矿用无线透地通信系统关键技术研究应用报告.doc

KT362矿用无线透地通信系统

技术研究报告黑体小初

山西浩宇龙晟电子科技有限公司（黑体小二）

二〇一五年三月（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：

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

1. 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。
2. 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：≤5.2VAC
KT362-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] I Mb
●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。

3. 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。
4. 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。

5. 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。
6. 社会、经济效益分析
应急状况下透地通信弥补了其她通信缺陷，避免人生、财产损失，节约了人力资源和社会资源，也给公司带来经济效益。
7. 存在问题及下一步筹划
井下设备供电对透地通信干扰直接影响通信质量与通信距离。下一步接受分两路，其中一路专门接受干扰信号，另一路接受信号与干扰，至接受内部将干扰有效去除，能有效解决干扰与通信质量、通信距离矛盾。