專利名稱：應(yīng)急救援通信基站的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種通信設(shè)備，具體地說，是一種應(yīng)急救援通信基站，特別適用于地面 或煤礦井下應(yīng)急救援通信。
背景技術(shù)：
煤炭是我國的重要能源，約占一次能源的70%。我國煤炭賦存條件差、開采深度深、瓦 斯、煤塵、水突、火災(zāi)、沖擊地壓、地?zé)岬壤_著煤炭工業(yè)的健康發(fā)展，煤炭行業(yè)一直是我 國工礦企業(yè)中的高危行業(yè)。分析原因，既有管理混亂、人員素質(zhì)低、安全投入不足、科學(xué)研 究薄弱等問題，又有煤礦井下通信設(shè)備落后等問題。特別是煤礦井下發(fā)生事故后，井下人數(shù) 不詳、被困人員位置不清、被困人員生死不明是災(zāi)后應(yīng)急救援急切解決的問題。因此，有必 要研究抗災(zāi)變能力強(qiáng)、具有可快速部署、具備無線通信功能的煤礦井下應(yīng)急救援通信系統(tǒng)。 這對(duì)于保障煤礦安全生產(chǎn)，提高搶險(xiǎn)救災(zāi)裝備水平，減少或避免煤礦事故所造成的人員傷亡 具有重大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。
煤礦井下是一個(gè)特殊的工作環(huán)境，因此，礦井移動(dòng)通信系統(tǒng)不同于一般地面移動(dòng)通信系 統(tǒng)，具有如下特點(diǎn)
(1) 防爆電氣設(shè)備。煤礦井下有曱烷等可燃性氣體和煤塵，因此通信設(shè)備要求采用防 爆措施，煤礦用通信設(shè)備必須有防爆許可證與安全標(biāo)志。
(2) 傳輸衰耗大。礦井縱橫可達(dá)幾十到上百公里，煤礦井下空間狹小、巷道傾斜、拐 彎和分支、巷道表面粗糙，且有機(jī)車等阻擋體，傳輸衰耗大。所以需要選用合適的技術(shù)方案、 頻率和設(shè)計(jì)合理的結(jié)構(gòu)。
(3) 施工困難。煤礦井下空間狹小，而在這狹小的空間內(nèi)還架設(shè)了動(dòng)力電纜、照明線， 鋪設(shè)了水管、鐵軌，在災(zāi)害環(huán)境下還存在曱烷等可燃性氣體和煤塵超標(biāo)等危險(xiǎn)。因此，應(yīng)急 救援通信設(shè)備必須具備可快速部署、快速接通、具備長(zhǎng)時(shí)間自供電功能等特點(diǎn)。
(4) 防護(hù)性能好。應(yīng)有防塵、防水、防潮、防霉、耐機(jī)械沖擊等性能。特別是手機(jī)的鍵 盤、麥克和揚(yáng)聲器設(shè)計(jì)時(shí)要特別考慮其防護(hù)能力。
(5 )抗故障能力強(qiáng)。煤礦井下環(huán)境惡劣，頂板绔落、機(jī)車脫軌等自然破壞不可避免。 因此礦井移動(dòng)通信系統(tǒng)應(yīng)具有較強(qiáng)的抗故障能力，當(dāng)系統(tǒng)中某些設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，其余非故 障設(shè)備仍能繼續(xù)工作。
(6)信道容量大。應(yīng)急救援需系統(tǒng)具有較大的信道容量，不僅應(yīng)有通話和調(diào)度的功能， 還應(yīng)該有圖像和傳感器數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪芰Α?br> 由于煤礦井下的特殊性，制約了礦井移動(dòng)通信系統(tǒng)的發(fā)展。迄今為止，還沒有一個(gè)較為 完善的礦井應(yīng)急救援通信系統(tǒng)在井下應(yīng)用。
迄今為止，我國煤礦井下主要以有線通信方式為主。國內(nèi)外礦井無線通信方式主要有漏泄通信、感應(yīng)通信、透地通信、PHS(小靈通)通信、3G (大靈通)通信系統(tǒng)等。
其中透地通信系統(tǒng)存在著設(shè)備體積大、重量重、信道容量小、地面設(shè)備功率大、地面天 線布置困難、單向通信(地面向井下)等問題，因此不宜用作礦井應(yīng)急救援通信系統(tǒng)。
漏泄通信系統(tǒng)存在著帶寬窄、抗災(zāi)變能力差、大量的串聯(lián)中繼導(dǎo)致可靠性差、不具備冗 余功能等問題，因此不宜作礦井應(yīng)急救援通信系統(tǒng)。
PHS(小靈通)通信系統(tǒng)與3G (大靈通)通信系統(tǒng)存在著系統(tǒng)不具備冗余功能、帶寬窄、 星形或串聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)導(dǎo)致抗災(zāi)變能力差等問題。
而且，目前礦井漏泄通信、感應(yīng)通信、透地通信和PHS(小靈通)通信系統(tǒng)均沒有全無線 自組網(wǎng)等mesh功能，做不到基站免配置安裝既通，自動(dòng)發(fā)現(xiàn)路由、自動(dòng)負(fù)載均衡，更做不到 地面人員即能知道井下人員的位置，又能看到具體的井下場(chǎng)景?，F(xiàn)有系統(tǒng)的冗災(zāi)功能均很差， 一旦發(fā)生井下災(zāi)害，系統(tǒng)極容易中斷，不具備應(yīng)急通信的要求。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型所要解決的問題是提出一種高帶寬、高冗災(zāi)性能、通訊質(zhì)量好、可承載話音、 數(shù)據(jù)、視頻的多業(yè)務(wù)的應(yīng)急救援通信基站，滿足目前地面或井下應(yīng)急救援需求。
現(xiàn)有的應(yīng)急救援系統(tǒng)，存在基站安裝、調(diào)試復(fù)雜，設(shè)備環(huán)境適應(yīng)性差的不足，難以實(shí)現(xiàn) 在災(zāi)害后惡劣環(huán)境下的快速部署；現(xiàn)有的應(yīng)急救援系統(tǒng)，不具備冗余功能，網(wǎng)絡(luò)中單臺(tái)基站 或單條鏈路故障容易導(dǎo)致系統(tǒng)癱瘓；現(xiàn)有的應(yīng)急救援系統(tǒng)，傳輸帶寬窄，不具備話音、數(shù)據(jù)、 圖像同時(shí)傳輸?shù)哪芰Α?br> 為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)
所述基站由無線Mesh接入點(diǎn)模塊、天線、電池、外殼組成，其特征在于所述基站通過內(nèi) 部的無線Mesh接入點(diǎn)模塊實(shí)現(xiàn)基站之間，基站至地面的無線數(shù)據(jù)傳輸與網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，同時(shí)實(shí)現(xiàn) 基站本地的無線覆蓋，天線連接無線Mesh接入點(diǎn)模塊射頻輸出端口 ，無線Mesh接入點(diǎn)模塊通 過電池供電，上述模塊安裝在一個(gè)外殼內(nèi)。
所述的應(yīng)急救援通信基站，其特征在于所述外殼是礦用隔爆外殼。
所述的應(yīng)急救援通信基站，其特征在于它還包括冗余以太網(wǎng)模塊，所述冗余以太網(wǎng)模塊 通過以太電口連接至所述無線Mesh接入點(diǎn)模塊，可以通過以太光口實(shí)現(xiàn)基站之間，基站至地 面的數(shù)據(jù)傳輸與網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)。
所述的應(yīng)急救援通信基站，其特征在于它還包括數(shù)字?jǐn)z像機(jī)模塊，所述數(shù)字?jǐn)z像機(jī)模塊 通過以太電口連接至所述無線Mesh接入點(diǎn)模塊。
所述的應(yīng)急救援通信基站，其特征在于它還包括開關(guān)電源模塊，所述開關(guān)電源模塊并聯(lián) 所述電池。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和積極效果在于
通過采用無線Mesh接入點(diǎn)模塊，可以實(shí)現(xiàn)基站之間，基站到無線通信終端之間的多路由 自動(dòng)發(fā)現(xiàn)、自動(dòng)配置、負(fù)載自動(dòng)均衡、鏈路自動(dòng)冗余功能，在災(zāi)害環(huán)境中救援人員只需要將 基站空投或放置在大致的位置即可自動(dòng)完成應(yīng)急救援通信網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，且網(wǎng)絡(luò)傳輸帶寬可達(dá)20Mbps以上，可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)多路話音、數(shù)據(jù)、視頻圖像的傳輸。 基站內(nèi)置網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，可以將周邊的視頻圖像實(shí)時(shí)上傳。 基站內(nèi)置大容量電池，可供基站工作72小時(shí)以上。
基站內(nèi)置冗余以太網(wǎng)模塊，供在條件允許時(shí)通過光纜互聯(lián)基站以實(shí)現(xiàn)更高的傳輸帶寬與 更遠(yuǎn)的傳輸距離。
基站內(nèi)置開關(guān)電源模塊，供在條件允許時(shí)使用外部電源供電以實(shí)現(xiàn)更長(zhǎng)的工作時(shí)間。 基站使用礦用隔爆外殼，可以在有曱烷等可燃性氣體和煤塵環(huán)境中應(yīng)急救援使用。
說明書附圖


圖1是應(yīng)急救援通信基站基本工作原理框圖 圖2是無線Mesh接入點(diǎn)模塊基本工作原理框圖 圖3是冗余以太網(wǎng)模塊基本工作原理框圖 圖4是數(shù)字?jǐn)z像機(jī)模塊基本工作原理框圖
具體實(shí)施方式
下列實(shí)施例將進(jìn)一步說明本實(shí)用新型，實(shí)施例不應(yīng)被視為限制本實(shí)用新型的范圍。下面 結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型作詳細(xì)的說明 圖1是應(yīng)急救援通信基站基本工作原理框圖
應(yīng)急救援通信基站內(nèi)的無線Mesh接入點(diǎn)模塊(Mesh AP )連接發(fā)射天線(Antenna),提 供基于IEEE802. ll標(biāo)準(zhǔn)的無線Mesh以太網(wǎng)絡(luò)覆蓋。冗余以太網(wǎng)模塊(Swi tch )通過其冗余光 端口進(jìn)行基站與基站之間，基站至地面的互聯(lián)，組成冗余光網(wǎng)絡(luò)。冗余以太網(wǎng)模塊(Switch) 通過其電口 ( E )連接無線Mesh接入點(diǎn)模塊(Mesh AP ),數(shù)字?jǐn)z像機(jī)模塊(IP Camera )通過 其電口 (E)連接無線Mesh接入點(diǎn)模塊(MeshAP),開關(guān)電源模塊(SPS )完成交流到直流的 轉(zhuǎn)換，為基站工作提供電源并同時(shí)為電池(Battery)充電，電池(Battery )可在斷電環(huán)境 下為基站提供不間斷供電。
圖2是無線Mesh接入點(diǎn)模塊基本工作原理框圖，電路主要由基帶與射頻電路兩部分組 成，基帶芯片主要實(shí)現(xiàn)主機(jī)接口、 MAC層配置、控制與存儲(chǔ)、基帶PHY與信號(hào)的調(diào)制解調(diào)。射 頻收發(fā)信機(jī)芯片主要完成變頻、信號(hào)的收發(fā)。射頻前端主要完成發(fā)射與接收射頻信號(hào)的放大 濾波功能。
圖3是冗余以太網(wǎng)模塊基本工作原理框圖，電路主要由交換電路和控制電路兩部分組 成，交換電路負(fù)責(zé)以太網(wǎng)數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收，主要由以太網(wǎng)二層交換芯片、以太網(wǎng)接口變壓 器、帶指示燈的網(wǎng)絡(luò)接口連接而成。
由基于A腿-9E高性能的網(wǎng)絡(luò)交換和控制功能的嵌入式網(wǎng)絡(luò)微處理器和8電口+3光口網(wǎng) 絡(luò)交換管理控制器以及復(fù)雜可編程邏輯器CPLD為核心器件構(gòu)成。
A脂-9E是嵌入式網(wǎng)絡(luò)微處理器；是控制電路的核心部分，在其上運(yùn)行嵌入式操作系統(tǒng) 和控制軟件，方便用戶對(duì)環(huán)網(wǎng)交換機(jī)的管理。8電口+3光口以太網(wǎng)二層交換芯片，是交換電路的核心部分，實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)二層交換，負(fù)責(zé)各個(gè)交換端口之間數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)。CPLD為可編程 邏輯器件；FLASH芯片，保存嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)、應(yīng)用軟件及系統(tǒng)運(yùn)行日志等。SDRAM為隨 機(jī)存儲(chǔ)器；
圖4是數(shù)字?jǐn)z像機(jī)模塊基本工作原理框圖，攝像頭輸入的模擬視頻信號(hào)經(jīng)視頻數(shù)/模轉(zhuǎn) 換模塊(使用Philips SAA7114)進(jìn)入媒體處理芯片Hi 350,輸入的音頻信號(hào)經(jīng)音頻編碼器 320AIC23B進(jìn)入媒體處理芯片Hi 350。媒體處理芯片Hi3510作為視頻編碼器，實(shí)現(xiàn)30fps Dl 的H. 264編碼，可以選才奪ADPCM/G. 726/AMR等音頻全雙工編解碼，支持移動(dòng)偵測(cè)、遮擋告警、 數(shù)字水印等功能。視頻服務(wù)器編碼通過以太網(wǎng)電口接入基站中的無線Mesh接入點(diǎn)模塊。
權(quán)利要求1. 一種應(yīng)急救援通信基站，所述基站由無線Mesh接入點(diǎn)模塊、天線、電池、外殼組成，其特征在于天線連接無線Mesh接入點(diǎn)模塊射頻輸出端口，無線Mesh接入點(diǎn)模塊通過電池供電，上述模塊安裝在一個(gè)外殼內(nèi)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的應(yīng)急救援通信基站，其特征在于所述外殼是礦用隔爆外殼。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的應(yīng)急救援通信基站，其特征在于它還包括冗余以太網(wǎng)模塊，所 述冗余以太網(wǎng)模塊通過以太電口連接至所述無線Mesh接入點(diǎn)模塊，可以通過以太光口實(shí)現(xiàn)基 站之間，基站至地面的數(shù)據(jù)傳輸與網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的應(yīng)急救援通信基站，其特征在于它還包括數(shù)字?jǐn)z像機(jī)模塊，所 述數(shù)字?jǐn)z像機(jī)模塊通過以太電口連接至所述無線Mesh接入點(diǎn)模塊。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的應(yīng)急救援通信基站，其特征在于它的無線Mesh接入點(diǎn)模塊滿足 IEEE802. ll協(xié)議。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的應(yīng)急救援通信基站，其特征在于它還包括開關(guān)電源模塊，所述 開關(guān)電源模塊并聯(lián)所述電池。
7. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的應(yīng)急救援通信基站，其特征在于它還包括冗余以太網(wǎng)模塊，所述 冗余以太網(wǎng)模塊通過以太電口連接至所述無線Mesh接入點(diǎn)模塊，可以通過以太光口實(shí)現(xiàn)基站 之間，基站至地面的數(shù)據(jù)傳輸與網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的應(yīng)急救援通信基站，其特征在于它還包括數(shù)字?jǐn)z像機(jī)模塊，所述 數(shù)字?jǐn)z像機(jī)模塊通過以太電口連接至所述無線Mesh接入點(diǎn)模塊。
9. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的應(yīng)急救援通信基站，其特征在于它的無線Mesh接入點(diǎn)模塊滿足 IEEE802. ll協(xié)議。
10. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的應(yīng)急救援通信基站，其特征在于它還包括數(shù)字?jǐn)z像機(jī)模塊，所 述數(shù)字?jǐn)z像機(jī)模塊通過以太電口連接至所述無線Mesh接入點(diǎn)模塊。
11. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的應(yīng)急救援通信基站，其特征在于它的無線Mesh接入點(diǎn)模塊滿 足IEEE802. ll協(xié)議。
12. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的應(yīng)急救援通信基站，其特征在于于它的無線Mesh接入點(diǎn)模塊 滿足IEEE802. ll協(xié)議。
專利摘要本實(shí)用新型公開一種應(yīng)急救援通信基站，所述基站由無線Mesh接入點(diǎn)模塊、天線、電池、外殼組成，其特征在于所述基站通過內(nèi)部的無線Mesh接入點(diǎn)模塊實(shí)現(xiàn)基站之間，基站至地面的無線數(shù)據(jù)傳輸與網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)基站本地的無線覆蓋，天線連接無線Mesh接入點(diǎn)模塊射頻輸出端口，無線Mesh接入點(diǎn)模塊通過電池供電，上述模塊安裝在一個(gè)外殼內(nèi)?；局g，基站到無線通信終端之間可以實(shí)現(xiàn)多路由自動(dòng)發(fā)現(xiàn)、自動(dòng)配置、負(fù)載自動(dòng)均衡、鏈路自動(dòng)冗余功能，基站內(nèi)置網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)、冗余以太網(wǎng)交換機(jī)，可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)多路話音、數(shù)據(jù)、視頻圖像的傳輸，基站使用礦用隔爆外殼，可以在有甲烷等可燃性氣體和煤塵環(huán)境中應(yīng)急救援使用。
文檔編號(hào)H04W88/00GK201315668SQ200820124320
公開日2009年9月23日 申請(qǐng)日期2008年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月8日
發(fā)明者孫繼平, 鋒 張, 偉 顧 申請(qǐng)人:中國礦業(yè)大學(xué)(北京);北京融創(chuàng)經(jīng)緯科技有限公司;中電廣通股份有限公司