无线电波自组网透地通信系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种可自动组网的透地通信系统，该系统由地面通信单元和井下通信单元组成；地面通信单元和井下通信单元各自设有控制计算模块、通信交互模块、信号转换模块、供电模块和天线；地面通信单元与井下通信单元、井下通信单元与井下通信单元之间通过大地信道以甚低频电磁波通信。井下通信单元可在本单元通信覆盖范围内自动组网，在一条通信链路断开时，可自动与其他井下通信单元进行通信，组成新的通信链路，保证通信链路稳定可靠，使地面通信单元及时与事故所在位置的井下通信单元进行通信。解决井上井下低频电磁波透地通信链路脆弱、不稳定的问题，满足井下救灾时井上下紧急联络的需要。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种可自动组网的透地通信系统，可以解决矿井下发生事故后，原有有线通信信道出现故障，井上井下无法正常通信的问题的无线电波自组网透地通信系统。
技术介绍
矿井、地铁和隧道等地下作业场合，环境危险复杂，时常发生安全事故，如透水、岩爆、塌方和井下瓦斯爆炸、火灾等。传统通信方式可以应对日常指挥调度、人员定位、矿井上下通信等需求，但事故会破坏现有的通信信道，造成有线通信线路断路、通信中断的问题。导致地面人员无法及时了解地下被困人员的具体情况，影响灾后救援。因此传统的矿井通信系统不能满足应急情况下的通信要求。以大地介质为信道的透地通信，信道特性相对稳定，不易受事故的影响，可作为一种保持地面和地下联络的有效通信方式，实现灾害发生时的紧急通信，保持地面与地下灾后实时联系。利用低频电磁波信号能穿透大型障碍物的原理进行通信，该通信方式能够实现透地通信，提供较稳定的通信信道。但目前的低频电磁波透地通信设备均采用井上至井下的点对点通信，通信链路脆弱，稳定性及冗余性差，无法形成有效稳健的通信网络；若井下某一透地通信点因事故影响，造成信号衰减，无法与井上透地通信点建立起有效的连接，则该井下透地通信点的存在将失去意义，而其井下透地通信点所覆盖范围内的人员将失去与井上救援人员交流沟通的机会。目前的无线电透地通信设备的通信模式无法满足井下救灾时井上下紧急联络的需要。
技术实现思路
本技术为了解决现有技术中的不足，提供一种无线电波自组网透地通信系统，该系统内的井下通信单元可自动搜索信号覆盖范围内的其他井下通信单元，并与之实时握手连接，根据握手信号强弱进行排队，存入本单元内的备用通信链路名单中，共享通信链路。在本井下通信单元无法直接与地面通信单元有效通信时，便与本单元的备用通信链路名单中的其他井下通信单元进行通信，以其他井下通信单元为桥梁，实现与地面通信单元的有效通信。为了达到上述目的，本技术通过以下的技术方案来实现：无线电波自组网透地通信系统，包括地面通信单元和井下通信单元，所述地面通信单元和井下通信单元各自设有控制计算模块、通信交互模块、信号转换模块、供电模块和天线；地面通信单元与井下通信单元、井下通信单元与井下通信单元之间通过大地信道以甚低频电磁波通信。所述控制计算模块采用ARM嵌入式计算机；所述的通信交互模块包括音频交互单元和文本交互单元；其中音频交互单元包括音频输出装置、音频输入装置和音量控制装置；其中文本交互文本交互单元包括显示装置和文本录入装置；所述的信号转换模块包括信号整形滤波器、信号放大器、信号调制器和信号解调器；所述的供电模块包括变压模块、稳压模块和过流过压保护模块；所述的天线采用甚低频天线；优选地，所述无线电波自组网透地通信系统采用半双工通信方式；优选的，所述控制计算模块的操作系统采用WINCE6.0；本技术具有以下优点：1）通信链路冗余、稳健：采用自组网模式，井下通信单元可在本单元通信覆盖范围内自动组网，在一条通信链路断开时，可自动与其他井下通信单元进行通信，组成新的通信链路，保证通信链路稳定可靠，使地面通信单元及时与井下通信单元进行通信；2）辅助分析灾害信息：救灾人员可根据井下通信单元通信链路的组建路径，初步分析灾害大致位置和受灾范围；附图说明图1是本技术无线电波自组网透地通信系统的结构框图；图2是本技术所述的地面通信单元和井下通信单元结构示意图；具体实施方式下面结合附图和实施例对本技术作进一步说明。结合图1和图2，无线电波自组网透地通信系统，由地面通信单元和井下通信单元组成；地面通信单元和井下通信单元之间、井下通信单元和其他井下通信单元之间采用甚低频无线电磁波通信；在煤矿井下的各个巷道中分别放置一套或多套井下通信单元，相邻井下通信单元之间的距离在井下通信单元的甚低频无线电磁波的有效通信距离以内；在煤矿地面上放置一套地面通信单元，地面通信单元与最相邻位置的井下通信单元的距离在地面通信单元和井下通信单元的甚低频无线电磁波有效通信距离以内。地面通信单元与井下各通信单元在待机状态时，分别定时广播握手信号，地面通信单元接收到各井下通信单元的握手信号后，则通过控制计算单元记录已握手成功的井下通信单元。各井下通信单元在接收到地面通信单元的握手信息后，则显示通信正常；各井下通信单元接收到其他井下通信单元的握手信号后，通过控制计算模块分析各握手信号强弱，并将其他通信单元地址由信号从强到弱的顺序记录在控制计算模块的数据库的备用通信链路名单中。若某井下通信单元在规定时间内无法接收到地面通信单元的握手信息，则主动向备用通信链路中的信号最强的其他井下通信单元发送专用信息，由其他井下通信单元将专用信息转发至地面通信单元，完成与地面通信单元的握手。若各井下通信单元均与地面通信单元在有效通信距离内，则各井下通信单元分别单独与地面通信单元进行点对点通信；地面操作人员通过地面通信单元的通信交互模块输入语音信息或文字信息，并通过控制计算模块选择需要接收信息的井下通信单元，为信息标注井下通信单元地址；然后控制计算模块控制信号转换模块将信号编码、转换为甚低频无线电磁波信号，通过天线发送。井下通信单元通过天线接收到地面通信单元的无线电磁波信号后，通过信号转换模块将电磁波信号进行解码，再进行滤波和放大，去掉干扰信号，然后井下通信单元的控制计算模块对比所接收信号中的地址信息，若地址信息与本机相符，则控制通信交互模块输出相应音频或文本信息；若地址信息与本机不符，则不做任何处理。井下操作人员通过井下通信单元向地面通信分站发送信息、井下操作人员通过井下通信单元向其他井下通信单元发送信息方式亦如此。如图1所示，若井下4号通信单元因井下事故，接收不到地面通信单元的握手信息，无法与地面通信单元直接进行通信，则向井下2号通信单元发送专用信息，由井下2号通信单元转发专用信息至地面通信单元，建立间接通信链路。地面通信单元将需要发送至井下4号通信单元的信息发送至井下2号通信单元，井下2号通信单元再将该信息转发至井下4号通信单元；井下4号通信单元向地面通信单元发送信息亦如此。应当指出的是，以上所揭露的仅为本技术的一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本技术之权利范围，在不脱离本技术原理的前提下，本领域技术人员还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
无线电波自组网透地通信系统，包括地面通信单元和井下通信单元，所述地面通信单元和井下通信单元各自设有控制计算模块、通信交互模块、信号转换模块、供电模块和天线；地面通信单元与井下通信单元、井下通信单元与井下通信单元之间通过大地信道以甚低频电磁波通信，其特征在于：至少二套井下通信单元分别单独与地面通信单元通信，多套井下通信单元可自动搜索信号覆盖范围内的其他井下通信单元，并与之实时握手连接，根据握手信号强弱进行排队，存入本单元内的备用通信链路名单中，共享通信链路，在本井下通信单元无法直接与地面通信单元有效通信时，便与本单元的备用通信链路名单中的其他井下通信单元进行通信，以其他井下通信单元为桥梁，实现与地面通信单元的有效通信。

【技术特征摘要】
1.无线电波自组网透地通信系统，包括地面通信单元和井下通信单元，所述地面通信单元和井下通信单元各自设有控制计算模块、通信交互模块、信号转换模块、供电模块和天线；地面通信单元与井下通信单元、井下通信单元与井下通信单元之间通过大地信道以甚低频电磁波通信，其特征在于：至少二套井下通信单元分别单独与地面通信单元通信，多套...

【专利技术属性】
技术研发人员：王佳伟，刘志高，悦红军，
申请(专利权)人：华安奥特北京科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11