【技术实现步骤摘要】
一种矿井无线中继应急通信系统
本专利技术涉及一种矿井无线中继应急通信系统，其具体涉及矿井应急通信、无线多跳中继、无线链路结构、通信协议等领域。
技术介绍
矿井应急通信系统是提高救援效率、减少人员伤亡的重要工具，在煤矿事故应急救援和安全生产中发挥着重要作用。在煤矿井下发生事故后，矿井应急通信系统仍能为井下遇险人员提供与地面调度室通信，是救灾指挥部了解井下灾情、被困人员位置和状况，指导被困人员自救的关键装备。矿井透地通信系统可穿透煤岩，实现井下与地面通信。但矿井透地通信系统工作频率低、传输速率低。为满足双向通信，需要在井下设置百余米的发射线圈，实施成本高，且容易受矿井事故灾害的影响。目前，煤矿没有专用矿井应急通信系统，均采用矿用有线调度通信系统兼做矿井应急通信系统。矿用有线调度通信系统不需要井下供电，只要电缆不断、电话不坏，就可正常工作，因此，可靠性较高。但当事故造成矿用有线调度通信系统断缆时，系统将不能为井下遇险人员提供与地面的通信。因此，需要研究无通信电缆和光缆的矿井无线应急通信系统。MESH为最广泛的自组网多跳通信...
【技术保护点】
1.一种矿井无线中继应急通信系统，所述系统包括无线中继站、冗余基站、无线终端节点；无线中继站采用多射频全双工收发、频分信道巷道空间复用、链路控制与数据传输分离的无线链路结构；冗余基站挂载于前一级无线中继站，无线中继站和冗余基站的路由协议采用数据透传方式；所述系统接入地面现有的矿井通信设备，并与监控终端相连，通过光纤/总线交换机接入井下的以太环网，构成以太环网有线通信链路；所述无线中继站采用多个无线射频单元，将中继链路分解为多个一对一子链，通过频分信道巷道空间复用，将中继级数与频分信道数量解耦，链路控制与数据传输信道分离；所述系统的路由协议由分支巷道处的无线中继站根据路由表进...
【技术特征摘要】
1.一种矿井无线中继应急通信系统，所述系统包括无线中继站、冗余基站、无线终端节点；无线中继站采用多射频全双工收发、频分信道巷道空间复用、链路控制与数据传输分离的无线链路结构；冗余基站挂载于前一级无线中继站，无线中继站和冗余基站的路由协议采用数据透传方式；所述系统接入地面现有的矿井通信设备，并与监控终端相连，通过光纤/总线交换机接入井下的以太环网，构成以太环网有线通信链路；所述无线中继站采用多个无线射频单元，将中继链路分解为多个一对一子链，通过频分信道巷道空间复用，将中继级数与频分信道数量解耦，链路控制与数据传输信道分离；所述系统的路由协议由分支巷道处的无线中继站根据路由表进行数据交换，其余无线中继站仅解析数据包头来接收本机数据，非本机数据直接按巷道延伸方向进行透传式转发；所述系统采用冗余基站、无线终端桥接、本地接入协同的链路断点恢复协议进行链路断点恢复，在有线链路发生中断时，有线链路断点处的无线中继站与冗余基站，将以太环网中的语音数据通过光纤/总线交换机接入中继站，并将语音数据作为本机数据进行无线中继转发。
2.如权利要求1所述的矿井无线中继应急通信系统，其特征在于：所述的链路控制与数据传输分离方法包括：无线中继站采用双工器及频带滤波器，将中继链路划分为两个独立的频带CHA/CHB，进行异频全双工收发；所述频带CHA/CHB内划分有多个子信道CHA/B-0～CHA/B-N(N>3)，子信道间设置保护带宽，通过无线电收发机的中频滤波器对子信道进行分离；所述子信道包括链路控制专用信道和中继/终端数据传输信道；所述中继站具备不少于6个的独立无线电收发机，在频带CHA/CHB内各一个用于传输链路控制信令，其他用于收/发前后级节点的中继/终端数据。
3.如权利要求1所述的矿井无线中继应急通信系统，其特征在于：所述中继链路的频分信道巷道空间复用方式包括：按无线中继站在巷道中的物理排列顺序，以CHB-1、3发，CHA-1、3收；CHA-1、2发，CHB-1、2收；CHB-2、3发，CHA-2、3收；CHA-1、3发，CHB-1、3收；CHB-1、2发，CHA-1、2收；CHA-2、3发，CHB-2、3收的方式进行频循环分配；在分支巷道处的无线中继站，依据分支巷道数量分配新的频分子信道，不同分支巷道处的无线中继站，新分配的子信道根据空间关系进行复用；在各中继站链接的无线终端节点数量固定时，中继级数与系统所需的频分子信道数量解耦。
4.如权利要求1所述的矿井无线中继应急通信系统，其特征在于：所述数据传输的信道在各无线中继站中设置不少于4个宽带无线电收发机，分别用于CHA/CHB频段内前后级中继/终端数据的收/发，按信道巷道空间复用方式，对中继/终端的无线收发信道进行接入，将中继链路解耦为独立子链；在信道情况良好时，各子链按照无线电收发机的最大数据收发速率，根据路由协议，进行连续的数据收发，由中继站内部的数字逻辑单元，进行并行的数据流交换；相邻中继站收发控制及数据的传输相互独立。
5.如权利要求1所述的矿井无线中继应急通信系统，其特征在于：所述链路控制的专用信道在各中继站中设置两个窄带高灵敏度的无线电收发机，采用分时接入方式；信道质量良好时，所述链路控制专用信道传输组网与路由维护相关信令；在信道质量不足以满足数据传输链路的信息带宽时，仅将链路控制专用信道对应的无线电收发机接入射频链路，将其复用为数据传输链路，传输窄带字符及重要数据信息。
6.如权利要求1所述的矿井无线中继应急通信系统，其特征在于：所述系统沿矿井巷道的延伸方向，将链路路由分为上/下行结构；所述冗余基站挂载于前一级无线中继站，无线中继站和冗余基站的路由协议包括：在链路正常时，冗余基站以终端模式挂载于前一级无线中继站上，不参与中继链路数据传输；系统中的信息源无线中继站根据存储器中的路由表，明确目标无线中继站相对于本机的上/下行位置，在数据包头附上目标无线中继站的设备号后，直接向目标传输路径所在方向的子链进行数据发送；未处于分支巷道口的各级无线中继站对数据包头的设备号进行滑动窗口过滤，非本机接收的数据包，直接透传转发给下一级无线中继站；在数据包转发至分支巷道口处无线中继站时，由其根据路由表选择对应巷道方向后进行转发；目标无线中继站在转发数据流时，滑动检索到数据包头为本机设备号时，进行完整的数据包接收和校验，并将目标数据包从中继数据流中摘取下来，释放数据流；在进行数据包校验后，向前一级无线中继站反馈ACK信令，完成数据收发。
7.如权利要求1所述的矿井无线中继应急通信系统，其特征在于：所述冗余基站链路断点恢复协议包括：在无线链路非连续性节点失效时，临近无线中继站将对失效节点进行原工作状态校验，若...
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