专利名称：隧道应急通信系统及方法
技术领域：
本发明涉及通信领域，尤其涉及一种隧道应急通信系统及方法。
背景技术：
隧道应急通信系统是一种专用通信系统，隧道紧急情况下，现场人员可以第一时间向机房值班员发出救助。现场人员通过现场的通话终端向控制中心发出呼叫、报告事故或提出救助，从而使控制中心能根据所获得的信息迅速、及时地进行应急救援处理，最大限度地减小生命财广损失。现有的交通应急通信中，常用的有铁路区间通话柱系统和高速公路应急电话系统。铁路区间通话柱系统，可以提供多个终端，但各个终端共线，提供的信息一样，不能提供定位功能，而且需要使用人员携带通话终端。高速公路应急电话系统终端需要通过就近取电才可实现通信。因在铁路隧道内取电较困难，火灾时，隧道内将会切断电源，所以不易实现。另外，铁路隧道内环境特殊，过火车时隧道内空气压力会发生较大变化，易对没有经过特殊防护处理的通话终端造成损坏。为实现隧道特殊环境的应急通信，因此需要开发一种新的隧道应急通信系统以解决上述问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题之一是需要提供一种能够适应隧道特殊环境，解决供电问题的隧道应急通信系统。为了解决上述技术问题，本发明提供了一种隧道应急通信系统，所述系统包括通信现场设备、中心控制设备和传输电缆，其中，所述通信现场设备，其包括至少一个通话终端，通过触发所述通话终端的通话按键，向所述中心控制设备发出紧急呼叫；所述中心控制设备，其包括管理终端、主机和值班机，所述主机控制所述值班机与所述通话终端建立通信并记录其通信数据，所述管理终端对所述通信数据进行处理；所述中心控制设备中的主机通过所述传输电缆对所述通信现场设备进行集中供电。在一个实施例中，还包括通信区间设备，所述通信区间设备通过所述传输电缆接入至所述通信现场设备和中心控制设备之间，其中所述通信区间设备包括中继器。在一个实施例中，还包括:远端模块，其作为通信区间设备之一通过所述传输电缆接入至所述通信现场设备和中心控制设备之间，以及所述中心控制设备的主机进一步包括与所述远端模块相关联的局端模块，所述远端模块与所述局端模块通过协作以实现信号远距离传输。在一个实施例中，所述通话终端包括通话电路、面板、采用有色合金和不锈钢材质制成的机壳和门盖。在一个实施例中，在所述面板上设置有扬声器、一键式通话按键和话筒。在一个实施例中，所述通话电路包括控制电路、信号发送电路、信号接收电路、供电电路、保护电路和接口电路，所述通话终端通过所述信号发送电路和信号接收电路与所述值班机进行全双工通话。在一个实施例中，所述通话电路中的信号发送电路向所述主机的信号接收电路发送含有所述通话终端编号的编码信号；所述主机的信号接收电路根据接收到的编码信号确定所述通话终端的地理位置。在一个实施例中，在多路通话终端向所述中心控制设备发出紧急呼叫时，所述主机按照通话终端呼叫的先后顺序分别控制各通话终端与所述值班机进行通信。在一个实施例中，还包括录音板卡，所述管理终端根据所述通信数据建立系统数据库，以及配合所述录音板卡对所述值班机与所述通话终端之间的通信进行录音保存。根据本发明的另一方面，还提供了一种隧道应急通信方法，包括:通过触发通信现场设备中至少一个通话终端的通话按键，向中心控制设备发出紧急呼叫；所述中心控制设备的主机控制所述中心控制设备的值班机与所述通话终端建立通信并记录其通信数据，所述中心控制设备的管理终端对所述通信数据进行处理；所述中心控制设备中的主机通过传输电缆对所述通信现场设备进行集中供电。与现有技术相比，本发明的一个或多个实施例可以具有如下优点:(I)本发明系统的中心控制设备通过传输电缆对通信现场设备进行集中供电，解决了隧道环境取电较困难的问题。(2)现场人员通过触发隧道内通信现场设备的通话终端的一键式通话按键，即可与中心控制设备建立通信进而发出呼叫、报告事故或提出救助，具有操作方便，不易损坏，成本较低的优点。(3)本发明系统的中心控制设备通过解析含有通话终端编号的编码信息能够定位隧道现场呼叫通话终端的位置，从而使控制中心能根据所获得的信息迅速、及时地进行应急救援处理，最大限度地减小生命财产损失。(4)系统通信现场设备具有很高的防护等级，从而能够适应隧道高风压变化、潮湿和闻粉尘等复杂的环境。本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例共同用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中:图1是根据本发明的隧道应急通信系统的组成框图；图2是根据本发明的隧道应急通信系统的实施方式的结构示意图；图3是根据本发明的隧道应急通信系统的另一实施方式的结构示意图；图4是根据本发明的一个实施例的通信终端的结构示意图；图5是根据本发明的一个实施例的通话原理示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合附图对本发明作进一步地详细说明。如图1所示，其中显示了根据本发明的一实施方式的隧道应急通信系统的组成框图。该隧道应急通信系统主要包括通信现场设备101、中心控制设备102和传输电缆。其中，通信现场设备101，其包括至少一个通话终端(例如电话机)，通过触发通话终端的通话按键，向中心控制设备102发出紧急呼叫；中心控制设备102，其包括管理终端102a、主机102b和值班机102c，主机102b控制值班机102c与通话终端建立通信并记录其通信数据，管理终端102a对通信数据进行处理；中心控制设备102中的主机102b利用传输电缆实现对通信现场设备101进行集中供电。由于系统供电采用集中供电方式，通话终端的工作电源由主机102b经传输电缆供给，不需要在隧道现场提供蓄电池或其它电源，这样就解决了隧道内取电困难的问题。需要说明的是，在进行近距离通信传输时，该中心控制设备102中的主机102b直接通过传输电缆与通信现场设备101连接。然而，在进行远距离通信时，该系统还包括通信区间设备103(如图1所示)，其通过传输电缆接入至通信现场设备101和中心控制设备102之间。该设备103包括中继器和/或远端模块，在该设备103包括远端模块时，中心控制设备102的主机102b进一步包括与远端模块相关联的局端模块，局端模块和远端模块协同工作以实现信号的远距离传输。需要说明的是，在设置了中继器时，优选在每隔大约20km 30km (视传输电缆线径而异)在沿途能提供电源的地方设置一个，它不仅要放大话音信号和数据信号，同时还要为后续路侧通话终端远程供电。图2显示了根据本发明的隧道应急通信系统的实施方式的结构示意图。为了实现远距离通信，添加了局端模块(设置在主机102b中)及远端模块104 (如图2所示)，通过二者协同工作，使得远方的值班人员能够处理紧急呼叫。另外，中心控制设备不仅可以连接一个隧道的通信现场设备，还可以通过远端模块连接多个隧道的通信现场设备，具体如图3所示。下面对通信现场设备101的通话终端的结构进行说明。请参考图4，通话终端包括面板202、采用有色合金和不锈钢材质制成的机壳203、门盖204和通话电路(未在图4中示出)。由于机壳203和门盖204采用有色合金和不锈钢材质制成，并且通过特殊设计、加工及处理，因此能保证通话终端防腐耐蚀、防潮、防风压、防震、防电磁以及防爆、防尘、防水，使得该通话终端能适应隧道中的高风压环境。机壳203还包括门锁舌202d、线路接口 202e和接地柱202f等，而且，由于机壳203米用全封闭的金属机壳，且配有接地柱202f,可在一定程度上防护雷击与电磁干扰。如图4所示，在通话终端的面板202上设置有扬声器202a、一键式通话按键202b和话筒202c。现场人员通过按下按键202b与中心控制设备102建立通信后，利用话筒202c就可以与中心控制设备102的值班机102c进行通话。由于该通话终端只含有一个按键202b，紧急情况时，现场人员只需通过按下该按键即可与中心控制设备102建立通信。该一键式呼叫方式，简化了隧道内现场人员的呼叫方式。
优选地，在面板202上还设置有指示灯(未在图4中示出)，用于显示通话终端的按键202b，由于隧道内的照明较差，尤其是在隧道照明断电后，设置了指示灯，就能够在隧道黑暗的情况下发起一键呼叫。在本实施例中，扬声器202a、话筒202c和指示灯通过特殊处理，其防护等级可达IP65，能完全防止外物(例如灰尘和水)侵入，而且这样高的防护等级使得该通话终端可以承受隧道内长时间大风压冲击。优选地，话筒202c采用免提通话方式，操作简单，便于紧急情况时的快速简便通话。优选地，扬声器202a米用大功率的扬声器,保证通话声音宏亮。图5是根据本发明的一个实施例的通话原理示意图，如图5所示，通话电路包括控制电路302、信号发送电路303、信号接收电路304、供电电路305、保护电路306和接口电路。通话终端通过通话电路与值班机102c进行全双工通话。通话电路是一个高性能的通信模块，主要完成与主机102b的通信连接、话路沟通、发送和接收各种数据信息、扬声通话和检测等各项工作。在用户按下按键202b后，用户的声音通过话筒202c转换成电讯号后经过发送放大器303a放大到适当的电平再送到信号发送电路303。信号发送电路303发送通话终端向主机102b传送的各种数据信号。信号接收电路304接收主机102b的信号发送电路402送来的各种数据信号，例如，建立通话，话路拆线，启动测试等数据信号，并将主机102b发送来的话音信号经接收放大器304a放大后通过扬声器转换成声信号。控制电路302控制各电路的工作和电源供给，其可以通过数字信号微处理器实现。供电电路305从线路上获取电源，将线路电压变换成各单元工作所需的电压。该保护电路306用于保护该通话终端，可以使通话终端具备防雷击、防电力线干扰等优点，通话终端的使用环境决定了通话电路是否需有保护电路306。在本发明的另一个实施例中，在用户按下按键202b后，控制电路302控制信号发送电路303在发送声信号的同时，还向主机102b的信号接收电路401发送含有通话终端编号的编码信号，主机102b根据接收到的编码信号确定通话终端的地理位置，使得该系统具备定位功能。需要说明的是，该编码信号可以是双音多频(DTMF)信号，也可以是移频键控(FSK)信号，或者是通话频带(300 3400Hz)外的信号。该编码信号经调制解调芯片调制成模拟信号在传输电缆线路上进行传输。主机102b收到编码信号后一方面显示呼叫通话终端的编号，向值班机102c振铃，同时又向呼叫通话终端发出建立通话的命令，以便接通话音通道和电源。需要说明的是，在多路通话终端向中心控制设备102发出紧急呼叫时，主机102b按照通话终端呼叫的先后顺序分别控制各通话终端与值班机102c进行通信，其它呼叫终端排队等候。由于在排队等待状态下，通话终端必须做到最大限度的省电，因此各单元电路除控制电路耗用少量电能维持工作外，其它电路只在需要工作时才由控制电路302控制电子开关接通电源，保证隧道内的通话终端耗用最少量的电即可实现其功能。如图5所示，与信号发送电路303和信号接收电路304协同工作的发送放大器303a和接收放大器304a除了满足普通放大器的增益、频响、非线性失真等要求外，优选地，对于发送放大器303a，它选择具有较高增益的放大器，以重点应解决噪声问题；对于接收放大器304a，则选用具有较高的效率的放大器，以便利用有限的能量供应达到最大声音响度，保证通话语音质量高，声音清晰。主机102b控制值班机102c与通话终端的通信、拆线和通话终端测试。具体地，现场人员按下按键202b后，主机102b向值班机102c振铃并控制其与呼叫通话终端发出建立通话的命令。结束通话后，主机102b控制值班机102c与通话终端拆线，通话终端回到等待状态。另外，正常情况时，主机102b也可以控制值班机102c检测通话终端的工作情况，以对系统进行实时维护和检修。在本发明的另一个实施例中，该系统还包括录音板卡，该录音板卡优选集成在管理终端102a中，管理终端102a根据通话终端与值班机102c的通信数据建立系统数据库，以及配合录音板卡对值班机102c与通话终端之间的通信进行录音保存。管理终端配合录音板卡可以对通话终端和值班机102c的通话内容自动录音、回放，并能记录呼叫日期、时间、通话终端编号等信息。优选地，管理终端102a还可以根据数据信息对隧道现场进行一定的指挥和调度，并可记录现场的事件及其处理结果。在本发明的另一个实施例中，通信区间设备103与多个通话终端通过总线方式连接。传输电缆和多路通话终端采用总线式连接方式，每组线路可并接多部通话终端。例如，每四芯传输电缆可串接多达99部通话终端，既能最大限度地使用传输电缆，又能保证在隧道的多个地方都安装通话终端。虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。
权利要求
1.一种隧道应急通信系统，所述系统包括通信现场设备、中心控制设备和传输电缆，其中， 所述通信现场设备，其包括至少一个通话终端，通过触发所述通话终端的通话按键，向所述中心控制设备发出紧急呼叫； 所述中心控制设备，其包括管理终端、主机和值班机，所述主机控制所述值班机与所述通话终端建立通信并记录其通信数据，所述管理终端对所述通信数据进行处理； 所述中心控制设备中的主机通过所述传输电缆对所述通信现场设备进行集中供电。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括通信区间设备， 所述通信区间设备通过所述传输电缆接入至所述通信现场设备和中心控制设备之间，其中所述通信区间设备包括中继器。
3.如权利要求1或2所述的系统，其特征在于，还包括: 远端模块，其作为通信区间设备之一通过所述传输电缆接入至所述通信现场设备和中心控制设备之间，以及 所述中心控制设备的主机进一步包括与所述远端模块相关联的局端模块，所述远端模块与所述局端模块通过协作以实现信号远距离传输。
4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述通话终端包括通话电路、面板、采用有色合金和不锈钢材质制成的机壳和门盖。
5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，在所述面板上设置有扬声器、一键式通话按键和话筒。
6.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述通话电路包括控制电路、信号发送电路、信号接收电路、供电电路、保护电路和接口电路，所述通话终端通过所述信号发送电路和信号接收电路与所述值班机进行全双工通话。
7.如权利要求6所述的系统，其特征在于， 所述通话电路中的信号发送电路向所述主机的信号接收电路发送含有所述通话终端编号的编码信号； 所述主机的信号接收电路根据接收到的编码信号确定所述通话终端的地理位置。
8.如权利要求1所述的系统，其特征在于，在多路通话终端向所述中心控制设备发出紧急呼叫时，所述主机按照通话终端呼叫的先后顺序分别控制各通话终端与所述值班机进行通信。
9.如权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括录音板卡，所述管理终端根据所述通信数据建立系统数据库，以及配合所述录音板卡对所述值班机与所述通话终端之间的通信进行录音保存。
10.一种隧道应急通信方法，包括: 通过触发通信现场设备中至少一个通话终端的通话按键，向中心控制设备发出紧急呼叫； 所述中心控制设备的主机控制所述中心控制设备的值班机与所述通话终端建立通信并记录其通信数据，所述中心控制设备的管理终端对所述通信数据进行处理； 所述中心控制设备中的主机通过传输电缆对所述通信现场设备进行集中供电。
全文摘要
本发明公开了一种隧道应急通信系统，该系统包括通信现场设备、中心控制设备和传输电缆，其中，所述通信现场设备，其包括至少一个通话终端，通过触发所述通话终端的通话按键，向所述中心控制设备发出紧急呼叫；所述中心控制设备，其包括管理终端、主机和值班机，所述主机控制所述值班机与所述通话终端建立通信并记录其通信数据，所述管理终端对所述通信数据进行处理；所述中心控制设备中的主机通过所述传输电缆对所述通信现场设备进行集中供电。本发明系统的中心控制设备通过传输电缆对通信现场设备进行集中供电，解决了隧道环境取电较困难的问题。
文档编号H04M19/00GK103200339SQ20131007698
公开日2013年7月10日 申请日期2013年3月11日 优先权日2013年3月11日
发明者田秀臣, 熊道权, 高如阳, 李润武 申请人:北京世纪东方国铁科技股份有限公司