[发明专利]一种矿用透水事故救援水声通信系统

说明书

技术领域

本发明属于矿用通信领域，具体涉及一种矿用透水事故救援水声通信系统。

背景技术

据不完全统计，从2003年至2013年10年间全国发生11次重特大煤矿透水事故。在煤矿发生透水事故后，为了避免二次事故必须切断全部井下电力供应，这也直接导致矿井各个通讯设备无法正常使用。同时煤矿透水灾害区环境和条件具有一定的复杂性和恶劣性，因此也就导致在事故发生时，被困人员不能和地面救灾指挥部、井下救护基地取得及时有效的联系，井上人员无法对井下事故现场情况有一个具体的了解，使得救援指挥工作具有很大的盲目性，从而造成了大量财产损失和人员伤亡。

目前已有的用于透水事故救援的装备比较多，如中国专利CN203035235U公开了一种煤矿透水快速急救车船，CN102529619A公开了一种矿用两栖救生潜艇系统，但这些设备有个共同的缺陷就是不具备与井上、井下人员通信联络的功能，这就使得救援工作目标性不强，耽误宝贵的救援时间。因此，业内急需一种用于煤矿透水事故救援的应急通信系统，利用该系统实现井上井下人员的有效联络，确定井下人员所处的环境状况及安全状况，给井上救援人员提供准确的受困人数、生命体征、所处位置等精确信息，实现灾害环境下井上井下人员的有效通信，从而及时开展救援工作。

中国专利申请号201010228366.6公开了一种煤矿用智能无线通讯系统，基站与基站、基站与终端间均为无线链接，使用动态可自动补正的时间同步技术，以及可延时指令编码和树形网络智能路由技术，以较低的成本实现了基站动态部署的灵活的无线通讯系统，便于煤矿等复杂环境的日常安全管理和调度，且基站本身自带电池，也可用于事故救援和事故现场井地应急通讯。该系统利用无线电定位原理，达到地面控制中心和井下作业人员间的双向实时通讯。但是该专利对具体实现方式并未作出详细说明。

中国专利申请号201120396013.7公开了一种矿井水文监测系统，该系统包括传感器、转换器、若干通信分站、隔爆电源、信号避雷器、中心站主机以及UPS电源，但是该系统主要是采用若干传感器来监测水文的变化，从而大大降低了监测人员的劳动强度，以降低矿井透水事故的发生，而不能用于出现事故的救援。

发明内容

本发明的目的是提供一种矿用透水事故救援水声通信系统，以解决现有通信及救援装置无法实现事故中井上井下有效通信的问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种矿用透水事故救援水声通信系统，包括用于井下人员便携的陆地移动无线传感网络节点、用于将采集的陆地无线信号和水下声波信号进行转换传输的陆水信号转换节点、水下通信传感网络节点和地面远程控制管理中心，所述陆地移动无线传感网络节点用于采集井下人员位置信息、井下环境信息，所述陆水信号转换节点包括用于设在井下设定位置的水声换能器，该水声换能器为陆地移动无线传感网络节点和水下通信传感网络节点的中介，所述陆地移动无线传感网络节点、陆水信号转换节点和水下通信传感网络节点构成的无线传感网络用于将信息传输给井上陆地的控制管理中心。

所述陆地移动无线传感网络节点包括数据采集模块、数据处理模块和无线模块，所述数据采集模块的信号输出端与数据处理模块的信号输入端连接，数据处理模块与无线模块双向通讯连接。

所述陆水信号转换节点还包括数据采集模块、数据处理模块和无线模块，所述数据采集模块的信号输出端与数据处理模块的信号输入端连接，数据处理模块还与无线模块和水声换能器通讯连接。

所述水下通信传感网络节点包括信号传感单元、处理单元、声学调制解调器和通信单元，所述信号传感单元和声学调制解调器、通信单元均与处理单元连接。

本发明的矿用透水事故救援水声通信系统充分利用了陆地通信与水中通信的结合，设计通信节点以满足不同现场情况，这既保证了水下通信，又保证了无水介质区域的通信，将水声通信技术与无线传感网络技术相结合组建用于透水事故发生时应急通信的传感网络，实现了在矿井电力中断的情况下井上、下人员之间的通信联络，井下人员能够根据给出的指示信息紧急避险，井上人员了解到井下相关信息，实现井上井下人员的有效联络，从而有效的开展救援工作，显示出巨大的应用前景。

附图说明

图1是本发明矿用透水事故救援水声通信系统的原理示意图；

图2是陆地移动无线传感网络节点的原理图；

图3是陆水信号转换节点的原理图；

图4是水下通信传感网络节点的原理图；

图5是水下通信传感网络节点的电路原理图；