矿用无线透地通信系统关键技术研究应用报告

KT362矿用无线透地通信系统技术研究报告黑体小初黑体小初山西浩宇龙晟电子科技有限公司（黑体小二）（黑体小二）二〇一五年三月（宋体三号加粗）（宋体三号加粗）鉴定资料之二：技术研究报告目录此为封面样板，内容格式可依照自身项目状况进行调节，大体格式规定如下：此为封面样板，内容格式可依照自身项目状况进行调节，大体格式规定如下：第一章项目研究必要性和重要性1.1项目实行必要性和重要性1.2国内外有关研究进展和获得成果第二章技术方案和技术路线第三章所解决核心技术和创新点第四章国内外同类研究对比分析第五章推广价值及应用状况第六章社会、经济效益分析第七章存在问题及下一步筹划项目研究必要性和重要性1.1项目实行必要性和重要性当前，国际市场上研发双向透地通信公司屈指可数。重要因素在于国际矿山安全市场对透地通信需求欠缺，只有一种例外，那就是中华人民共和国。国际矿山大国如澳大利亚、美国、智利、南非等都以防止为主，基本能通过先进安全操作规定规程规定规范管理，达到提前防止矿难发生。而中华人民共和国矿山面临最大问题就是管理不健全，不完整，以产量为重要目，从而导致诸多可以避免矿难还是导致了伤亡。矿难发生之后，政府以及矿山却很乐意不计成本开展救援工作，矿难发生之后，井下断电，导致人员定位和原有有线通信系统丧失工作条件。导致救援困难，无法及时施救。随着安全意识提高，中华人民共和国于底开始引入救生船概念（由中税牵头），用于提高井下安全环境。但救生船只能解决逃生问题，还是无法解决逃生问题。这就迫切需要一种能进行透地通信设备，用于在矿难发生之后联系井下被困人员。现今国内矿井灾变后救援通信还停留在铺设有线通信线路，在可视范畴内布置无线通信装置等阶段。但实际救援时，现场恶劣状况和有限救援“黄金72小时”使得上述两种方式不合时宜、徒劳无功。而通过预先布置地面和井下透地通信系统，可在第一时间与被困人员获得联系，传递生命信号，打通生命通道。1.2国内外有关研究进展和获得成果当前煤矿井下通信系统重要由有线调度电话系统、无线通信系统（Wi-Fi、3G、4G等）、广播系统等构成，其中：无线通信系统、广播系统基站之间均为有线通信，只是终端设备与基站为无线通信。一旦发生突发事件时，井下基站之间传播光缆有也许被砸断，导致通信系统被破坏，导致人员、财产救护工作受阻。无线透地通信系统提供了革命性技术手段，独有、实时、双向语音和数据通信技术，满足了矿山井下与地面通信需求，为救生舱/避难硐室与地面通信、矿山救援、远程监测和控制等煤矿井下应用提供了专用透地、穿岩通信链路。当前，该技术属于国际领先、国内首创。技术方案和技术路线KT362矿用无线透地通信系统是运用自身发射甚低频信号穿透岩（煤）层到达地下，即靠无线电磁波穿透大地岩（煤）层，通过磁导链接无线通信方式，实现双向语音和文本数据通信。可以构成点对点双向通信链路，从而实现垂直方向或水平方向等不同角度透地通信。2.1系统构造该系统重要由：地面终端设备AGU、井下终端设备BGU、发射天线、接受天线、耳机、键盘等构成（见下图）。KT362系统连接示意图如上图所示，本系统涉及井下设备与地面设备两某些，井下重要设备涉及矿用隔爆兼本安型无线透地通信主机、矿用本安型计算机键盘；井上设备涉及无线透地通信地面主机等。2.2产品特点本系统具备安装以便、自动连接、通信稳定、双向语音通信清晰、穿透岩层距离远等特点。●穿透岩石等固体物质实时双向语音、数据非视距无线通信●与既有UHF/VHF对讲、采集传感控制设备、头戴耳机话筒器等能配合使用●双向语音传播距离300-450m、文本数据传播距离300-650m●双向传播速率可达1kb/s，支持SPR语音编码（速率800bps+）●各种可选数据接口，涉及RS485、RS232、USB、以太网等●采用甚低频2KHz～6KHz●内置Linux平台和API接口，文本或文本到语音人机对话功能●防护级别：IP67，合用于恶劣环境●隔爆兼本安型地下某些构成框图地上某些构成框图2.3产品简介无线透地通信主机●工作电压：12.5VDC●接口形式：RS485、USB、语音麦克接口●无线传播工作频率：2～6KHz●内部电池供电，工作时间：≥12小时矿用本安型耳机、麦克风●具备PTT功能●工作时峰峰值电压：≤5.2VACKT362-Z矿用隔爆兼本安型无线透地通信主机●防爆类型：矿用隔爆兼本质安全型Exd[ib]IMb●工作电压：127VAC●接口形式：RS485、USB、语音麦克接口●无线传播工作频率：2～6KHz●内部电池供电，工作时间：≥8小时矿用本安型计算机键盘矿用本安型矿用本安型计算机键盘矿用本安型计算机键盘矿用本安型计算机键盘●额定电压：DC5V●工作电流：≤200mA●传播方式：USB●通信通道：1路●最大传播距离：2.4工作组织与管理公司成立了课题组，人数20人，历时3年对透地通信项目设备与系统进行了研究，并进行了一系列前期实验，实验如下。a)测试地点：金厂峪金矿测试内容：双向语音通信、双向文本通信等技术测试。测试成果：设备穿透280m岩层实现双向语音、文本通信。b)测试地点：榆林煤矿测试内容：双向语音通信、双向文本通信等技术测试。测试成果：设备穿透300m岩层实现双向语音、文本通信。c)测试地点：河北外石路测试内容：进行设备接受敏捷度与接受极限测试。测试成果：设备在700米远距离成功同步实现双向语音、文本通信。d)测试地点：重庆礼嘉地铁站，地铁内部为钢构造隧道，纵深度为48米测试内容：进行设备接受敏捷度与接受极限测试。测试成果：语音通讯清晰流畅，文本消息没有乱码漏字。所解决核心技术和创新点解决了甚低频2kHz～6kHz透地传播技术，在国内矿井航道复杂状况下实现产品化并通过煤安认证。国内外同类研究对比分析国外透地通信技术还不成熟，特别国外不理解国内矿井状况，很难解决国内矿井透地通信问题。推广价值及应用状况a)隧道塌方救援现场，电力、通信线路完全瘫痪，实现地面与地下垂直双向联系或者横向双向通信。b)地铁、隧道施工时地下施工工作面与其她有关人员或者指挥中心双向通信。c)消防救护，重要应用于突发性劫难事故现场，在没有有效通信设施状况下，使用此便携式无线穿岩通信设备建立及时有效通信通道，使受困人员进行双向通信，为救援救护争取时间。以上状况实验中均已实现。社会、经济效益分析应急状况下透地通信弥补了其她通