专利名称：矿用井下光纤应急通讯系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种通讯系统，尤其涉及一种矿用井下光纤应急通讯系统。
背景技术：
近年来，随着经济的快速增长，我国煤矿事业也蒸蒸日上，走入了一条高投入、高效率、高产出的经济发展快道，然而煤矿安全生产却依然形势严峻，矿难事故频发，给国家和人民生命安财产安全造成了重大的损失，对环境安全构成了重大的威胁。我国煤矿绝大多数是井工矿井，地质条件复杂，灾害类型多，分布面广，并存着液位、瓦斯气体、自然发火、 煤尘、顶板、冲击地压，发热等多种灾害源，在世界各主要产煤国家中开采条件最差、灾害最严重。虽然目前已经在矿井中装备了实时在线监测预警系统等设备，但是仍然有煤矿事故发生。因此要想更大限度的保障民生安全，在矿井中装备难后救援系统，无源指挥、指引通讯系统，加强灾后应急逃生、救援措施，已是重中之重。现有技术中的矿用井下应急通讯系统采用电缆传输信号，当出现矿井透水、瓦斯突出、瓦斯爆炸、瓦斯超标、塌陷等紧急情况时，通常会切断电源，导致了意外停电和上述的紧急情况下，不能保障矿用井下应急通讯系统的通畅。
实用新型内容针对现有技术的缺陷，本实用新型提供一种矿用井下光纤应急通讯系统。本实用新型提供的矿用井下光纤应急通讯系统，包括井上子系统和井下子系统，所述井上子系统和所述井下子系统通过光纤连接；所述井上子系统包括依次串联的井上电话、数控系统上位机和控制交换机，所述数控系统上位机用于控制接通井下无源电话的通话的选择，所述控制交换机用于所述井上电话和所述井下无源电话之间语音信号的光电转换；所述井下子系统包括所述井下无源电话；其中，所述控制交换机包括光信号调制模块、光纤放大模块、第一光信号解调模块、激光光源，所述光信号调制模块与所述光纤放大模块串联，所述光纤放大模块与第一分路器连接，所述光信号调制模块与所述数控系统上位机连接，所述第一光信号解调模块的一端与所述数控系统上位机连接，所述第一光信号解调模块的另一端与所述第一分路器连接，所述激光光源与所述第一分路器连接；所述井下无源电话包括第二光信号解调模块、耳机模块、电压振铃模块、光纤话筒，其中，所述光纤话筒与所述第二光信号解调模块分别与第二分路器连接，所述耳机模块与所述电压振铃模块分别与所述第二光信号解调模块连接。如上所述的矿用井下光纤应急通讯系统，其中，所述光信号调制模块包括依次串联的音频驱动模块、调频模块、光源驱动模块；所述第一光信号解调模块包括依次串联的第一光电探测模块、第一滤波电路、第一放大电路；所述第二光信号解调模块包括依次串联的第二光电探测模块、第二滤波电路、第二放大电路。[0012]如上所述的矿用井下光纤应急通讯系统，其中，所述井下子系统包括多个所述井下无源电话；所述控制交换机包括多个所述第一光信号解调模块、多个所述光信号调制模块、多个所述光纤放大模块、多个所述激光光源，其中所述井下子系统包括的所述井下无源电话的个数与所述控制交换机包括的所述第一光信号解调模块、所述光信号调制模块、所述光纤放大模块、所述激光光源的个数一样；所述控制交换机还包括一个程控交换模块，所述程控交换模块的一端与所有的所述光信号调制模块连接，所述程控交换模块的另一端与所述数控系统上位机连接，用于所述井下无源电话的通话选择。如上所述的矿用井下光纤应急通讯系统，其中，所述控制交换机还包括一个录音模块，用于记录井下的实际声音情况，所述录音模块的一端与所述第一光信号解调模块连接，所述录音模块的另一端与所述数控系统上位机连接。如上所述的矿用井下光纤应急通讯系统，其中，所述第二光信号解调模块还包括电压判断电路，用于检测所述井下无源电话的电压，并判断检测到的电压与预先设定的阈值的关系。如上所述的矿用井下光纤应急通讯系统，其中，所述井下无源电话设置有振铃指示装置，与所述电压振铃模块连接，用于显示振铃画面。如上所述的矿用井下光纤应急通讯系统，其中，所述光纤两端都安装光纤快换接头。本实用新型提供的矿用井下光纤应急通讯系统采用光纤传输信号，意外停电和矿井透水、瓦斯突出、瓦斯爆炸、瓦斯超标、塌陷等紧急情况下，矿用井下光纤应急通讯系统仍然能够通畅运行。
图1为本实用新型矿用井下光纤应急通讯系统连接图；图2为本实用新型光信号调制模块31的结构示意图；图3为本实用新型第一光信号解调模块33的结构示意图；图4为本实用新型第二光信号解调模块44的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例进一步说明本实用新型实施例的技术方案。图1为本实用新型矿用井下光纤应急通讯系统连接图，如图1所述，该系统包括井上子系统和井下子系统，井上子系统和井下子系统通过光纤连接，优选的方案是光纤两端都安装光纤快换接头，可以对损坏的光纤进行快速更换；井上子系统包括依次串联的井上电话1、数控系统上位机2和控制交换机3，数控系统上位机2用于控制接通井下无源电话4 的通话的选择，控制交换机3用于井上电话1和井下无源电话4之间语音信号的光电转换； 井下子系统包括井下无源电话4 ；其中，控制交换机3包括光信号调制模块31、光纤放大模块32、第一光信号解调模块33、激光光源34，光信号调制模块31与光纤放大模块32串联，光纤放大模块32与第一分路器5连接，光信号调制模块31与数控系统上位机2连接，第一光信号解调模块33的一端与数控系统上位机2连接，第一光信号解调模块33的另一端与第一分路器5连接，激光
4光源34与第一分路器连接；井下无源电话4包括第二光信号解调模块44、耳机模块41、电压振铃模块42、光纤话筒43，其中，光纤话筒43与第二光信号解调模块44分别与第二分路器6连接，耳机模块 41与电压振铃模块42分别与第二光信号解调模块44连接。本实用新型提供的矿用井下光纤应急通讯系统的工作具体包括井下无源电话4 作为与井上电话ι通话的发起端和井上电话1作为与井下无源电话4通话的发起端两个方面，其工作原理分别介绍如下井下无源电话4作为与井上电话1通话的发起端井下无源电话4输出的声音光信号通过光纤传输到第二分路器6，光信号依次经过光纤、第一分路器5传输到第一解调模块，第一解调模块将光信号转换成电信号，电信号传输到数控系统上位机2上，经过数控系统上位机2电信号传输到井上电话1，井上人员通过井上电话1就能听到井下无源电话4输出的声音；井上电话1作为与井下无源电话4通话的发起端井上人员拿起井上电话1的话筒，同时在数控系统上位机2的显示器上选择接通井下无源电话4的操作，操作电信号传递给光信号调制模块31，光信号调制模块31将电信号转换成光信号，经过光纤放大模块32放大的光信号依次经过第一分路器5、光纤、第二分路器6传输到第二光信号解调模块44，第二光信号解调模块44将光信号转换为电信号，电信号传输到电压振铃模块42，电压振铃模块42响铃，井下人员对着井下无源电话4的光纤话筒43讲话，光纤话筒43传输出的声音光信号通过光纤传输到第二分路器6，光信号依次经过光纤、第一分路器5传输到第一光信号解调模块33，第一光信号解调模块33将光信号转换成电信号，电信号传输到数控系统上位机2上，经过数控系统上位机2电信号传输到井上电话1，井上人员通过井上电话1就能听到井下无源电话4输出的声音；具体地，井下无源电话4发出声音光信号的过程是这样的激光光源34发出的光依次经过第一分路器5、光纤、第二分路器6入射在井下无源电话4内的膜片上，井下的声音输入到井下无源电话4引起井下无源电话4的内部膜片的振动，入射在膜片上的光随着膜片不同的振动，会产生出不同的反射光，反射光即为井下无源电话4发出的声音光信号。由上述的技术方案可知，本实用新型提供的矿用井下光纤应急通讯系统采用光纤传输信号，意外停电和矿井透水、瓦斯突出、瓦斯爆炸、瓦斯超标、塌陷等紧急情况下，矿用井下光纤应急通讯系统仍然能够通畅运行。上述的技术方案还可以实现自诊断线路通断、信号强度诊断，若光纤断了或经过光纤传输后的信号强度不够，即使井上人员对井下人员说话，也不能听到井下人员的回应。具体地，图2、图3、图4分别为本实用新型光信号调制模块31的结构示意图、本实用新型第一光信号解调模块33的结构示意图、本实用新型第二光信号解调模块44的结构示意图，如图2、图3、图4所示，光信号调制模块31包括依次串联的音频驱动模块311、调频模块312、光源驱动模块313 ；第一光信号解调模块33包括依次串联的第一光电探测模块 331、第一滤波电路332、第一放大电路333 ；第二光信号解调模块44包括依次串联的第二光电探测模块441、第二滤波电路442、第二放大电路443。上述技术方案针对的是井下子系统只包括一个井下无源电话4的情况，井下子系统还可以包括多个井下无源电话4，控制交换机3包括多个第一光信号解调模块33、多个光信号调制模块31、多个光纤放大模块32、多个激光光源34，其中井下子系统包括的井下无源电话4的个数与控制交换机3包括的第一光信号解调模块33、光信号调制模块31、光纤放大模块32、激光光源34的个数一样；控制交换机3还包括一个程控交换模块，程控交换模块的一端与所有的光信号调制模块31连接，程控交换模块的另一端与数控系统上位机2 连接，用于井下无源电话4的通话选择。井下子系统包括多个井下无源电话4情况下系统的工作包括以下三个方面井下无源电话4作为与井上电话1通话的发起端，井上电话1作为与井下无源电话4通话的发起端，井下无源电话4之间的通讯。其中，井下无源电话4作为与井上电话1通话的发起端情况下的工作原理可参照井下子系统包括一个井下无源电话4 的矿用井下光纤应急通讯系统的相应情况下的工作原理的描述，此处不再赘述。下面介绍另外两种情况下矿用井下光纤应急通讯系统的工作原理井上电话1作为与井下无源电话4通话的发起端井上人员拿起井上电话1的话筒，同时在数控系统上位机2的显示器上选择接通井下无源电话4的操作，操作电信号传递给程控交换模块，从程控交换模块传出的电信号传输到与被发起端井下无源电话4对应的光信号调制模块31，该光信号调制模块31将电信号转换成光信号，经过与被发起端井下无源电话4对应的光纤放大模块32放大的光信号依次经过与被发起端井下无源电话4对应的第一分路器5、光纤、与被发起端井下无源电话4对应的第二分路器6传输到与被发起端井下无源电话4对应的第二光信号解调模块44，该第二光信号解调模块44将光信号转换为电信号，电信号传输到与被发起端井下无源电话4对应的电压振铃模块42，该电压振铃模块42响铃，井下人员对着被发起端井下无源电话4讲话，该井下无源电话4传输出的声音光信号通过光纤传输到与被发起端井下无源电话4对应的第二分路器6，光信号依次经过光纤、与被发起端井下无源电话4对应的第一分路器5传输到与被发起端井下无源电话 4对应的第一解调模块，该第一解调模块将光信号转换成电信号，电信号传输到数控系统上位机2上，经过数控系统上位机2电信号传输到井上电话1，井上人员通过井上电话1就能听到被发起端井下无源电话4输出的声音；井下无源电话4之间的通讯井下人员对着发起端井下无源电话4说话，由该井下无源电话4传输出的声音光信号依次经过与发起端井下无源电话4对应的第二分路器6、 光纤、与发起端井下无源电话4对应的第一分路器5传输到与发起端井下无源电话4对应的第一光信号解调模块33，该第一光信号解调模块33将光信号转换成电信号，电信号传输到数控系统上位机2上，在数控系统上位机2的显示器上显示要接通的被发起端井下无源电话4的信息，井上人员在显示器上选择接通被发起端井下无源电话4的操作，操作电信号传递给程控交换模块，从程控交换模块传出的电信号传输到与被发起端井下无源电话4对应的光信号调制模块31，该光信号调制模块31将电信号转换成光信号，经过与被发起端井下无源电话4对应的光纤放大模块32光信号被放大，被放大后的光信号传输到与被发起端井下无源电话4对应的第一分路器5，从该第一分路器5传输出的光信号依次经过光纤、与被发起端井下无源电话4对应的第二分路器6传输到与被发起端井下无源电话4对应的电压振铃模块42，该电压振铃模块42响铃，井下人员对着与被发起端井下无源电话4对应的光纤话筒43讲话，声音光信号经过与被发起端井下无源电话4对应的第二分路器6、光纤、 与被发起端井下无源电话4对应的第一分路器5传输到与被发起端井下无源电话4对应的第一光信号解调模块33，该第一光信号解调模块33将光信号转换成电信号，电信号经过数控系统上位机2传输到程控交换模块，从程控交换模块传出的电信号经过与发起端井下无源电话4对应的光信号调制模块31被转换为光信号，光信号经过与发起端井下无源电话4 对应的光纤放大模块32放大后，依次经过与发起端井下无源电话4对应的第一分路器5、光纤、与发起端井下无源电话4对应的第二分路器6传输到与发起端井下无源电话4对应的第二光信号解调模块44，该第二光信号解调模块44将光信号转换成电信号，电信号传输到与发起端井下无源电话4对应的耳机模块41，井下人员可以通过与发起端井下无源电话4 对应的耳机模块41听到发起端井下无源电话4发出的声音。其中，井下无源电话4发出声音光信号的过程可参将上述描述，此处不再赘述。在上述实施例的基础上，进一步地，控制交换机3还可以包括一个录音模块，录音模块的一端与第一光信号解调模块33连接，录音模块的另一端与数控系统上位机2连接， 用于记录井下的实际声音情况。在上述实施例的基础上，进一步地，第二光信号解调模块44还可以包括电压判断电路，用于检测井下无源电话4的电压，并判断检测到的电压与预先设定的阈值的关系，若检测到的电压小于预先设定的阈值，则会报警，提醒工作人员更换电池。在上述实施例的基础上，进一步地，井下无源电话4设置有振铃指示装置，与电压振铃模块42连接，用于显示振铃画面。通过上面的描述，本实用新型提供的矿用井下光纤应急通讯系统可以应用在以下领域中1、紧急情况下井上、井下人员的通讯，紧急情况包括意外停电，矿井透水，瓦斯突出、爆炸、超标，塌陷；2、遇难仓之间的通讯避难仓与硐室之间，井上与避难仓、硐室之间，逃生路线上避难仓、硐室、井上之间的联系；3、井下无源电话4附近范围内的声音信号的收集；4、对各类信号M小时的录音，以备事后查询，作为事故原因探讨的技术支持；5、正常时的通讯与语音广播。本实用新型提供的矿用井下光纤应急通讯系统的效果如下多通道同时通讯、井上对井下可同时多人通讯、单芯光纤可传输多路电话、可以长距离传输不加中间站、自诊断线路通断、各通路同步录音、井下无源电话不需要额外供电、井下无源电话的话筒部分可24 小时检测录音。在建设本实用新型提供的矿用井下光纤应急通讯系统的实际施工过程中，应该注意下面的问题1、矿用井下的主井、副井、通风井内都铺设主光纤，主光纤与连接多个井下无源电话的光纤交叉，将在采掘面的出口处与主光纤连接的第一分路器做成光纤连接盒；2、在主井、副井、通风井内的主光纤上每隔一定距离分出一个光纤接线盒，用于增容；3、井下无源电话为壁挂式电话，外壳采用增强型聚酯、合金铝膜制作，防护等级达 IP65，安装在较低的位置，平时在必要的位置多准备几个，急用时可以在一些位置紧急切出一根光纤进行通讯。最后应说明的是以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解 其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。
权利要求1.一种矿用井下光纤应急通讯系统，其特征在于，包括井上子系统和井下子系统，所述井上子系统和所述井下子系统通过光纤连接；所述井上子系统包括依次串联的井上电话、数控系统上位机和控制交换机，所述数控系统上位机用于控制接通井下无源电话的通话的选择，所述控制交换机用于所述井上电话和所述井下无源电话之间语音信号的光电转换；所述井下子系统包括所述井下无源电话；其中，所述控制交换机包括光信号调制模块、光纤放大模块、第一光信号解调模块、激光光源，所述光信号调制模块与所述光纤放大模块串联，所述光纤放大模块与第一分路器连接，所述光信号调制模块与所述数控系统上位机连接，所述第一光信号解调模块的一端与所述数控系统上位机连接，所述第一光信号解调模块的另一端与所述第一分路器连接， 所述激光光源与所述第一分路器连接；所述井下无源电话包括第二光信号解调模块、耳机模块、电压振铃模块、光纤话筒，其中，所述光纤话筒与所述第二光信号解调模块分别与第二分路器连接，所述耳机模块与所述电压振铃模块分别与所述第二光信号解调模块连接。
2.根据权利要求1所述的矿用井下光纤应急通讯系统，其特征在于，所述光信号调制模块包括依次串联的音频驱动模块、调频模块、光源驱动模块；所述第一光信号解调模块包括依次串联的第一光电探测模块、第一滤波电路、第一放大电路；所述第二光信号解调模块包括依次串联的第二光电探测模块、第二滤波电路、第二放大电路。
3.根据权利要求2所述的矿用井下光纤应急通讯系统，其特征在于，所述井下子系统包括多个所述井下无源电话；所述控制交换机包括多个所述第一光信号解调模块、多个所述光信号调制模块、多个所述光纤放大模块、多个所述激光光源，其中所述井下子系统包括的所述井下无源电话的个数与所述控制交换机包括的所述第一光信号解调模块、所述光信号调制模块、所述光纤放大模块、所述激光光源的个数一样；所述控制交换机还包括一个程控交换模块，所述程控交换模块的一端与所有的所述光信号调制模块连接，所述程控交换模块的另一端与所述数控系统上位机连接，用于所述井下无源电话的通话选择。
4.根据权利要求3所述的矿用井下光纤应急通讯系统，其特征在于，所述控制交换机还包括一个录音模块，用于记录井下的实际声音情况，所述录音模块的一端与所述第一光信号解调模块连接，所述录音模块的另一端与所述数控系统上位机连接。
5.根据权利要求4所述的矿用井下光纤应急通讯系统，其特征在于，所述第二光信号解调模块还包括电压判断电路，用于检测所述井下无源电话的电压， 并判断检测到的电压与预先设定的阈值的关系。
6.根据权利要求5所述的矿用井下光纤应急通讯系统，其特征在于，所述井下无源电话设置有振铃指示装置，与所述电压振铃模块连接，用于显示振铃画面。
7.根据权利要求1所述的矿用井下光纤应急通讯系统，其特征在于，所述光纤两端都安装光纤快换接头。
专利摘要本实用新型提供一种矿用井下光纤应急通讯系统，该系统包括井上子系统和井下子系统，井上子系统和井下子系统通过光纤连接；井上子系统包括依次串联的井上电话、数控系统上位机和控制交换机，数控系统上位机用于接通井下无源电话的操作的选择，控制交换机用于井上电话和井下无源电话之间语音信号的光电转换；井下子系统包括井下无源电话。本实用新型提供的矿用井下光纤应急通讯系统采用光纤传输信号，意外停电和矿井透水、瓦斯突出、瓦斯爆炸、瓦斯超标、塌陷等紧急情况下，矿用井下光纤应急通讯系统仍然能够通畅运行。
文档编号E21F17/18GK202034985SQ20112014270
公开日2011年11月9日 申请日期2011年5月6日 优先权日2011年5月6日
发明者蒋文凤 申请人:蒋文凤