一種新型礦用綜合接入系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種新型礦用綜合接入系統(tǒng)，利用數(shù)字信號處理技術(shù)可同時(shí)接入移動(dòng)通信系統(tǒng)、人員定位系統(tǒng)、礦用信息采集系統(tǒng)和寬帶/固網(wǎng)系統(tǒng)。本發(fā)明包括接入單元、拓展單元和覆蓋單元，接入單元通過光纖、網(wǎng)線和射頻線纜接入系統(tǒng)，接入單元和拓展單元通過光纖連接，拓展單元和覆蓋單元通過光纖或網(wǎng)線連接，拓展單元和覆蓋單元接入終端。用三級監(jiān)控架構(gòu)且接入單元內(nèi)置智能監(jiān)控平臺，能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的本地和遠(yuǎn)程監(jiān)控。本接入系統(tǒng)采用把井上信源及業(yè)務(wù)拉遠(yuǎn)到井下的方案進(jìn)行建網(wǎng)覆蓋，拋開了傳統(tǒng)在井下建信源與分布覆蓋的方案，將3G無線通信與WIFI接入的優(yōu)勢相結(jié)合，滿足了礦用通信系統(tǒng)多網(wǎng)合一、快速可靠的接入覆蓋需求。
【專利說明】一種新型礦用綜合接入系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種新型礦用綜合接入系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要應(yīng)用于礦井、地下建筑物等特殊條件下的多系統(tǒng)接入和覆蓋需求。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著人們對礦產(chǎn)資源的需求越來越大，礦產(chǎn)的安全生產(chǎn)及信息化工作受到各級政府和企業(yè)的日益重視。礦山井下生產(chǎn)具有環(huán)節(jié)多、過程復(fù)雜、環(huán)境惡劣、安全隱患多、通信聯(lián)絡(luò)困難等特點(diǎn)，因此對礦山信息化建設(shè)提出了較高的要求，礦山信息化需要整體規(guī)劃，如何建設(shè)一個(gè)高效、寬帶、多網(wǎng)融合的綜合信息系統(tǒng)是礦用通信的一個(gè)難題。
[0003]一般來說礦用信息化系統(tǒng)主要由指揮調(diào)度系統(tǒng)、網(wǎng)管監(jiān)控系統(tǒng)、無線通信系統(tǒng)、人員定位系統(tǒng)和信息采集監(jiān)測系統(tǒng)組成，尤其以井下無線通信系統(tǒng)、人員定位系統(tǒng)和信息采集監(jiān)測三個(gè)系統(tǒng)最為重要。目前由于井下信息化建設(shè)的相對落后，井下作業(yè)人員的跟蹤定位、無線通信覆蓋、井下環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集處理都非常薄弱；事故發(fā)生時(shí)對井下人員的搶救缺乏精確可靠的位置信息，也缺乏語音通信手段，搶險(xiǎn)救災(zāi)、安全救護(hù)的效率仍然不高，效果不理想；且目前大多數(shù)的井下通信系統(tǒng)只能完成單一功能，系統(tǒng)容量十分有限，無法同時(shí)實(shí)現(xiàn)礦山企業(yè)的人員定位、手機(jī)通話、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸、視頻監(jiān)控等基本需求，而重復(fù)建設(shè)的通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)使成本較高的同時(shí)信息孤島林立，因此如何實(shí)現(xiàn)井下三大通信系統(tǒng)的整合與綜合接入是礦用信息化的關(guān)鍵。
[0004]目前礦用通信系統(tǒng)主要有如下兩大類:一類是以3G移動(dòng)通信技術(shù)為代表的通信系統(tǒng)，其井下覆蓋方案是以RRU基站為信源，由無源合路器/功分器組成射頻分配網(wǎng)絡(luò)，天饋系統(tǒng)由天線或泄漏電纜組成。另一類是以WIFI技術(shù)組成的WIFI基站+WIFI終端覆蓋網(wǎng)絡(luò)。兩種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)各有優(yōu)勢但都存在較多不足，3G無線通信技術(shù)成熟但其系統(tǒng)組成過于龐大、復(fù)雜不適合礦下快速建網(wǎng)的需求，其射頻損耗大功率利用率也不高。WIFI無線通信技術(shù)雖具有易組網(wǎng)、傳輸速度快的優(yōu)勢但其傳輸距離短、空間損耗大，不太合適空間狹小、巷道傾斜、有拐彎和分支的礦井。
[0005]


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]鑒于上述問題，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種新型礦用綜合接入系統(tǒng)，該系統(tǒng)能綜合接入井下無線通信系統(tǒng)、寬帶/固網(wǎng)系統(tǒng)、人員定位系統(tǒng)和信息采集監(jiān)測系統(tǒng)，真正實(shí)現(xiàn)了礦用高效、寬帶、多網(wǎng)融合的信息系統(tǒng)接入需求。
[0007]本發(fā)明采用的技術(shù)方案是將3G無線通信技術(shù)和WIFI技術(shù)有效結(jié)合，采用把井上信源和業(yè)務(wù)拉遠(yuǎn)到井下的方案進(jìn)行建網(wǎng)覆蓋，盡量減少井下安裝基站、天線等大型設(shè)備的工作量，滿足設(shè)備快速安裝及拆除的建網(wǎng)要求。
[0008]本發(fā)明的技術(shù)方案為:
一種新型礦用綜合接入系統(tǒng)，利用數(shù)字信號處理技術(shù)同時(shí)接入移動(dòng)通信系統(tǒng)、人員定位系統(tǒng)、礦用信息采集系統(tǒng)、寬帶/固網(wǎng)系統(tǒng)；
接入移動(dòng)通信系統(tǒng)是指接入基站或RRU設(shè)備，接入方式為射頻線纜接入；
接入人員定位系統(tǒng)是指通過ONU或交換機(jī)接入人員定位服務(wù)器，接入方式為光纖或網(wǎng)線接入；
接入礦用信息采集系統(tǒng)是指通過ONU或交換機(jī)接入礦用信息服務(wù)器，接入方式為光纖或網(wǎng)線接入；
接入寬帶/固網(wǎng)系統(tǒng)是指通過ONU或交換機(jī)接入寬帶/固網(wǎng)，接入方式為光纖或網(wǎng)線接入。
包括接入單元、拓展單元和覆蓋單元；接入單元位于礦井上，拓展單元和覆蓋單元位于礦井下；
接入單元通過光纖、網(wǎng)線和射頻線纜接入網(wǎng)絡(luò)，接入單元和拓展單元通過光纖連接，拓展單元和覆蓋單元通過光纖或網(wǎng)線連接，拓展單元和覆蓋單元分別接入終端；接入單元將無線射頻信號和IP數(shù)據(jù)數(shù)字化處理后傳輸?shù)綌U(kuò)展單元，通過接入單元實(shí)現(xiàn)本地和遠(yuǎn)程監(jiān)控；拓展單元實(shí)現(xiàn)數(shù)字基帶下行信號的分路和上行信號的合路，覆蓋單元完成無線射頻信號和WIFI信號的發(fā)射和接收；
所述網(wǎng)絡(luò)包括移動(dòng)通信網(wǎng)、INTERNET網(wǎng)、PSTN、監(jiān)控中心、定位服務(wù)器；
所述拓展單元接入終端是指接入電腦或IP電話；
所述覆蓋單元接入終端是指接入本安型手機(jī)、WIFI人員定位設(shè)備、WIFI瓦斯信息采集設(shè)備。
[0009]所述接入單元包括業(yè)務(wù)處理模塊Ul、網(wǎng)管監(jiān)控單元U2和電源單元U3，其連接關(guān)系為:
業(yè)務(wù)處理模塊Ul與網(wǎng)管監(jiān)控單元U2連接，進(jìn)行數(shù)據(jù)交互；
業(yè)務(wù)處理模塊Ul接入網(wǎng)絡(luò)和擴(kuò)展單元，形成上下行鏈路；
電源單元U3連接Ul和U2，對其供電。
[0010]所述擴(kuò)展單元包括數(shù)字處理模塊U4、調(diào)制解調(diào)單元U5和電源/備份單元U6 ； 其連接關(guān)系為:
數(shù)字處理模塊U4與調(diào)制解調(diào)單元U5連接，進(jìn)行數(shù)據(jù)交互；
調(diào)制解調(diào)單元U5有線連接PC/IP電話；
電源/備份單元U6連接U4和U5，對其供電。
[0011]所述覆蓋單元包括數(shù)字處理單元U7、WLAN處理單元U8、一體化模塊U9、天線UlO和電源/備份單元Ul I ；
其連接關(guān)系是:
數(shù)字處理單元U7、一體化模塊U9、天線UlO依次連接組成上下行鏈路，覆蓋單元與終端組成無線移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)；
WLAN處理單元U8與數(shù)字處理單元U7連接，與人員定位設(shè)備、瓦斯信息采集設(shè)備組成WIFI網(wǎng)絡(luò)；
電源/備份單元Ull分別連接數(shù)字處理單元U7、WLAN處理單元U8、一體化模塊U9，并對其提供能量。
[0012]所述接入單元信號處理過程如下: 下行鏈路:移動(dòng)通信系統(tǒng)的基站BTS或拉遠(yuǎn)單元RRU通過射頻線纜與業(yè)務(wù)處理模塊Ul連接，其射頻信號經(jīng)過業(yè)務(wù)處理單元Ul后變成下行中頻信號，下行中頻信號變換為數(shù)字信號；寬帶/固網(wǎng)業(yè)務(wù)及礦用專網(wǎng)定位、監(jiān)控業(yè)務(wù)接入交換機(jī)或ONU后通過網(wǎng)線或光纖連接到接入單元的業(yè)務(wù)處理模塊U1，其IP數(shù)據(jù)包與下行數(shù)字基帶信號合路并打包成適合標(biāo)準(zhǔn)接口協(xié)議要求的幀格式，電光轉(zhuǎn)換后光信號分成4路分別對應(yīng)4個(gè)光口連接擴(kuò)展單元；
上行鏈路:由拓展單元傳輸?shù)墓庑盘枺?jīng)業(yè)務(wù)處理單元Ul處理后分離出基帶信號和以太網(wǎng)信號，其中以太網(wǎng)信號通過網(wǎng)線或光纖傳輸給交換機(jī)、WLAN_AC或0NU，基帶信號經(jīng)數(shù)字處理后轉(zhuǎn)換為上行中頻信號，上變頻后將上行中頻信號變頻為上行射頻信號傳給基站或RRU。
[0013]所述擴(kuò)展單元信號處理過程如下:
下行鏈路:從接入單元過來的光信號經(jīng)過數(shù)字處理模塊U4光電轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，數(shù)字信號經(jīng)FPGA處理并分離出數(shù)字基帶信號和IP數(shù)據(jù)包，IP數(shù)據(jù)包包含寬帶業(yè)務(wù)、IP電話業(yè)務(wù)、礦用專網(wǎng)定位、監(jiān)控業(yè)務(wù)等，其中數(shù)字基帶信號和礦用專網(wǎng)定位、監(jiān)控業(yè)務(wù)包按照固定協(xié)議重新組幀打包后被送往光口和網(wǎng)口，通過光纖和五類線傳輸?shù)礁采w單元；寬帶業(yè)務(wù)、IP電話業(yè)務(wù)包被送到調(diào)制解調(diào)單元U5，經(jīng)過解調(diào)分離出寬帶業(yè)務(wù)和IP電話業(yè)務(wù)，業(yè)務(wù)通過五類線和雙絞線分別接入PC和電話終端；
上行鏈路:PC和電話終端數(shù)據(jù)接入調(diào)制解調(diào)單元U5被統(tǒng)一打包成IP數(shù)據(jù)包，與來自光口或網(wǎng)口的數(shù)字信號按照固定協(xié)議重新組幀，電光轉(zhuǎn)換后通過光纖傳到接入單元。
[0014]所述覆蓋單元信號處理過程如下:
下行鏈路:由拓展單元傳輸?shù)墓庑盘柣螂娦盘栠M(jìn)入數(shù)字處理單元U7轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；數(shù)字處理單元U7分離出基帶信號和以太網(wǎng)信號，其中基帶信號經(jīng)數(shù)字處理后轉(zhuǎn)換為下行中頻信號；一體化模塊U9將下行中頻信號變頻為下行射頻信號，并通過天線單元UlO輻射到空間中；以太網(wǎng)信號傳輸給WLAN處理單元U8，經(jīng)上變頻成5.8G WIFI射頻信號后由WIFI天線完成信號發(fā)射；
上行鏈路:2G/3G無線信號由天線UlO接收進(jìn)入一體化模塊后，將上行射頻信號轉(zhuǎn)換為上行中頻信號，數(shù)字處理單元U7變換上行中頻信號為基帶信號，并與WLAN處理單元U8傳輸?shù)囊蕴W(wǎng)信號重新組幀，然后轉(zhuǎn)換為光信號或以太網(wǎng)信號后傳輸給拓展單元。
[0015]所述網(wǎng)管監(jiān)控單元U2包括操作系統(tǒng)、網(wǎng)管系統(tǒng)和液晶顯示系統(tǒng)，網(wǎng)管監(jiān)控單元U2通過業(yè)務(wù)處理單元Ul實(shí)現(xiàn)本地和遠(yuǎn)程監(jiān)控；用三級監(jiān)控架構(gòu)，接入單元與擴(kuò)展單元之間為主從關(guān)系，接入單元為主機(jī)，擴(kuò)展單元為從機(jī)，擴(kuò)展單元將其狀態(tài)信息上報(bào)給接入單元；覆蓋單元為擴(kuò)展單元的模塊，兩者采用485協(xié)議通信，覆蓋單元將其信息上報(bào)給擴(kuò)展單元，通過接入單元監(jiān)控?cái)U(kuò)展單元和覆蓋單元；網(wǎng)管監(jiān)控單元U2中的網(wǎng)管系統(tǒng)中的網(wǎng)管軟件OMT對接入單元和覆蓋單元設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控與查詢，設(shè)備的狀態(tài)、參數(shù)及告警信息在液晶顯示系統(tǒng)中的液晶顯示屏上直觀地顯示，液晶顯示屏支持觸摸和鼠標(biāo)兩種操作形式。
[0016]所述天線UlO為定向天線和鞭狀WIFI天線。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用把井上信源及業(yè)務(wù)拉遠(yuǎn)到井下的方案進(jìn)行建網(wǎng)覆蓋，拋開了傳統(tǒng)在井下建信源與分布覆蓋系統(tǒng)的方案，將3G無線通信與WIFI接入的優(yōu)勢相結(jié)合，考慮井下特殊地理環(huán)境采用光纖加五類線的方式組成星型、鏈型和混合型組網(wǎng)，設(shè)備安全可靠可快速拆除與安裝，滿足了礦用通信系統(tǒng)多網(wǎng)合一、快速可靠的接入覆蓋需求。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1是本發(fā)明實(shí)施例的主體鏈路圖。
[0019]圖2是本發(fā)明實(shí)施例的接入單元內(nèi)部實(shí)現(xiàn)構(gòu)架圖。
[0020]圖3是本發(fā)明實(shí)施例的拓展單元內(nèi)部實(shí)現(xiàn)構(gòu)架圖。
[0021]圖4是本發(fā)明實(shí)施例的覆蓋單元內(nèi)部實(shí)現(xiàn)構(gòu)架圖。

【具體實(shí)施方式】
[0022]以下結(jié)合附圖和實(shí)施例詳細(xì)說明本發(fā)明技術(shù)方案。
[0023]實(shí)施例提供的一種新型礦用綜合接入系統(tǒng)，設(shè)備包括接入單元、拓展單元和覆蓋單元。
[0024]如圖1所示，接入單元通過光纖、網(wǎng)線和射頻線纜接入系統(tǒng)，接入單元和拓展單元通過光纖連接，拓展單元和覆蓋單元通過光纖或網(wǎng)線連接，拓展單元和覆蓋單元接入終端。其中系統(tǒng)是指2G或3G移動(dòng)通信系統(tǒng)、人員定位系統(tǒng)、礦用信息采集系統(tǒng)和寬帶/固網(wǎng)系統(tǒng)。終端是指PC、IP電話、本安型手機(jī)、人員定位設(shè)備、瓦斯信息采集設(shè)備。所述移動(dòng)通信系統(tǒng)和寬帶/固網(wǎng)系統(tǒng)屬公共網(wǎng)絡(luò)，人員定位系統(tǒng)、礦用信息采集系統(tǒng)屬專用網(wǎng)絡(luò)。所述終端均為礦用本安型，人員定位設(shè)備、瓦斯信息采集設(shè)備為采用WIFI技術(shù)的無線終端。
[0025]接入單元接入系統(tǒng)時(shí)其信號傳輸方式為:無線射頻信號和IP數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)進(jìn)入業(yè)務(wù)處理模塊Ul，經(jīng)過數(shù)字化處理后傳輸?shù)綌U(kuò)展單元，網(wǎng)管監(jiān)控單元U2采用三級監(jiān)控架構(gòu)完成接入單元、擴(kuò)展單元和覆蓋單元的狀態(tài)查詢、設(shè)置及告警上報(bào)，且通過接入端可實(shí)現(xiàn)本地和遠(yuǎn)程監(jiān)控；
拓展單元信號傳輸方式為:數(shù)字處理模塊U4實(shí)現(xiàn)數(shù)字基帶下行信號的分路和上行信號的合路，調(diào)制解調(diào)模塊U5負(fù)責(zé)完成IP數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的調(diào)制與解調(diào)，實(shí)現(xiàn)與PC、IP電話終端的有線接入。電源/備份單元U6對U4和U5模塊供電并實(shí)現(xiàn)電源備份功能。
[0026]覆蓋單元信號傳輸方式為:由拓展單元傳輸?shù)墓庑盘柣蛞蕴盘栟D(zhuǎn)換為數(shù)字信號后進(jìn)入數(shù)字處理單元U7，；數(shù)字處理單元U7分離出基帶信號和以太網(wǎng)信號，其中以太網(wǎng)信號傳輸給WLAN處理單元U8并通過WIFI天線完成WIFI信號覆蓋；基帶信號經(jīng)一體化處理模塊U9后還原為射頻信號，并通過天線UlO完成無線信號覆蓋。
[0027]各單元結(jié)構(gòu)電路附圖及技術(shù)原理如下。
[0028]1.接入單元由業(yè)務(wù)處理模塊U1、網(wǎng)管監(jiān)控單元U2和電源單元U3組成，如圖2.其連接關(guān)系為:
業(yè)務(wù)處理模塊Ul與網(wǎng)管監(jiān)控單元U2連接，進(jìn)行數(shù)據(jù)交互；
業(yè)務(wù)處理模塊Ul接入系統(tǒng)和擴(kuò)展單元，形成上下行鏈路；
電源單元U3連接Ul和U2，對其供電。
[0029]接入單元信號處理原理如下:
下行:移動(dòng)通信系統(tǒng)的基站(BTS)或拉遠(yuǎn)單元(RRU)通過射頻線纜與業(yè)務(wù)處理模塊Ul連接，其射頻信號經(jīng)過業(yè)務(wù)處理單元Ul后變成下行中頻信號，下行中頻信號變換為數(shù)字信號。寬帶/固網(wǎng)業(yè)務(wù)及礦用專網(wǎng)定位、監(jiān)控業(yè)務(wù)接入交換機(jī)或ONU后通過網(wǎng)線或光纖連接到接入單元的業(yè)務(wù)處理模塊Ul，其IP數(shù)據(jù)包與下行數(shù)字基帶信號合路并打包成適合標(biāo)準(zhǔn)接口協(xié)議(如CPRI)要求的幀格式，電光轉(zhuǎn)換后光信號分成4路分別對應(yīng)4個(gè)光口連接擴(kuò)展單元。
[0030]上行:由拓展單元傳輸?shù)墓庑盘枺?jīng)業(yè)務(wù)處理單元Ul處理后分離出基帶信號和以太網(wǎng)信號，其中以太網(wǎng)信號通過網(wǎng)線或光纖傳輸給交換機(jī)、WLAN_AC或0NU，基帶信號經(jīng)數(shù)字處理后轉(zhuǎn)換為上行中頻信號，上變頻后將上行中頻信號變頻為上行射頻信號傳給基站或RRU.網(wǎng)管監(jiān)控原理:
網(wǎng)管監(jiān)控單元U2分為操作系統(tǒng)、網(wǎng)管系統(tǒng)和液晶顯示系統(tǒng)三部分，網(wǎng)管監(jiān)控單元U2通過業(yè)務(wù)處理單元實(shí)現(xiàn)本地和遠(yuǎn)程監(jiān)控。系統(tǒng)采用三級監(jiān)控架構(gòu)，接入單元與擴(kuò)展單元之間為主從關(guān)系，接入單元為主機(jī)擴(kuò)展單元為從機(jī)，擴(kuò)展單元將其狀態(tài)信息上報(bào)給接入單元；覆蓋單元為擴(kuò)展單元的模塊，兩者采用485協(xié)議通信，覆蓋單元將其信息上報(bào)給擴(kuò)展單元，通過接入單元能監(jiān)控?cái)U(kuò)展單元和覆蓋單元。網(wǎng)管監(jiān)控單元U2安裝網(wǎng)管軟件OMT后即可對設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控與查詢，設(shè)備的狀態(tài)、參數(shù)及告警信息能在液晶顯示屏上直觀地顯示，支持觸摸和鼠標(biāo)兩種操作形式。
[0031]所述接入端含有N型射頻接口、以太網(wǎng)光口 /電口，光口 /電口為1000M/100M自適應(yīng)，采用2.5G SFP型激光器和LC/FC型單根尾纖，支持接入單元通過射頻線纜、光纖和五類線接入系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)。
[0032]所述接入單元與擴(kuò)展單元支持一拖四的星型組網(wǎng)。
[0033]2.擴(kuò)展單元由數(shù)字處理模塊U4、調(diào)制解調(diào)單元U5和電源/備份單元U6組成，如圖3所示。
[0034]其連接關(guān)系為:
數(shù)字處理模塊U4與調(diào)制解調(diào)單元U5連接，進(jìn)行數(shù)據(jù)交互；
調(diào)制解調(diào)單元U5有線連接PC/IP電話；
電源/備份單元U6連接U4和U5，對其供電。
[0035]擴(kuò)展單元信號處理原理如下:
下行:從接入單元過來的光信號經(jīng)過數(shù)字處理模塊U4光電轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，數(shù)字信號經(jīng)FPGA處理并分離出數(shù)字基帶信號和IP數(shù)據(jù)包，IP數(shù)據(jù)包包含寬帶業(yè)務(wù)、IP電話業(yè)務(wù)、礦用專網(wǎng)定位、監(jiān)控業(yè)務(wù)等，其中數(shù)字基帶信號和礦用專網(wǎng)定位、監(jiān)控業(yè)務(wù)包按照固定協(xié)議重新組幀打包后被送往光口和網(wǎng)口，通過光纖和五類線傳輸?shù)礁采w單元。寬帶業(yè)務(wù)、IP電話業(yè)務(wù)包被送到調(diào)制解調(diào)單元U5，經(jīng)過解調(diào)分離出寬帶業(yè)務(wù)和IP電話業(yè)務(wù)，業(yè)務(wù)通過五類線和雙絞線分別接入PC和電話終端。
[0036]上行:PC和電話終端數(shù)據(jù)接入調(diào)制解調(diào)單元U5被統(tǒng)一打包成IP數(shù)據(jù)包，與來自光口或網(wǎng)口的數(shù)字信號按照固定協(xié)議重新組幀，電光轉(zhuǎn)換后通過光纖傳到接入單元。
[0037]所述數(shù)字處理模塊U4含8個(gè)光口和4個(gè)千兆網(wǎng)口，同時(shí)支持光纖和網(wǎng)線連接覆蓋單元，根據(jù)礦井地形組網(wǎng)需要，擴(kuò)展單元和覆蓋單元可實(shí)現(xiàn)星型、鏈型組網(wǎng)，組網(wǎng)靈活、方便。
[0038]調(diào)制解調(diào)單元U5含4個(gè)RJ45網(wǎng)口和2個(gè)RJll電話口支持終端有線接入，滿足了井下對寬帶和電話的需求。
[0039]電源/備份單元U6接受外部直流受電并對數(shù)字處理模塊和調(diào)制解調(diào)單元供電，考慮礦用電源特殊要求，電源/備份單元內(nèi)含高性能氫鋰電池組，可滿足擴(kuò)展單元外部斷電2小時(shí)內(nèi)設(shè)備能正常工作。
[0040]所述接入單元基于礦用本安型設(shè)計(jì)，滿足井下含有甲烷和煤塵爆炸性混合物但無破壞絕緣和腐蝕性氣體的場合的礦井中。
[0041]3.覆蓋單元由數(shù)字處理單元U7、WLAN處理單元U8、一體化模塊U9、天線UlO和電源/備份單元Ull,如圖4所示。
[0042]其連接關(guān)系是:
數(shù)字處理單元U7、一體化模塊U9、天線UlO依次連接組成上下行鏈路，與手機(jī)終端等組成無線移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)；
WLAN處理單元U8與數(shù)字處理單元U7連接，與人員定位設(shè)備、瓦斯信息采集設(shè)備組成WIFI網(wǎng)絡(luò)；
電源/備份單元Ull分別連接數(shù)字處理單元U7、WLAN處理單元U8、一體化模塊U9，并對其提供能量。
[0043]覆蓋單元信號處理原理如下:
下行:由拓展單元傳輸?shù)墓庑盘柣螂娦盘栠M(jìn)入數(shù)字處理單元U7轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。數(shù)字處理單元U7分離出基帶信號和以太網(wǎng)信號，其中基帶信號經(jīng)數(shù)字處理后轉(zhuǎn)換為下行中頻信號。一體化模塊U9將下行中頻信號變頻為下行射頻信號，并通過天線單元UlO輻射到空間中。以太網(wǎng)信號傳輸給WLAN處理單元U8，經(jīng)上變頻成5.8G WIFI射頻信號后由WIFI天線完成信號發(fā)射。
[0044]同理，上行鏈路中，2G/3G無線信號由天線UlO接收進(jìn)入一體化模塊后，將上行射頻信號轉(zhuǎn)換為上行中頻信號，數(shù)字處理單元U7變換上行中頻信號為基帶信號，并與WLAN處理單元U8傳輸?shù)囊蕴W(wǎng)信號重新組幀，然后轉(zhuǎn)換為光信號或以太網(wǎng)信號后傳輸給拓展單
J Li ο
[0045]WIFI接入處理原理為:礦用人員定位器及瓦斯信息采集器將位置信息、瓦斯?jié)舛鹊刃畔⒁訵IFI信號傳輸給WLAN處理單元，WIFI天線接受到信號后經(jīng)下變頻成中頻信號，經(jīng)FPGA處理成滿足標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的以太網(wǎng)信號，以太網(wǎng)信號和數(shù)字基帶信號經(jīng)數(shù)字處理單元U7重新組幀后轉(zhuǎn)換為光信號或以太網(wǎng)信號后傳輸給拓展單元。
[0046]供電單元Ull獲取外部能量，并分別給數(shù)字處理單元U7、WLAN處理單元U8\ 一體化模塊U9提供能量。
[0047]所述覆蓋單元為本安型設(shè)計(jì)，IP65防護(hù)等級，滿足井下特殊環(huán)境需求。
[0048]而且，拓展單元和覆蓋單元可建立星型、鏈型或混合型組網(wǎng)，且覆蓋單元與覆蓋單元支持鏈型組網(wǎng)以滿足信號拉遠(yuǎn)的需要。
[0049]而且，擴(kuò)展單元與覆蓋單元可采用網(wǎng)線和光纖連接，覆蓋單元與覆蓋單元采用光纖拉遠(yuǎn)。
[0050]所述天線UlO為單極化寬帶定向天線用于覆蓋2G/3G信號，WIFI天線為鞭狀圓極化全向天線用于接收人員定位信號、瓦斯采集信息等WIFI信號。
[0051]所述覆蓋單元針對礦井拐角多、阻擋多的特點(diǎn)，覆蓋單元掛墻安裝支架采用腰圓孔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，能夠上下、左右調(diào)節(jié)傾角。且覆蓋單元功率智能可調(diào)節(jié)，在接入單元可遠(yuǎn)程調(diào)整各覆蓋單元功率大小，真正做到了礦用的定點(diǎn)覆蓋、按需覆蓋。
[0052]本文中所描述的具體實(shí)施例僅僅是對本發(fā)明精神作舉例說明。本發(fā)明所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員可以對所描述的具體實(shí)施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類似的方式替代，但并不會偏離本發(fā)明的精神或者超越所附權(quán)利要求書所定義的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種新型礦用綜合接入系統(tǒng)，其特征在于:利用數(shù)字信號處理技術(shù)同時(shí)接入移動(dòng)通信系統(tǒng)、人員定位系統(tǒng)、礦用信息采集系統(tǒng)、寬帶/固網(wǎng)系統(tǒng)； 接入移動(dòng)通信系統(tǒng)是指接入基站或RRU設(shè)備，接入方式為射頻線纜接入； 接入人員定位系統(tǒng)是指通過ONU或交換機(jī)接入人員定位服務(wù)器，接入方式為光纖或網(wǎng)線接入； 接入礦用信息采集系統(tǒng)是指通過ONU或交換機(jī)接入礦用信息服務(wù)器，接入方式為光纖或網(wǎng)線接入； 接入寬帶/固網(wǎng)系統(tǒng)是指通過ONU或交換機(jī)接入寬帶/固網(wǎng)，接入方式為光纖或網(wǎng)線接入。
2.按權(quán)利要求1所述的一種新型礦用綜合接入系統(tǒng)，其特征在于:包括接入單元、拓展單元和覆蓋單元；接入單元位于礦井上，拓展單元和覆蓋單元位于礦井下； 接入單元通過光纖、網(wǎng)線和射頻線纜接入網(wǎng)絡(luò)，接入單元和拓展單元通過光纖連接，拓展單元和覆蓋單元通過光纖或網(wǎng)線連接，拓展單元和覆蓋單元分別接入終端；接入單元將無線射頻信號和IP數(shù)據(jù)數(shù)字化處理后傳輸?shù)綌U(kuò)展單元，通過接入單元實(shí)現(xiàn)本地和遠(yuǎn)程監(jiān)控；拓展單元實(shí)現(xiàn)數(shù)字基帶下行信號的分路和上行信號的合路，覆蓋單元完成無線射頻信號和WIFI信號的發(fā)射和接收； 所述網(wǎng)絡(luò)包括移動(dòng)通信網(wǎng)、INTERNET網(wǎng)、PSTN、監(jiān)控中心、定位服務(wù)器； 所述拓展單元接入終端是指接入電腦或IP電話； 所述覆蓋單元接入終端是指接入本安型手機(jī)、WIFI人員定位設(shè)備、WIFI瓦斯信息采集設(shè)備。
3.按權(quán)利要求2所述的一種新型礦用綜合接入系統(tǒng)，其特征在于:所述接入單元包括業(yè)務(wù)處理模塊Ul、網(wǎng)管監(jiān)控單元U2和電源單元U3，其連接關(guān)系為: 業(yè)務(wù)處理模塊Ul與網(wǎng)管監(jiān)控單元U2連接，進(jìn)行數(shù)據(jù)交互； 業(yè)務(wù)處理模塊Ul接入網(wǎng)絡(luò)和擴(kuò)展單元，形成上下行鏈路； 電源單元U3連接Ul和U2，對其供電。
4.按權(quán)利要求2所述的一種新型礦用綜合接入系統(tǒng)，其特征在于:所述擴(kuò)展單元包括數(shù)字處理模塊U4、調(diào)制解調(diào)單元U5和電源/備份單元U6 ； 其連接關(guān)系為: 數(shù)字處理模塊U4與調(diào)制解調(diào)單元U5連接，進(jìn)行數(shù)據(jù)交互； 調(diào)制解調(diào)單元U5有線連接PC/IP電話； 電源/備份單元U6連接U4和U5，對其供電。
5.按權(quán)利要求2所述的一種新型礦用綜合接入系統(tǒng)，其特征在于:所述覆蓋單元包括數(shù)字處理單元U7、WLAN處理單元U8、一體化模塊U9、天線UlO和電源/備份單元Ull ； 其連接關(guān)系是: 數(shù)字處理單元U7、一體化模塊U9、天線UlO依次連接組成上下行鏈路，覆蓋單元與終端組成無線移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)； WLAN處理單元U8與數(shù)字處理單元U7連接，與人員定位設(shè)備、瓦斯信息采集設(shè)備組成WIFI網(wǎng)絡(luò)； 電源/備份單元Ull分別連接數(shù)字處理單元U7、WLAN處理單元U8、一體化模塊U9，并對其提供能量。
6.按權(quán)利要求3所述的一種新型礦用綜合接入系統(tǒng)，其特征在于:所述接入單元信號處理過程如下: 下行鏈路:移動(dòng)通信系統(tǒng)的基站BTS或拉遠(yuǎn)單元RRU通過射頻線纜與業(yè)務(wù)處理模塊Ul連接，其射頻信號經(jīng)過業(yè)務(wù)處理單元Ul后變成下行中頻信號，下行中頻信號變換為數(shù)字信號；寬帶/固網(wǎng)業(yè)務(wù)及礦用專網(wǎng)定位、監(jiān)控業(yè)務(wù)接入交換機(jī)或ONU后通過網(wǎng)線或光纖連接到接入單元的業(yè)務(wù)處理模塊U1，其IP數(shù)據(jù)包與下行數(shù)字基帶信號合路并打包成適合標(biāo)準(zhǔn)接口協(xié)議要求的幀格式，電光轉(zhuǎn)換后光信號分成4路分別對應(yīng)4個(gè)光口連接擴(kuò)展單元； 上行鏈路:由拓展單元傳輸?shù)墓庑盘枺?jīng)業(yè)務(wù)處理單元Ul處理后分離出基帶信號和以太網(wǎng)信號，其中以太網(wǎng)信號通過網(wǎng)線或光纖傳輸給交換機(jī)、WLAN_AC或0NU，基帶信號經(jīng)數(shù)字處理后轉(zhuǎn)換為上行中頻信號，上變頻后將上行中頻信號變頻為上行射頻信號傳給基站或RRU。
7.按權(quán)利要求4所述的一種新型礦用綜合接入系統(tǒng)，其特征在于:所述擴(kuò)展單元信號處理過程如下: 下行鏈路:從接入單元過來的光信號經(jīng)過數(shù)字處理模塊U4光電轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，數(shù)字信號經(jīng)FPGA處理并分離出數(shù)字基帶信號和IP數(shù)據(jù)包，IP數(shù)據(jù)包包含寬帶業(yè)務(wù)、IP電話業(yè)務(wù)、礦用專網(wǎng)定位、監(jiān)控業(yè)務(wù)等，其中數(shù)字基帶信號和礦用專網(wǎng)定位、監(jiān)控業(yè)務(wù)包按照固定協(xié)議重新組幀打包后被送往光口和網(wǎng)口，通過光纖和五類線傳輸?shù)礁采w單元；寬帶業(yè)務(wù)、IP電話業(yè)務(wù)包被送到調(diào)制解調(diào)單元U5，經(jīng)過解調(diào)分離出寬帶業(yè)務(wù)和IP電話業(yè)務(wù)，業(yè)務(wù)通過五類線和雙絞線分別接入PC和電話終端； 上行鏈路:PC和電話終端數(shù)據(jù)接入調(diào)制解調(diào)單元U5被統(tǒng)一打包成IP數(shù)據(jù)包，與來自光口或網(wǎng)口的數(shù)字信號按照固定協(xié)議重新組幀，電光轉(zhuǎn)換后通過光纖傳到接入單元。
8.按權(quán)利要求5所述的一種新型礦用綜合接入系統(tǒng)，其特征在于:所述覆蓋單元信號處理過程如下: 下行鏈路:由拓展單元傳輸?shù)墓庑盘柣螂娦盘栠M(jìn)入數(shù)字處理單元U7轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；數(shù)字處理單元U7分離出基帶信號和以太網(wǎng)信號，其中基帶信號經(jīng)數(shù)字處理后轉(zhuǎn)換為下行中頻信號；一體化模塊U9將下行中頻信號變頻為下行射頻信號，并通過天線單元UlO輻射到空間中；以太網(wǎng)信號傳輸給WLAN處理單元U8，經(jīng)上變頻成5.8G WIFI射頻信號后由WIFI天線完成信號發(fā)射； 上行鏈路:2G/3G無線信號由天線UlO接收進(jìn)入一體化模塊后，將上行射頻信號轉(zhuǎn)換為上行中頻信號，數(shù)字處理單元U7變換上行中頻信號為基帶信號，并與WLAN處理單元U8傳輸?shù)囊蕴W(wǎng)信號重新組幀，然后轉(zhuǎn)換為光信號或以太網(wǎng)信號后傳輸給拓展單元。
9.按權(quán)利要求3所述的一種新型礦用綜合接入系統(tǒng)，其特征在于:所述 網(wǎng)管監(jiān)控單元U2包括操作系統(tǒng)、網(wǎng)管系統(tǒng)和液晶顯示系統(tǒng)，網(wǎng)管監(jiān)控單元U2通過業(yè)務(wù)處理單元Ul實(shí)現(xiàn)本地和遠(yuǎn)程監(jiān)控；用三級監(jiān)控架構(gòu)，接入單元與擴(kuò)展單元之間為主從關(guān)系，接入單元為主機(jī)，擴(kuò)展單元為從機(jī)，擴(kuò)展單元將其狀態(tài)信息上報(bào)給接入單元；覆蓋單元為擴(kuò)展單元的模塊，兩者采用485協(xié)議通信，覆蓋單元將其信息上報(bào)給擴(kuò)展單元，通過接入單元監(jiān)控?cái)U(kuò)展單元和覆蓋單元；網(wǎng)管監(jiān)控單元U2中的網(wǎng)管軟件OMT對接入單元和覆蓋單元進(jìn)行監(jiān)控與查詢，設(shè)備的狀態(tài)、參數(shù)及告警信息在液晶顯示系統(tǒng)中的液晶顯示屏上直觀地顯示，液晶顯示屏支持觸摸和鼠標(biāo)兩種操作形式。
10.按權(quán)利要求5所述的一種新型礦用綜合接入系統(tǒng)，其特征在于:所述天線UlO為定向天線和鞭狀WIFI天線。
【文檔編號】H04L12/28GK104486170SQ201410624476
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年11月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月7日
【發(fā)明者】王傳江, 田宇興 申請人:武漢虹信通信技術(shù)有限責(zé)任公司