](I)本发明任意一个呼叫子系统仅采用I根导线，并利用大地的传导形成闭合回路进行语音对讲通信。
[0018](2)本发明多个呼叫子系统的地面收发器集中组成地面呼叫中心，可以同时对系统上其余所有收发器进行语音呼叫，地面呼叫中心既可以呼叫地下任意一个收发器并实现语音对讲通话，也可以在各呼叫子系统的任意2个收发器之间进行语音对讲通话，还可以通过地面控制开关切换，实现任意2个呼叫子系统间的语音对讲通话。
[0019](3)本发明采用有线通信，通信距离可达数千米，可靠性较高。
[0020](4)任意一条通信线路仅需要I根导线，即可实现沿线任意两个收发器之间对讲通话或沿线广播，线路成本低，使用简便。
[0021](5)信号发送若取消输出耦合变压器，采用晶体管直接输出，收发器和通信线路加强绝缘并作防爆设计，可以使本发明达到安全防爆要求，可在煤矿井下等爆炸性气体环境中使用。
[0022](6)本发明可快速建立矿区呼叫指挥中心，在紧急情况下可以快速应用，通信系统的布置快速灵活，系统生存能力强。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1是本发明实施例的系统原理结构示意图。
[0024]图2是本发明的地面呼叫地下某收发器的工作流程框图。
[0025]图3是本发明的呼叫子系统收发器间对讲流程框图。
[0026]图4是本发明的地面对地下广播流程框图。
[0027]图5是本发明的任意2子系统各收发器间对讲流程图[0028]图6是本发明的收发器发送状态工作原理示意图。
[0029]图7是本发明的收发器接收状态工作原理示意图。
【具体实施方式】
[0030]下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的描述。
[0031]参见图1，是本发明应用于矿井实例的原理结构示意图，该地下有线呼叫系统包括四个有线呼叫子系统，每个有线呼叫子系统包括I根连接地面和地下的单根通信导线，单根通信导线一端在地面接地，一端在地下接地。从图1中可见，四个有线呼叫子系统的单根通信导线分别是L1、L2、L3、L4，并分别放置在四个井下巷道中；单根通信导线LI上串接有3个信号收发器，收发器10置于地面，收发器11和收发器12置于井下；单根通信导线L2上也串接有3个信号收发器，收发器20置于地面，收发器21和收发器22置于井下；单根通信导线L3上的收发器30置于地面，收发器31和收发器32置于井下；单根通信导线L4上的收发器40置于地面，收发器41和收发器42置于井下。从图1中还可见，各有线呼叫子系统置于地面的信号收发器10、20、30、40通过开关组构成地面呼叫中心50，开关组由两两连接单根通信导线L1、L2、L3、L4的线间通信开关J12、J13、J14、J23、J24、J34构成；在各有线呼叫子系统的单根通信导线L1、L2、L3、L4的地面接地点与地面呼叫中心的开关组之间分别设有接地开关Jl、J2、J3、J4。
[0032]参见图1，各有线呼叫子系统中，信号收发器的信号发送电路的末级输出端采用变压器接入到单根通信导线上，变压器的初级线圈串联一个串联开关，单根通信导线LI上的收发器10、11、12的信号发送电路上的串联开关分别是K10、K11、K12，单根通信导线L3上的收发器30、31、32的信号发送电路上的串联开关分别是Κ30、Κ31、Κ32 ;变压器的次级线圈接入单根通信导线的两个接入点之间并联一个并联开关，单根通信导线LI上的收发器10、
11、12上的并联开关分别是S10、S11、S12，单根通信导线L3上的信号收发器30、31、32上的并联开关分别是S30、S31、S32 ;图1中，单根通信导线L2、L4上的收发器20、21、22、40、41、42没有具体画出。各收发器的信号接收电路的接收端采用电流互感器接入单根导线通信回路中，电流互感器的次级串联一个串联开关，单根通信导线LI上的收发器10、11、12的信号接收电路上的串联开关分别是W10、Wll、W12，单根通信导线L3上的收发器30、31、32的信号接收电路上的串联开关分别是评30、131、132。
[0033]图1中，各呼叫子系统的地面接地开关J1、J2、J3、J4平时闭合，单根通信导线线间通信时相应的接地开关断开，线间通信开关J12、J13、J14、J23、J24、J34平时断开，单根通信导线线间通信时相应线间通信开关闭合，这样，2个或多个单根导线语音呼叫子系统组成统一的地下有线呼叫系统。平时，任何一个信号收发器处于信号接收状态，信号接收时，收发器中的信号发送电路末级变压器的初级线圈上的串联开关断开、次级线圈上的并联开关闭合，信号接收电路中的电流互感器次级串联开关闭合，收发器中的信号接收电路通过电流互感器接收单根通信导线中的信号；当收发器发送信号时，信号发送电路末级变压器的初级线圈上的串联开关闭合，次级线圈上的并联开关断开，信号接收电路中的电流互感器次级串联开关断开，信号经信号发送电路处理后经变压器耦合输出到单根通信导线上来，可供单根通信导线上的其它收发器接收，这样同一个单根导线呼叫子系统上的其中2个收发器之间可以进行语音对讲通话。[0034]两个或多个单导线语音通信子系统的地面收发器集中组成地面呼叫中心，通过地面收发器可以同时呼叫其余收发器，在地面与井下任意一个收发器之间进行语音对讲通话；地面呼叫中心也可以选择I个子系统的地面收发器与子系统其余某个收发器之间进行语音对讲通话，或者选择2个子系统的地面收发器与相应子系统的收发器之间进行语音对讲通话，或者多个子系统的地面收发器与相应子系统的收发器之间进行语音对讲通话；任意两个通信子系统之间还可以通过断开各自的地面接地开关，闭合两者之间的线间通信开关，实现两个通信子系统间的语音对讲通话。
[0035]参见图2，地面呼叫中心各接地开关闭合接地，线间通信开关断开，各地面收发器置于信号发送状态(即收发器的信号发送电路末级变压器的初级线圈串联开关闭合，次级线圈并联开关断开，信号接收电路前端电流互感器的次级串联开关断开)，其余收发器置于信号接收状态(即收发器的发送电路末级变压器的初级线圈串联开关断开，次级线圈并联开关闭合，信号接收电路前端电流互感器的次级串联开关闭合)，地面呼叫中心可以对地下所有收发器呼叫后切换为信号接收态，地下所有收发器接收到信号后，被呼叫的某收发器C切换为信号发送状态回发信号，与地面呼叫中心进行对讲通话，通话完毕后对讲收发器均置于信号接收状态等待下一次呼叫。
[0036]参见图3，某单根导线通信呼叫子系统的地面接地开关闭合，线间通信开关断开，各个收发器处于信号接收状态，其中一个收发器A欲与另一收发器B进行对讲通话时，收发器A先置于信号发送状态发送信号，发送信号后A切换为信号接收状态，单根导线通信回路上其他各个收发器接收到A发送的呼叫信号后，被呼叫的收发器B随后切换为信号发送状态发送信号，收发器A、B之间进行对讲通话，收发器A、B之间对讲通话完毕后均置于信号接收状态，等待下一次某收发器的呼叫。
[0037]参见图4，各呼叫子系统的地面接地开关闭合，线间通信开关断开，地面收发器置于信号发送状态，地下收发器均置于信号接收状态，地面收发器同时连续发送信号，地下各收发器即可连续接收到信号，实现地面对地下各收发器广播的功能，广播结束后，地面收发器恢复到信号接收状态。
[0038]参见图5，任意两个单根导线呼叫子系统(例如L1、L2)之间需要通信时，L1、L2地面接地开关断开，线间通信控制开关J12闭合，L1、L2串联并利用地下两个接地端接地，与大地组成新的单根导线通信回路，首先各个收发器处于信号接收状态，其中一个收发器A欲与另一收发器B进行对讲通话时，收发器A先置于信号发送状态发送信号，发送信号后A切换为信号接收状态，单根导线通信回路上其他各个收发器接收到A发送的呼叫信号后，被呼叫的收发器B随后切换为信号发送状态发送信号，收发器A、B之间进行对讲通话，收发器A、B之间对讲通话完毕后均置于信号接收状态，等待下一次某收发器的呼叫，线间通话结束后，相应L1、L2地面接地开关闭合，线间通信控制开关J12断开，等待新的呼叫。
[0039]参照图6，收发器包括信号发送电路和信号接收电路两个部分，收发器置于信号发送状态时，信号发送电路末级变压器的初级线圈串接开关闭合，次级线圈并联开关断开，信号接收电路的电流互感器次级串联开关断开，信号接收电路不接收信号，待发送的信号经信号放大后再由变压器耦合加载到单导线通信回路上，形成单根导线通信回路中的信号电流，可被单根导线通信回路上的各收发器接收到。图6中，SP表示喇叭，MIC表示麦克风。
[0040]参照图7，收发器置于信号接收状态时，信号发送电路末级变压器的初级线圈串接开关断开，次级线圈并联开关闭合，信号接收电路的电流互感器次级串联开关闭合，信号接收电路接收单根导线通信回路中传送的电流信号。图6中，SP表示喇叭，MIC表示麦克风。
【权利要求】
1.一种地下有线呼叫系统，其特征在于:它包括两个以上的有线呼叫子系统；所述有线呼叫子系统包括I根连接地面和地下的单根通信导线，单根通信导线一端在地面接地，一端在地下接地，单根通信导线上串接2个以上的信号收发器，其中一个收发器置于地面，其余的收发器置于地下；单根通信导线与大地构成导电回路，与信号收发器构成单根导线通信系统；所述各有线呼叫子系统置于地面的信号收发器通过开关组构成地面呼叫中心，使各有线呼叫子系统之间构成统一通信系统。
2.根据权利要求1所述的地下有线呼叫系统，其特征在于:所述各有线呼叫子系统中，信号收发器的信号发送电路的末级输出端采用变压器接入到单根通信导线上，变压器的初级线圈串联一个串联开关，变压器的次级线圈接入单根通信导线的两个接入点之间并联一个并联开关；信号收发器的信号接收电路的接收端采用电流互感器接入单根导线通信回路中，电流互感器次级线圈串联一个串联开关。
3.根据权利要求1或2所述的地下有线呼叫系统，其特征在于:所述地面呼叫中心的开关组由一组各有线呼叫子系统的单根通信导线之间两两连接的线间通信开关构成。
4.根据权利要求3所述的地下有线呼叫系统，其特征在于:在所述各有线呼叫子系统的单根通信导线的地面接地点与地面呼叫中心的开关组之间各设有一个接地开关。
【文档编号】H04H20/76GK103780981SQ201410071697
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2014年2月28日 优先权日:2014年2月28日
【发明者】付国红, 吴燕清, 黄良沛, 康厚清, 浦毅 申请人:湖南科技大学