矿用三分量磁波双向透地监测预警指挥系统的制作方法
【技术领域】
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[0001]本实用新型涉及监测预警系统，具体涉及一种矿用三分量磁波双向透地监测预警指挥系统。
技术背景:
[0002]煤炭是我国的主体能源，2013年全国原煤产量达到了 37亿吨，比2005年增长76.2% ;“十一五”期间全国累计生产煤炭139亿吨，为国民经济和社会发展提供了重要支撑。由于我国煤矿矿层埋藏较深，适合于露天开采的储量仅占4%，多数为井工开采。复杂的地质条件导致了有毒有害气体、粉尘、透水、火灾、顶板等灾害频发。近年来实现了安全生产形势持续稳定好转，但是，安全生产领域仍然存在一些问题，还有很大差距，事故起数和死亡人数仍处于高位，安全生产形势依然严峻。据不完全统计，2008年至2012年，煤矿发生生产事故74起，被困人数多达800多人，涉及煤矿瓦斯、火灾、水灾、顶板等各种灾害事故。
[0003]我国煤矿安全生产问题频发的原因很多，其中安全生产科技装备相对落后，尚不能为安全生产提供足够的技术支撑和保障是其原因之一，因此，在《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》“公共安全”领域的“重大生产事故预警与救援”优先主题中，明确提出“重点研究开发矿井瓦斯、突水、动力性灾害预警与防控技术，开发燃烧、爆炸、毒物泄漏等重大工业事故防控与救援技术及相关设备”。在《安全生产“十二五”规划》中，也将“加强安全生产科学技术研究”、“推广应用先进适用技术与装备，提高安全保障能力”列为六大任务的重要内容。同时在2013年国办发〔2013〕99号国务院办公厅《关于进一步加强煤矿安全生产工作的意见》中也明确指出要加强煤矿应急救援设备的建设。
[0004]由于目前常用的无线电通讯系统无法有效穿透地层，因此现有解决方案中一般采用的是有线通信，而一次坍塌或者爆炸就可以摧毁有线电缆致使如人员定位网络、通讯网络瘫痪，在灾害事故发生后井下遇险人员无法与地面救援人员建立联系，同时地面人员无法掌握事故发生后人员分布情况，导致救援的盲目性和营救效率低下。
[0005]上世纪九十年代中期开始，国外美国与澳大利亚研制成功了 “ PED井下无线急救寻呼系统”，但是该系统只能从井上向井下人员发送单向信息，井下工作人员无法向井上传递信息；美国Lockheed Martin公司研制的MagneLink透地通讯装置、美国Stratafforldffide公司的RockPhone透地通讯装置、加拿大Vital Alert公司研制的Canary透地通讯装置，国内天地(常州)自动化股份有限公司、山西浩宇龙晟电子科技有限公司、山西地宝科技股份有限公司晋中分公司通过自主或与国外几家公司合作研发透地通讯装置，但通讯距离较短。2013年我国煤矿平均开采深度已经超过600m，最深已达1500m，并以每年10-20m速度递增，现有技术不能适应大部分煤矿实际情况；同时不具有对灾害发生后人员分布情况掌握、环境参数监测、分析及预警的能力及与煤矿现有网络不兼容，容易形成信息孤岛等缺点，导致目前还未能在煤矿得到推广应用。
【实用新型内容】
[0006]本实用新型所要解决的技术问题是提供矿用三分量磁波双向透地监测预警指挥系统。
[0007]为了解决上述问题，本实用新型的技术方案是，矿用三分量磁波双向透地监测预警指挥系统，包括地面装置和井下装置，地面装置和井下装置通过电磁波穿透地层实现参数的监测和预警指挥；所述地面装置包括第一处理终端、第一发射机、第一接收机、第一发射天线和第一接收天线；所述井下装置包括井下中继基站装置和若干个井下便携式装置；所述井下中继基站装置包括第二处理终端、第二发射机、第二接收机、第一环境参数采集模块、第二发射天线和第二接收天线；井下便携式装置包括第三处理终端、第一发射接收机、第二环境参数采集模块和第一天线；其特点是:
[0008]第一处理终端:用于向第一发射机发射编码数据流，并且用于对第一接收机传送来的信息进行软解码、分析及预警；
[0009]第一发射机:用于接收第一处理终端输出的编码数据流，将编码数据流转换为模拟信号，再进行放大处理后发送至第一发射天线；
[0010]第一接收机:用于处理第一接收天线送来的信号，并将处理好的信号发送至第一处理终端；
[0011]第一发射天线:用于将第一发射机发送来的信号发射出去；
[0012]第一接收天线:用于将接收到的信号发送至第一接收机；
[0013]第二处理终端:用于向第二发射机发射编码数据流，且用于对第二接收机传送来的信息进行软解码，还用于对第一环境参数采集模块送来的数据进行处理；
[0014]第二发射机:用于接收第二处理终端输出的编码数据流，将编码数据流转换为模拟信号，再进行放大处理后发送至第二发射天线；
[0015]第二接收机:用于处理第二接收天线上传送来的信号，并将处理好的信号发送至第二处理终端；
[0016]第一环境参数采集模块:用于采集井下环境参数，并将采集到的数据发送至第二处理终端；
[0017]第二发射天线:用于将第二发射机发送来的信号发射出去；
[0018]第二接收天线:用于将接收到的信号发送至第二接收机；
[0019]第三处理终端:用于向第一发射接收机发送编码数据流，并且用于对第一发射接收机传送来的数据流解码；还用于对第二环境参数采集模块送来的数据进行处理；
[0020]第一发射接收机:用于接收来自第一天线的信号，对该信号进行处理，将处理后的信号发送至第三处理终端；并且用于将第三处理终端送来的数据流转换为模拟信号，再进行放大处理后发送至第一天线；
[0021]第二环境参数采集模块:用于采集井下环境参数，并将采集到的数据发送至第三处理终端；
[0022]第一天线，用于将接收到的信号发送至第一发射接收机，并且用于将第一发射接收机送来的信号发射出去。
[0023]根据本实用新型所述的矿用三分量磁波双向透地监测预警指挥系统的优选方案，所述第一处理终端、第二处理终端和第三处理终端均包含语音输入输出单元，语音压缩编解码单元、收发开关控制单元，处理器单元，隔离板单元和人机接口单元；其中:
[0024]语音输入输出单元:拾取外界的语音信号并将其输出到语音压缩编解码单元；接收语音压缩编解码单元输出的信号，处理后输出；
[0025]语音压缩编解码单元:接收语音输入输出单元输出的语音信号，并进行压缩编码后输出到处理器单元；接收处理器单元输出的信号，并压缩解码后输出到语音输入输出单元;
[0026]处理器单元:接收人机接口单元输出的信号，对收到的信号进行处理后输出到语音压缩编解码单元；接收语音压缩编解码单元输出的信号，对收到的信号进行处理后输出到人机接口单元；
[0027]隔离板单元:将处理器单元与收发开关控制单元进行隔离；
[0028]收发开关控制单元:对发射与接收模式进行切换，控制信号流入第一发射机或者从第一接收机输出；
[0029]人机接口单元，用于文本信息输入及显示，将输入信息传输至处理器单元。
[0030]根据本实用新型所述的矿用三分量磁波双向透地监测预警指挥系统的优选方案，所述第一发射机和第二发射机均包含控制单元、变频单元、功率谐振放大单元和测量单元；其中:
[0031]控制单元:接收处理终端输出的指令，生成对变频单元的控制信号，并将相关信息反馈给处理终端；
[0032]变频单元:接收控制单元输出的控制信号