专利名称：矿用phs无线通讯综合管理系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及信息技术领域，特别是集矿用小灵通通信系统功能与矿用人员管理系统功能于一体的矿用PHS (Personal Handyphone System个人手持电话)无线通讯综合管理系统。
背景技术：
我国作为世界最大的产煤国家，煤矿众多，安全事故频频发生。尽管国家非 常重视矿工的生命安全，监管力度也不断加强，但是因为技术方面和煤矿管理不 到位的原因，煤矿事故屡次的发生。随着科技的发展，具有井下人员考勤定位等功能的"煤矿井下作业人员管理 系统"应运而生，现有的这种监控系统通过无线电子标签识别技术将井下人员何 时入井、何时出井、在井下的位置等信息传递到井下分布的各个分站，再由分站 将数据传到井上监控中心进行数据分析处理。在正常安全生产时可做井下人员工 作管理系统使用， 一旦有险情发生时，可根据监控中心数据知道井下人员分布。但是现有的这种监控系统中存在的缺陷在于 一、监控系统中的人员管理子 系统不具备语音功能，无法实时通讯。正常工作时井上与井下、井下与井下只有 用有线矿用通讯系统联系， 一旦险情发生，有线通讯系统必定被损坏，造成通讯 中断，以至于井上知道井下情况，可是无法与井下人员取得及时联系，在事故发 生后无法进一步了解现场情况。二、不具备调度、电话会议、会议广播功能。对 于正常生产管理来说，功能有限；对于突发事件来说，不能群体疏散，不能处理疏散过程中遇到的突发问题。为解决无线通讯问题，目前已有企业把民用无线通讯系统进行技术改进，使之符合矿用产品行业标准，可在矿井下使用。如公开号为CN1946200,名称为"矿 用小灵通无线通讯系统"的专利申请，但该系统只解决了有线通讯、调度，电话 会议、会议广播问题，但不具备矿用人员管理系统所有功能。在实际应用中，要想达到合理、实用的管理效果和对突发事件及时、有效的 处理效果，就要安装"煤矿井下作业人员管理系统"和"矿用小灵通无线通讯系 统"这两个系统。但现有的这两个系统都是独立的系统，由不同的中心主机控制、线路和设备组成，成本很高，同时操作、维护很繁杂。 发明内容本发明为解决上述问题提供了一种集"煤矿井下作业人员管理系统"和"矿 用小灵通无线通讯系统"所有功能于一体的矿用PHS移动通讯综合管理系统，可 适应于爆炸性气体环境，并能大大降低系统成本。本发明技术方案如下矿用PHS无线通讯综合管理系统，其特征在于包括中心服务器、调度交换 机、矿用基站控制器、矿用基站、矿用小灵通手持设备和识别卡，所述中心服务 器通过调度交换机与矿用基站控制器连接，矿用基站控制器与矿用基站连接，所 述矿用基站分别连接有通信天线和定位天线，所述矿用基站通过通信天线与矿用 小灵通手持设备对接无线通讯信号，所述矿用基站通过定位天线与识别卡对接无 线通讯信号。所述中心服务器与调度交换机连接，所述调度交换机与矿用基站控制器连接。 所述调度交换机与矿用基站控制器通过光端机连接，光端机与矿用基站控制器连接，所述光端机为地面光端机。本系统可以设置有多个矿用基站控制器，而矿用基站控制器之间通过光纤或者矿用网线连接。所述矿用基站控制器的U口通过矿用信号线缆(两芯)与基站的U口连接。 所述中心服务器用于设备配置和对接数据，设备配置是根据调度交换机的模 块功能和模块位置来配置，对接是根据局向、链路数据、中继话路数据、号码分 析数据来配置，并控制调度交换机运行调度、电话会议、短信群发、处理矿用基 站上传的井下作业人员数据信息等功能；所述调度交换机可以提供语音程控交换 功能、CTI (Computer Tel印hony Integration计算机电话集成)功能、手机鉴 权功能、AB线与环路中继功能、短信功能和IP电话功能等，通过E1接口连接矿 用基站控制器；所述矿用基站控制器用于控制每一个蜂窝内的矿用基站；所述矿 用基站是指在有限的无线电覆盖区中，通过移动通信交换中心、通信天线与矿用 移动电话终端(矿用小灵通手持设备)之间进行信息传递的无线电收发信电台， 并通过定位天线自动感应识别卡，采集其数据后上传至中心服务器分析处理；所 述矿用小灵通手持设备用于本系统的局域无线通信和电信小灵通通信；所述识别 卡用于发射井下作业人员的标识信号。所述调度交换机是一台有线与无线通讯集成一体的交换单元，所述调度交换 机采用一体化单机架结构，包括MCU (Multi Control Unit多点控制单元)控制 单元、SLIC (Subscriber Line Interface Circuit用户线接口电路)模拟用户板、 RCTNM ( Ring Circuit Trunk Network)环路中继板，无线同步板。所述调度交 换机最大可以安装7个模拟用户板，完成包括馈电、振铃、状态控制、过压保护、 二/四线转换、编码/解码、内测/外测、极性倒换等功能(B0RSCHT)，最多扩展 224路PSTN (Public Switched Tel印hone Network公共交换电话网)接口，支 持调度交换机实现局域网内部的固话通信，召开电话会议，实现通话的强插强拆 等功能。本系统调度交换机最多提供4路E1接口和时钟同步板，其中每一个El 同时支持30路通话。所述MCU控制单元是系统的主处理机，包含两级处理机，系统最多可以配置 两块MCU控制单元，采用主备用工作方式，资源功能部分为负荷分担工作方式， 其主要功能如下-1) 提供与子处理机访问接口；2) 提供最多32M字节内存，用于程序和数据的存放；3) 提供16M字节FLASH,可以固化系统软件运行程序库等；4) 具有主用机运行时限器，备用机运行时限器；5) 支持对外部总线访问的校错及对时序告警的电路检测；6) 支持与业务台通信网口，话务台通信网口；7) 提供电话业务所要求的双音、多频、FSK、多方会议记发器；8) 提供大容量无阻塞交换网络；9) 管理模拟或数字用户板；管理环路中继接口；10) 提供4路E1接口；11) 提供30种基本信号音和提示语音，提供32路新业务提示语音播放通道;12) 提供3级时钟功能。所述SLIC模拟用户板每板32路，完成包括馈电、振铃、状态控制、过压保 护、二/四线转换、编码/解码、内测/外测、极性倒换等功能(B0RSCHT)。系统根 据需要配置数量。所述RCTNM板为系统提供32路模拟中继用户电路接口 ，是模拟中继线至PCM 公共通道的接口'适用于用户交换机(PABX)、专用交换机(PBX)等。环路接口电路实现外线对接口电路的馈电、振铃检测、反极检测，内部模块完成进程音监控、 摘挂机控制、数模转换、过压保护等功能。指示灯为红色时表示偶数路占用；为 绿色时表示奇数路占用，为黄色时表示两路均占用。系统根据需要配置多块，和 SLIC处于同一种板位。所述无线同歩板用于实现整个系统在同一时钟信号下同步运行。当调度交换 机在开机或者重启时，起始相位同步端触发脉冲触发。(如果没有这个脉冲触发信 号，设备则自己定义一个起始位。)所述矿用基站控制器用于完成矿用基站和交换机之间的协议转换和数据传 输，在网络协议的物理层符合G.703、 G704标准，网络层遵守Q.931协议规程， 通过El接口与调度交换机连接，接受从调度交换机传来的4路El基群信号。所述矿用基站控制器还用于话路集团控制，及通过调度交换机向本地交换局 发送信号，通过U口与矿用基站连接，所述矿用基站控制器从调度交换机连接的 无线同步板中提取时钟，然后把时钟传给所有的矿用基站，使所有的矿用基站同 步工作。所述矿用基站控制器包括基站控制器电路板、光端机电路板、电源、 RS232-RS422码转，所述电源单独安装在一个独立的防爆箱内，基站控制器电路 板、光端机电路板、RS232-RS422码转安装在另一个独立的防爆箱内，电源通过 矿用电缆线与基站控制器电路板、光端机电路板相连，基站控制器电路板与光端 机电路板通过双绞线或者同轴电缆连接，所有接线都在防爆箱内部，均不可见。所述基站控制器电路板包括中心处理机模块(CPM)、控制模块(CTL)、 U接 口模块(UIM)、 DSP模块、电源模块(PM),中心处理机模块提供对矿用基站控制 器的硬件操作管理、软件信令处理、提供系统增值服务功能等；控制模块具有时 钟生成、时钟分频以及时钟同步功能，可通过E1线与调度交换机实现时钟同步， 以及通过U口线与矿用基站实现同步，提供矿用基站线路同步时钟；具有数字交 换功能，可灵活地对U口话音、信令与数字中继芯片的各个时隙上的话音、信令 进行相应交换,具有信令控制功能，提供8路HDLC(High Level Data Link Control) 控制，完成通信过程中需要的Q.921 、Q.931等协议;U接口模块通过ISDN的BRI (基 本速率接口)与所控制的矿用基站进行外部通信；DSP模块完成ADPCM/PCM语音编 码转换和DTMF的产生；电源将井下矿用电源转换为DC96V和DC48V,给基站控制 器电路板和光端机电路板供电,基站控制器电路板通过ISDN信号向矿用基站供电并传输信号。所述光端机电路板用于El信号和同步信号与光信号之间的转换，按功能可分 为2/8复合单元、编解码单元、公务单元、监控系统、二次电源五部分，其中 2/8复合单元、编解码单元、二次电源为基本组成部分，实现从最多4个2048kbit/s 的信号到激光信号的可逆转换，所述光端机电路板最多可通过4个标准G. 703信 号。所述RS232-RS422码转用于转换同步信号的信号类型。所述矿用基站是矿用基站控制器的配接设备，所述矿用基站通过ISDN协议进 行数据传输与电源供应，所述矿用基站包括基站基带板、基站远供板、射频模块(RF模块)、识别卡数据采集模块，所述基站基带板、基站远供板、射频模块、 识别卡数据采集模块均安装在一个防爆箱内；所述基站基带板将采集到的识别卡 数据、矿用小灵通无线信号， 一起复用到小灵通系统的通信链路上，通过基站远 供板的U 口上传至矿用基站控制器；所述基站远供板用于接收矿用基站控制器的 ISDN信号，并将信号和电源分离出来，将信号传输至基站基带板，将电源变换成 不同电压，分别传输至射频模块、识别卡数据采集模块、基站基带板供电与识别 卡数据采集模块；所述射频模块接收接收通信天线传来的无线通讯信号，经处理 后，将数据传送至基站基带板，所述通信天线接收的矿用小灵通手持设备的无线 信号经过射频模块、基站基带板处理后，上传至矿用基站控制器；所述识别卡数 据采集模块轮循所有的定位天线,将采集到的数据存储在该模块的外部存储器中， 等待中心服务器的轮循信号；所述射频模块与通信天线通过50Q矿用同轴电缆连 接，识别卡数据采集模块与定位天线通过矿用信号电缆(4芯)连接。无线通讯过程中，矿用小灵通无线信号通过通信天线进入RF模块，经RF模 块处理后，将数据传送至基站基带板，由基站基带板对小灵通无线信号进行存储、 分析、处理后再传送至基站远供板，再由基站远供板将信号调制到ISDN线路上传 输给矿用基站控制器；在识别卡数据采集方面，识别卡无线信号被定位天线的射 频头接收后，在定位天线的主控单元里面暂存；识别卡数据采集模块轮循所有的 定位天线；定位天线收到轮循信号后，以RS485方式将暂存的的数据传输给识别 卡数据采集模块。所述定位天线包括有主控单元、信号转换模块和射频头，主控单元与信号转 换模块之间通过串口传输信号；所述定位天线安装在矿用基站外部，射频头用于接收识别卡的信息，射频头将接收到的信息经过主控单元暂存，通过串口以 TTL232电平信号方式进入信号转换模块，再经过处理信号模块转换成RS485信 号，以RS485方式将暂存的数据传输给识别卡数据采集模块；所述RS485信号在 连接定位天线和基站的矿用信号电缆中传输，距离最远能达到1000米，整个系统 最多可以容纳4096个定位天线比现有的矿用人员系统覆盖范围更广。所述矿用小灵通手持设备因为处在具有爆炸性气体的环境中，与市面的普通 个人手持电话有所不同，所以其外壳及电池都要较严格的要求，不仅要能实现本 系统信号覆盖范围内的无线通信还能实现公网通信，防爆型式为本质安全型，外 壳采用ABS材料，具有阻燃，防止静电等功能，电池通过安标检验。所述识别卡包括嵌入式CPU、射频芯片和电源控制单元，其调制方式采用 GFSK方式，采用先进的省电算法，用280毫安时的电池可有效工作2年，并釆 用RFID识别技术，减少碰撞从而减少漏读、误读现象。井下作业人员佩戴该卡， 通过矿用基站的定位天线就可以识别该人员的位置和经过该点时的时间。本发明的有益效果如下该发明综合了矿用小灵通通信系统的功能和人员定位系统的功能，既能在监 控室査询每一名工作人员的位置，又能及时实现无线通信；监控中心的无线调度 交换机能接入固话，通过中心主机的控制，召开电话会议，使用方便，高效；在平时工作室保证信息传递的畅通，在紧急情况发生时，可以很好的组织人员疏散与撤离；整个设计的单板固定在防爆箱里面，结构简洁，接线方便；有线连接通 过电缆与光纤传输，距离较远，易扩展，覆盖范围广；既能完成无线通信，又能 实现人员定位，降低了硬件成本，减少了硬件方面的故障，减少了日常维护工作 量。
图l为本发明的结构示意图 图2为本发明的系统结构示意图 图3为本发明调度交换机的结构示意图 图4为本发明基站控制器的结构示意图 图5为本发明基站控制器的模块示意图 图6为本发明基站的模块示意图 图7为本发明基站的结构示意8为本发明识别卡电路的结构示意9为定位天线结构示意图具体实施方式
如图l-2所示，矿用PHS无线通讯综合管理系统，包括中心服务器、调度交 换机、矿用基站控制器、矿用基站、矿用小灵通手持设备和识别卡，所述中心服 务器通过调度交换机与矿用基站控制器连接，矿用基站控制器与矿用基站连接， 所述矿用基站分别连接有通信天线和定位天线，所述矿用基站通过通信天线与矿 用小灵通手持设备对接无线通讯信号，所述矿用基站通过定位天线与识别卡对接 无线通讯信号。本系统分为井上设备部分和井下设备部分，井上设备包括包括 中心服务器、调度交换机、打印机、地面交换机、固话、UPS电源等；井下设备 包括矿用基站控制器、矿用基站、通讯天线、矿用小灵通手持设备、定位天线、 识别卡等；矿用小灵通无线通讯系统的功能由中心服务器、调度交换机、矿用 基站控制器、矿用基站、通信天线、矿用小灵通手持设备完成；井下作业人员管 理系统的功能主要由中心服务器、调度交换机、矿用基站控制器、矿用基站、定 位天线、识别卡完成，所有的有线通讯链路采用信号复用技术用同一线缆传输； 电源供给采用矿用基站控制器集中远供。所述中心服务器与调度交换机之间通过网线连接。所述调度交换机与矿用基站控制器通过双绞线或矿用电缆连接，当调度交换 机E1 口与矿用基站控制器E1 口距离在100米之内可通过1根(两对双绞线)矿 用通信线缆连接，当在距离大于100米的情况时，所述调度交换机须通过地面El 光端机与矿用基站控制器连接，调度交换机与El光端机可通过两对双绞线或者两 根75Q同轴电缆连接。地面El光端机与矿用基站控制器通过光纤连接。本系统可以设置有多个矿用基站控制器，而矿用基站控制器之间通过光纤或 者矿用网线连接。所述矿用基站控制器的U口通过矿用信号线缆(两芯)与基站的U口连接。 所述中心服务器用于设备配置和对接数据，设备配置是根据调度交换机的模 块功能和模块位置来配置，对接是根据局向、链路数据、中继话路数据、号码分 析数据来配置，并控制调度交换机运行调度、电话会议、短信群发、处理矿用基 站上传的井下作业人员数据信息等功能；所述调度交换机可以提供语音程控交换 功能、CTI (Computer Tel印hony Integration计算机电话集成)功能、手机鉴权功能、AB线与环路中继功能、短信功能和IP电话功能等，通过E1接口连接矿 用基站控制器；所述矿用基站控制器用于控制每一个蜂窝内的矿用基站；所述矿 用基站是指在有限的无线电覆盖区中，通过移动通信交换中心、通信天线与矿用 移动电话终端(矿用小灵通手持设备)之间进行信息传递的无线电收发信电台， 并通过定位天线自动感应识别卡，采集其数据后上传至中心服务器分析处理；所 述矿用小灵通手持设备用于本系统的局域无线通信和电信小灵通通信；所述识别 卡用于发射井下作业人员的标识信号。如图3所示，所述调度交换机是一台有线与无线通讯集成一体的交换单元， 所述调度交换机采用一体化单机架结构，包括MCU (Multi Control Unit多点控 制单元)控制单元、SLIC (Subscriber Line Interface Circuit用户线接口电 路)模拟用户板、RCTNM ( Ring Circuit Trunk Network)环路中继板，无线同步 板。所述调度交换机最大可以安装7个模拟用户板，完成包括馈电、振铃、状态 控制、过压保护、二/四线转换、编码/解码、内测/外测、极性倒换等功能(BORSCHT), 最多扩展224路PSTN (Public Switched Tel印hone Network公共交换电话网) 接口，支持调度交换机实现局域网内部的固话通信，召开电话会议，实现通话的 强插强拆等功能。本系统调度交换机最多提供4路El接口和时钟同步板，其中每 一个E1同时支持30路通话。所述MCU控制单元是系统的主处理机，包含两级处理机，系统最多可以配置 两块MCU控制单元，采用主备用工作方式，资源功能部分为负荷分担工作方式， 其主要功能如下-1) 提供与子处理机访问接口；2) 提供最多32M字节内存，用于程序和数据的存放；3) 提供16M字节FLASH,可以固化系统软件运行程序库等；4) 具有主用机运行时限器，备用机运行时限器；5) 支持对外部总线访问的校错及对时序告警的电路检测；6) 支持与业务台通信网口，话务台通信网口；7) 提供电话业务所要求的双音、多频、FSK、多方会议记发器；8) 提供大容量无阻塞交换网络；9) 管理模拟或数字用户板；管理环路中继接口；10) 提供4路E1接口；11) 提供30种基本信号音和提示语音，提供32路新业务提示语音播放通道；12) 提供3级时钟功能。所述SLIC模拟用户板每板32路，完成包括馈电、振铃、状态控制、过压保 护、二/四线转换、编码/解码、内测/外测、极性倒换等功能(B0RSCHT)。系统根 据需要配置数量。所述RCTNM板为系统提供32路模拟中继用户电路接口 ，是模拟中继线至PdM 公共通道的接口，适用于用户交换机(PABX)、专用交换机(PBX)等。环路接口电路 实现外线对接口电路的馈电、振铃检测、反极检测，内部模块完成进程音监控、 摘挂机控制、数模转换、过压保护等功能。指示灯为红色时表示偶数路占用；为 绿色时表示奇数路占用，为黄色时表示两路均占用。系统根据需要配置多块，和 SLIC处于同一种板位。所述无线同步板用于实现整个系统在同一时钟信号下同步运行。当调度交换 机在开机或者重启时，起始相位同步端触发脉冲触发。(如果没有这个脉冲触发信 号，设备则自己定义一个起始位。)如图4-5所示，所述矿用基站控制器用于完成矿用基站和交换机之间的协议 转换和数据传输，在网络协议的物理层符合G703、 G704标准，网络层遵守Q.931 协议规程，通过E1接口与调度交换机连接，接受从调度交换机传来的4路E1基 群信号。所述矿用基站控制器还用于话路集团控制，及通过调度交换机向本地交换局 发送信号，通过U口与矿用基站连接，所述矿用基站控制器从调度交换机连接的 无线同步板中提取时钟，然后把时钟传给所有的矿用基站，使所有的矿用基站同 步工作。所述矿用基站控制器包括基站控制器电路板、光端机电路板、电源、 RS232-RS422码转，所述电源单独安装在一个独立的防爆箱内，基站控制器电路 板、光端机电路板、RS232-RS422码转安装在另一个独立的防爆箱内，电源通过 矿用电缆线与基站控制器电路板、光端机电路板相连，基站控制器电路板与光端 机电路板通过双绞线或者同轴电缆连接，所有接线都在防爆箱内部，均不可见。所述基站控制器电路板包括中心处理机模块(CPM)、控制模块(CTL)、 U接 口模块(UM)、 DSP模块、电源模块(PM)，中心处理机模块提供对矿用基站控制 器的硬件操作管理、软件信令处理、提供系统增值服务功能等；控制模块具有时钟生成、时钟分频以及时钟同步功能，可通过E1线与调度交换机实现时钟同步， 以及通过U口线与矿用基站实现同步，提供矿用基站线路同步时钟；具有数字交 换功能，可灵活地对U口话音、信令与数字中继芯片的各个时隙上的话音、信令 进行相应交换，具有信令控制功能，提供8路HDLC(High Level Data Link Control) 控制，完成通信过程中需要的Q.921 、Q.931等协议;U接口模块通过ISDN的BRI (基 本速率接口)与所控制的矿用基站进行外部通信；DSP模块完成ADPCM/PCM语音编 码转换和DTMF的产生；电源将井下矿用电源转换为DC96V和DC48V，给基站控制 器电路板和光端机电路板供电，基站控制器电路板通过ISDN信号向矿用基站供电 并传输信号。所述光端机电路板用于El信号和同步信号与光信号之间的转换，按功能可分 为2/8复合单元、编解码单元、公务单元、监控系统、二次电源五部分，其中 2/8复合单元、编解码单元、二次电源为基本组成部分，实现从最多4个2048kbit/s 的信号到激光信号的可逆转换，所述光端机电路板最多可通过4个标准G. 703信 号。所述RS232-RS422码转用于转换同步信号的信号类型。如图2所示，井上光端机1将调度交换机的4路El信号和同步信号转换成光 信号；所述矿用基站控制器2中的光端机电路板将井上光端机1发送的光信号转 化为4路El信号和同步信号;将其中的一路El信号发送至本基站控制器电路板， 同步信号通过RS232-RS485码转供给本基站控制器电路板;其余3路El信号和同 步信号通过本基站控制器中的另一个光端机电路板转换为光信号级联到下一个矿 用基站控制器3。如图6-7所示，所述矿用基站用于完成PHS协议与ISDN协议之间的协议转换 和采集识别卡信息，所述矿用基站由矿用基站控制器传递信号和电源馈电，信号 通过所述矿用基站的射频调制波发射，与矿用小灵通手持设备构成无线链路。在 无线方面提供RCRSTD-28空中接口，本基站配置1C3T (1个控制信道，3个话 务信道)；并自动采集定位天线所感应到的识别卡标示信号。所述矿用基站包括基 站基带板、基站远供板、射频模块(RF模块)、识别卡数据采集模块，所述基站 基带板、基站远供板、射频模块、识别卡数据采集模块均安装在一个防爆箱内； 所述RF模块接收接收通信天线传来的无线通讯信号，经处理后，将数据传送至基 站基带板；所述基站远供板用于接收矿用基站控制器的ISDN信号，并将信号和电源分离出来，将信号传输至基站基带板，将电源变换成不同电压，分别传输至射频模块、识别卡数据采集模块、基站基带板供电与识别卡数据采集模块；所述基 站远供板用于接收矿用基站控制器的ISDN信号，并将信号和电源分离出来，将信 号传输至基站基带板，将电源变换成不同电压，分别传输至射频模块、识别卡数 据采集模块、基站基带板与识别卡数据采集模块；所述识别卡数据采集模块轮循所有的定位天线，将采集到的数据存储在该模块的外部存储器中，等待中心服务 器的轮循信号；所述通信天线接收的矿用小灵通手持设备的无线信号经过射频模 块、基站基带板处理后，上传至矿用基站控制器。所述RF模块与通信天线通过50Q矿用同轴电缆连接，识别卡数据采集模块 与定位天线通过矿用信号电缆(4芯)连接。如图9所示，所述定位天线包括有主控单元、信号转换模块和射频头，主控 单元与信号转换模块之间通过串口传输信号;所述定位天线安装在矿用基站外部， 射频头用于接收识别卡的信息，射频头将接收到的信息经过主控单元暂存，通过 串口以TTL232电平信号方式进入信号转换模块，再经过处理信号模块转换成 RS485信号，RS485信号通过RS485信号线路将暂存的数据传输给识别卡数据采 集模块；所述RS485信号在连接定位天线和基站的矿用信号电缆中传输，距离最 远能达到1000米，整个系统最多可以容纳4096个定位天线比现有的矿用人员系 统覆盖范围更广。所述矿用小灵通手持设备因为处在具有爆炸性气体的环境中，与市面的普通 个人手持电话有所不同，所以其外壳及电池都要较严格的要求，不仅要能实现本 系统信号覆盖范围内的无线通信还能实现公网通信，防爆型式为本质安全型，外 壳采用ABS材料，具有阻燃，防止静电等功能，电池通过安标检验。如图8所示，所述识别卡包括嵌入式CPU、射频芯片和电源控制单元，其调 制方式采用GFSK方式，工作频率是(2. 46±0.05) GHz,功率1毫瓦所以对人 体辐射无伤害。釆用先进的省电算法，用280毫安时的电池可有效工作2年，并 采用RFID识别技术，减少碰撞从而减少漏读、误读现象。井下作业人员佩戴该卡， 通过矿用基站的定位天线就可以识别该人员的位置和经过该点时的时间。
权利要求
1、矿用PHS无线通讯综合管理系统，其特征在于包括中心服务器、调度交换机、矿用基站控制器、矿用基站、矿用小灵通手持设备和识别卡，所述中心服务器通过调度交换机与矿用基站控制器连接，矿用基站控制器与矿用基站连接，所述矿用基站分别连接有通信天线和定位天线，所述矿用基站通过通信天线与矿用小灵通手持设备对接无线通讯信号，所述矿用基站通过定位天线与识别卡对接无线通讯信号。
2、 根据权利要求1所述矿用PHS无线通讯综合管理系统，其特征在于所述中心服务器与调度交换机之间通过网线连接，所述调度交换机El 口与矿用基站控 制器El 口通过双绞线或矿用电缆连接;所述调度交换机与矿用基站控制器也可通 过光端机连接，调度交换机与El光端机通过双绞线或同轴电缆连接，El光端机 与矿用基站控制器通过光纤连接，所述光端机为地面光端机；所述矿用基站控制 器的U 口通过矿用信号线缆与基站的U 口连接。
3、 根据权利要求1所述矿用PHS无线通讯综合管理系统，其特征在于所述 中心服务器用于设备配置和对接数据，设备配置是根据调度交换机的模块功能和 模块位置来配置，对接是根据局向、链路数据、中继话路数据、号码分析数据来 配置；所述调度交换机提供语音程控交换功能、CTI功能、手机鉴权功能、AB线 与环路中继功能、短信功能和IP电话功能，通过El接口连接矿用基站控制器； 所述矿用基站控制器用于控制每一个蜂窝内的矿用基站；所述矿用基站是通过移动通信交换中心、通信天线与矿用移动电话终端之间进行信息传递的无线电收发 信电台，并通过定位天线自动感应识别卡，采集其数据后上传至中心服务器分析处理；所述矿用小灵通手持设备用于局域无线通信和电信小灵通通信；所述识别卡用于发射井下作业人员的标识信号。
4、 根据权利要求1所述矿用PHS无线通讯综合管理系统，其特征在于所述调度交换机是一台有线与无线通讯集成一体的交换单元，采用一体化单机架结构，包括MCU控制单元、SLIC模拟用户板、RCTNM环路中继板，无线同步板； 所述MCU控制单元是系统的主处理机，包含两级处理机；所述SLIC模拟用户板 每板32路，用于馈电、振铃、状态控制、过压保护、二/四线转换、编码/解码、 内测/外测、极性倒换，系统根据需要配置数量；所述RCTNM板为系统提供32路模拟中继用户电路接口，是模拟中继线至PCM公共通道的接口，系统根据需 要配置多块，和SLIC处于同一种板位；所述无线同步板用于实现系统在同一时 钟信号下同步运行。
5、 根据权利要求1所述矿用PHS无线通讯综合管理系统，其特征在于所述 基站控制器用于完成基站和交换机之间的协议转换，包括基站控制器电路板、光 端机电路板、电源、RS232-RS422码转，所述电源单独安装在一个防爆箱内，基 站控制器电路板、光端机电路板、RS232-RS422码转安装在一个防爆箱内，电源 通过矿用电缆线与基站控制器电路板、光端机电路板连接，基站控制器电路板与 光端机电路板通过双绞线连接，所有接线都在防爆箱内部；所述矿用基站控制器 用于完成矿用基站和交换机之间的协议转换和数据传输，通过El接口与调度交 换机连接，接受从调度交换机传来的4路El基群信号；所述矿用基站控制器还 用于话路集团控制，及通过调度交换机向本地交换局发送信号，通过U口与矿用 基站连接，矿用基站控制器从调度交换机连接的无线同步板中提取时钟，然后把 时钟传给所有的矿用基站，使所有的矿用基站同步工作。
6、 根据权利要求5所述矿用ras无线通讯综合管理系统，其特征在于所述 矿用基站控制器包括基站控制器电路板、光端机电路板、电源、RS232-RS422码 转，所述电源单独安装在一个独立的防爆箱内，基站控制器电路板、光端机电路 板、RS232-RS422码转安装在另一个独立的防爆箱内，电源通过矿用电缆线与基 站控制器电路板、光端机电路板连接，基站控制器电路板与光端机电路板通过双 绞线或者同轴电缆连接，所有接线都在防爆箱内部，均不可见；所述基站控制器 电路板包括中心处理机模块、控制模块、U接口模块、DSP模块、电源模块，中心 处理机模块提供对矿用基站控制器的硬件操作管理、软件信令处理、提供系统增 值服务功能等，控制模块具有时钟生成、时钟分频以及时钟同步功能，通过El 线与调度交换机实现时钟同步，以及通过U口线与矿用基站实现同步，提供矿用 基站线路同步时钟；U接口模块通过ISDN的BRI与所控制的矿用基站进行外部通 信；DSP模块完成ADPCM/PCM语音编码转换和DTMF的产生；电源将井下矿用电源 转换为DC96V和DC48V,给基站控制器电路板和光端机电路板供电，基站控制器 电路板通过ISDN信号向矿用基站供电并传输信号；所述光端机电路板用于El信 号和同步信号与光信号之间的转换；所述RS232-RS422码转用于转换同步信号的 信号类型。
7、 根据权利要求1所述矿用PHS无线通讯综合管理系统，其特征在于所述矿用基站是矿用基站控制器的配接设备，所述矿用基站通过ISDN协议进行数 据传输与电源供应，所述矿用基站包括基站基带板、基站远供板、射频模块(RF 模块)、识别卡数据采集模块，所述基站基带板、基站远供板、射频模块、识别卡 数据采集模块均安装在一个防爆箱内；所述基站基带板将采集到的识别卡数据、 矿用小灵通无线信号， 一起复用到小灵通系统的通信链路上，通过基站远供板的 U 口上传至矿用基站控制器；所述基站远供板用于接收矿用基站控制器的ISDN信 号，并将信号和电源分离出来，将信号传输至基站基带板，将电源变换成不同电 压，分别传输至射频模块、识别卡数据采集模块、基站基带板供电与识别卡数据 采集模块；所述射频模块接收接收通信天线传来的无线通讯信号，经处理后，将 数据传送至基站基带板，所述通信天线接收的矿用小灵通手持设备的无线信号经 过射频模块、基站基带板处理后，上传至矿用基站控制器；所述识别卡数据采集 模块轮循所有的定位天线，将采集到的数据存储在该模块的外部存储器中，等待 中心服务器的轮循信号；所述射频模块与通信天线通过50Q矿用同轴电缆连接， 识别卡数据采集模块与定位天线通过矿用信号电缆(4芯)连接；在无线通讯过程中，矿用小灵通无线信号通过通信天线进入RF模块，经RF模块处理后，将数据传送至基站基带板，由基站基带板对小灵通无线信号进行存储、分析、处理后再传送至基站远供板，再由基站远供板将信号调制到ISDN线路上传输给矿用基站控 制器；在识别卡数据采集方面，识别卡无线信号被定位天线的射频头接收后，在 定位天线的主控单元里面暂存；识别卡数据采集模块轮循所有的定位天线；定位 天线收到轮循信号后，以RS485方式将暂存的的数据传输给识别卡数据采集模块。
8、 根据权利要求1或7所述矿用PHS无线通讯综合管理系统，其特征在于 所述定位天线包括有主控单元、信号转换模块和射频头，主控单元与信号转换模 块之间通过串口传输信号；所述定位天线安装在矿用基站外部，射频头用于接收 识别卡的信息，射频头将接收到的信息经过主控单元暂存，通过串口以TTL232 电平信号方式进入信号转换模块，再经过处理信号模块转换成RS485信号，以 RS485方式将暂存的数据传输给识别卡数据采集模块。
9、 根据权利要求1所述矿用PHS无线通讯综合管理系统，其特征在于所述 矿用小灵通手持设备的外壳采用ABS材料。
10、 根据权利要求1所述矿用PHS无线通讯综合管理系统，其特征在于所述识别卡包括嵌入式CPU、射频芯片和电源控制单元，其调制方式采用GFSK方 式，井下作业人员佩戴该卡，通过矿用基站的定位天线就可以识别该人员的位置 和经过该位置点时的时间。
全文摘要
本发明公开了矿用PHS无线通讯综合管理系统，包括中心服务器、调度交换机、基站控制器、基站、矿用小灵通手持设备和识别卡，所述中心服务器通过调度交换机与基站控制器连接，基站控制器与基站连接，所述基站分别连接有通信天线和定位天线，所述基站通过通信天线接收矿用小灵通手持设备的无线通信信号，所述基站通过定位天线采集识别卡的信号；该发明综合了矿用小灵通通信系统的功能和人员定位系统的功能，既能在监控室查询每一名工作人员的位置，又能实现无线通信，使用方便，高效；在紧急情况发生时，可以很好的组织人员疏散与撤离；整个设计的单板固定在防爆箱内，结构简洁，接线方便，降低了硬件成本，减少了硬件故障，减少了日常维护工作量。
文档编号H04W4/12GK101404695SQ20081004621
公开日2009年4月8日 申请日期2008年10月6日 优先权日2008年10月6日
发明者夏秋航, 宽 徐, 杨晓东, 罗康林 申请人:四川天壹科技发展有限公司