专利名称：利用铁轨传输信号的井下紧急搜救无线通讯系统的制作方法
技术领域：
本发明属于电子与信息领域中的无线通讯系统，特别是涉及一种利用铁轨传输信
号的井下紧急搜救无线通讯系统。
背景技术：
由于无线电波在矿井下不能得到很好的传播，特别是高频超高频无线信号在井下 的衰减十分严重，所以矿井下的通讯，无论是有线通讯或是无线通讯，都需要用到巷道内的 有效长导体作为电讯号的载体，例如架空电缆或其他线缆等，其系统一般要包含基站、中继 站、供电系统等，这些通讯方式的最大问题是一旦发生紧急情况如塌方等，很可能造成线 缆、中继站或供电系统被破坏，或发生故障以致无法传输数据，使得这些通讯系统的传输网 络遭到破坏，那么整个通讯系统也就瘫痪了，在紧急情况下就起不到搜救人员所需要的通 讯作用了。 虽然，低频甚低频无线电信号有利于穿透障碍物，所以如罗兰-C定位系统采用传 播衰减低的100千赫的低频频率，而美国军用奥米加定位系统采用约14千赫的甚低频频 率，信号能穿透水下几十米，美国TeleMag用于矿山通讯的TTE系统也采用甚低频通信，信 号可以穿透井下，但它们共有的缺点是所需的天线很长，发射功率很大，若工作于井下，则 需要专门布设笨重的天线，如TeleMag的TTE系统布设于井下的环状天线其直径竟达60英 尺，由于移动和携带不便，以至于在矿难时失去了实用价值。另外一个影响这类通讯设备使 用的原因是它们的价格都非常昂贵，难以为普通的矿井所接受。 因此，发明一种在矿难等极端情况下，不但不必依赖可能会遭到破坏的传输网络， 还能保证移动和携带方便、价格又能为普通矿井接受的通讯方法，以作为紧急情况下搜救 的通讯手段，将会有效加强现场的紧急搜救效果，使被困人员的生还几率得到明显提高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用铁轨传输信号的井下紧急搜救无线通讯系统，在 矿难等极端情况下，它不但不必依赖可能会遭到破坏的传输网络，还能保证移动和携带方 便，以作为紧急情况下搜救的通讯手段。为实现上述目的，本发明的技术解决方案是利用 铁轨传输信号的井下紧急搜救无线通讯系统，包括便携式无线通讯单元1和固定式无线通 讯台2以及作为固定式无线通讯台天线的井下铁轨3 ;便携式无线通讯单元随身携带于井
下人员身上，固定式无线通讯台安装在井外离井口不远处，固定式无线通讯台把在矿难时 不会如电缆线那样会断裂的铁轨作为天线；一旦发生紧急情况如塌方时，便携式无线通讯 单元可以很容易地把铁轨也作为其天线；一个固定式无线通讯台和多个便携式无线通讯单 元组成一个通讯系统。本发明的特征是利用铁轨作为传输电讯号的载体。
如果能既利用低频甚低频无线电信号有利于穿透障碍物的优点，而又能解决其所 需的天线很长的缺点，就能把低频甚低频通信应用于井下紧急搜救无线通讯。把铁轨作为 天线，对于低频甚低频来说，铁轨可作为足够长的天线；虽然矿井下的铁轨具有很小的接地阻抗，但对于低频甚低频的影响不是很大；在发生紧急情况如塌方时，其它传输网络会遭到破坏，而铁轨是不会断裂的，此时无线通讯系统照样能正常发挥作用。 本发明合理地选择了无线通信频率，即采用低频甚低频无线电频率，同时采用抗干扰较强的频率调制方式；井下便携式无线通讯单元使用磁棒作为内置天线，井外的固定式无线通讯台把在矿难时不会如电缆线那样会断裂的井下铁轨作为天线；同时通过加大固定式无线通讯台的发射功率和接收灵敏度，使得整个通讯系统在便携式无线通讯单元没有外接天线时就能达到较远的通讯距离；而一旦发生紧急情况如塌方时，又设计了巧妙的使用方法，可以很容易地把铁轨同时也作为便携式无线通讯单元的外接天线，此时井下的便携式无线通讯单元和设置在井口外不远处的固定式无线通讯台使用同一根铁轨传输信号，使得它们之间的信号传输更为直接，即使受到塌方的影响，低频甚低频无线电信号仍然能在被塌方包围的铁轨上传输很远，无线通讯也不会中断，从而保证了紧急情况时的通讯畅通。 当然，由于采用了低频甚低频无线电频率，即使采用了抗干扰较强的频率调制方式，仍然避免不了矿井下电机车等用电设备的电磁干扰，在工作场合下通讯质量并不高，但是在发生紧急情况时，用电设备是不工作的，此时的无线通讯不会受到影响，通讯质量得到明显的改善，故可以保证紧急情况时的通讯畅通；另外还由于采用低频甚低频无线电频率，使得频率调制度较小，通话时的语音频率范围较窄(比有线电话的频响略窄些)，实际使用时发现女声的高音成分有所损失，但一则井下一般都是男的，二则并不影响通话内容的理解，对于紧急搜救来说，这样的声音质量足够了，所以本发明可以很好地应用于井下紧急搜救时的无线通讯。 整个无线通讯系统类似于一个集群对讲机系统便携式无线通讯单元类似于对讲机，只是体积更小，耗电更少，它使用矿工所用的帽灯电池供电，而且设计于符合矿井下的本质安全标准；固定式无线通讯台类似于基地台，只是采用了铁轨作为天线，由于它安装在井外可以使用普通的电源供电；每个便携式无线通讯单元都有一个编码，固定式无线通讯台可以选择与某个便携式无线通讯单元通话或者同时呼叫全体便携式无线通讯单元；便携式无线通讯单元平时处于待机状态，耗电很少，一旦接收到呼叫信号即转入接收状态，按下通话按钮时则进入发射状态，和普通对讲机的使用方法相同；固定式无线通讯台的使用方法也与基地台相同，即整个井下紧急搜救无线通讯系统的使用方法与普通集群对讲机系统的使用方法相同。通讯信号采用频率调制方式，其发射频率为20 200KHz，波长为1. 5 15千米，调制度较小为士2KHz 士3KHz，为了使无线数据发送单元体积小巧，本发明采用比甚低频略高的低频频率的低端，具体实施例采用lOOKHz，波长为3千米，对于这个频段来说数千米长的铁轨是很理想的天线长度。 便携式无线通讯单元被设计成符合本质安全标准，以适合在井下工作，发射接收线圈即内置天线采用小型扁磁棒绕制以减小单元的体积，它还含有一根尾部焊接有一块能导电的小合金磁铁的外接天线，在紧急情况下可把外接天线拉出并把小合金磁铁吸附于铁轨上，这巧妙的使用方法让铁轨也成为便携式无线通讯单元的天线；对于几十千赫的低频甚低频无线电信号，波长长达数千米，接在数千米长的铁轨上铁轨就成为有效的发射接收天线，即使铁轨被井下塌方部分掩埋了，低频甚低频无线电信号亦能在被塌方包围的铁轨上传输很远，可以与平时就是采用铁轨作为天线的固定式无线通讯台很好地耦合，使被陷在井下的人员保持与地面人员的通讯联系，这是本发明可以工作在井下的主要原理。
本发明的有益效果是提供了一种利用铁轨传输信号的井下紧急搜救无线通讯系统，在矿难等极端情况下，它不但不必依赖于可能会遭到破坏的传输网络，还能保证移动和携带方便，可以作为紧急情况下搜救的通讯手段。本发明采用低频甚低频无线电信号，波长长达数千米，穿透障碍物的能力强，利用铁轨作为无线发射接收天线，在紧急情况下使被陷在井下的人员能保持与地面人员的通讯联系。本发明为井下被困人员提供了一种专业的紧急搜救无线通讯系统。 下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。
附图为本发明利用铁轨传输信号的井下紧急搜救无线通讯系统示意框图。
具体实施例方式
见附图本发明利用铁轨传输信号的井下紧急搜救无线通讯系统示意框图系统包括便携式无线通讯单元1和固定式无线通讯台2以及作为固定式无线通讯台天线的井下铁轨3 ;便携式无线通讯单元1随身携带于井下人员身上，固定式无线通讯台2安装在井外离井口不远处，固定式无线通讯台2把在矿难时不会如电缆线那样会断裂的铁轨3作为天线；
便携式无线通讯单元1的发射接收线圈即内置天线采用小型扁磁棒绕制以减小单元的体积，它还含有一根尾部焊接有一块能导电的小合金磁铁的外接天线，在紧急情况下可把外
接天线拉出并把小合金磁铁吸附于铁轨3上，让铁轨同时也成为便携式无线通讯单元的天线；一个固定式无线通讯台和多个便携式无线通讯单元组成一个通讯系统，整个井下紧急搜救无线通讯系统的使用方法与普通集群对讲机系统的使用方法相同。本发明的特征是利用铁轨作为传输电讯号的载体。 在井下工作的便携式无线通讯单元1被设计成符合GB3836. 4-2000规定的IIB类设备的本质安全标准。
权利要求
利用铁轨传输信号的井下紧急搜救无线通讯系统，包括便携式无线通讯单元1和固定式无线通讯台2以及作为固定式无线通讯台天线的井下铁轨3，便携式无线通讯单元随身携带于井下人员身上，固定式无线通讯台安装在井外离井口不远处，固定式无线通讯台把在矿难时不会如电缆线那样会断裂的铁轨作为天线，一旦发生紧急情况如塌方时，便携式无线通讯单元也把铁轨作为其天线；本发明的特征是利用铁轨作为传输电讯号的载体。
全文摘要
本发明属于电子与信息领域中的无线通讯系统，特别是涉及一种利用铁轨传输信号的井下紧急搜救无线通讯系统。本发明提供了一种利用铁轨传输信号的井下紧急搜救无线通讯系统，在矿难等极端情况下，它不但不必依赖于可能会遭到破坏的传输网络，还能保证移动和携带方便，可以作为紧急情况下搜救的通讯手段。本发明的特征是利用井下铁轨作为传输电讯号的载体。本发明采用低频甚低频无线电信号，波长长达数千米，穿透障碍物的能力强，利用铁轨作为无线发射接收天线，在紧急情况下使被陷在井下的人员能保持与地面人员的通讯联系。本发明为井下被困人员提供了一种专业的紧急搜救无线通讯系统。
文档编号H04B1/00GK101737081SQ20081007220
公开日2010年6月16日 申请日期2008年11月26日 优先权日2008年11月26日
发明者张亦翔, 张飞然 申请人:张飞然