專利名稱：一種用于脫網(wǎng)通信的煤礦井下通信終端的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于煤礦類產(chǎn)業(yè)井下通訊技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種具有脫網(wǎng)通信功能的煤礦井下通信終端。
背景技術(shù)：
煤礦類產(chǎn)業(yè)中，井下工作環(huán)境普遍較為惡劣，水、火、瓦斯、冒頂?shù)炔话踩蛩丶拔镔|(zhì)較多，再加上人員、設(shè)備的流動性大，因此當(dāng)遇到礦井突發(fā)事故，由于通信網(wǎng)絡(luò)不暢、通信手段單一、網(wǎng)絡(luò)承受能力差等因素，往往造成地面層與地下層之間、地下層與地下層之間信息不通，地面領(lǐng)導(dǎo)指揮不靈，極易造成重大事故損失。而發(fā)生重大事故時，井下往往因沒有可用電源，進而造成井下的通信系統(tǒng)陷入癱瘓，對只會營救以及挽救損失都帶來了極大的不便，因此在這種情況下，如何建立井下的應(yīng)急通信能力就變得非常的重要和迫切。對于井下通信而言，通信手段必須穩(wěn)定完善，同時需要具備應(yīng)急通信能力如脫網(wǎng)通信等，而就當(dāng)前情況來說，應(yīng)用于煤礦井下的各類通信終端不在少數(shù)，但具備脫網(wǎng)通信功能的通信終端，目前還并沒有從有關(guān)的材料及專利中得到明確的公開。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種能提高礦用通信終端的安全性能，具備脫網(wǎng)通信功能的煤礦井下通信終端，尤其是提供了一種手機作為通信終端。本實用新型的通信終端，除了能與市面上所推出的一般井下移動通信終端一樣實現(xiàn)基本的通話、短信等功能外，還具備脫網(wǎng)通信的功能。所述的脫網(wǎng)通信是指在脫離無線基站的情況下，通信終端之間直接組成自組網(wǎng)，在自組網(wǎng)的范圍內(nèi)實現(xiàn)語音、短信、對講等通信功能。
具體的，本實用新型通過以下技術(shù)方案得以實現(xiàn):—種用于脫網(wǎng)通信的煤礦井下通信終端，包括用于整體控制的中央控制單元、用于給各個單元提供電源的電源管理單元、用于通過無線射頻技術(shù)將數(shù)據(jù)發(fā)出或接收射頻信號的無線通信單元、用于聲音處理的語音處理單元、用于實現(xiàn)數(shù)字/字母按鍵處理的按鍵矩陣單元、用于顯示的IXD顯示單元和用于脫網(wǎng)通信的脫網(wǎng)通信單元，其中，所述脫網(wǎng)通信單元是用于通信終端之間實現(xiàn)自組網(wǎng)通信功能(脫網(wǎng)通信功能)的控制模塊。另外，所述電源管理單元連接有電源，所述電源可以是鋰電池等；所述無線通信單元連接有天線。其中，所述中央控制單元與電源管理單元、無線通信單元、語音處理單元、按鍵矩陣單元、IXD顯示單元和脫網(wǎng)通信單元相連；另外，所述電源管理單元與無線通信單元和IXD顯示單元相連；所述無線通信單元與脫網(wǎng)通信單元相連。中央控制單元包括控制芯片。 無線通信單元包括主通信芯片。電源管理單元包括電源管理芯片、DC/DC芯片、上LDO芯片和下LDO芯片，所述電源管理芯片、DC/DC芯片、上LDO芯片、下LDO芯片之間兩兩相連。實際應(yīng)用中，本實用新型的通信終端可以是手機或其它終端。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下有益效果:當(dāng)出現(xiàn)險情時，煤礦井下往往都已經(jīng)斷電，通信基站等設(shè)備都無法正常工作，導(dǎo)致煤礦井下的通信系統(tǒng)癱瘓。而本實用新型在井下通信系統(tǒng)癱瘓的情況下，仍然能夠通過自組網(wǎng)組成臨時的網(wǎng)絡(luò)，并在臨時網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)進行通信，非常適合應(yīng)急通信或者搶險現(xiàn)場的通信指揮，大大提高了搶險工作的效率，可以將損失降低到最小程度，具有非常重大的現(xiàn)實意義，能夠顯著的改善當(dāng)前事故頻發(fā)的煤礦產(chǎn)業(yè)的搶險效率，具備較佳的實用性。

下面將結(jié)合實施例和附圖對本實用新型作進一步的詳細(xì)描述:圖1所示為本實用新型一實施例的系統(tǒng)單元拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖；圖2所示為本實用新型一實施例以無線基站為節(jié)點進行通信的狀態(tài)示意圖；圖3所示為本實用新型一實施例在脫網(wǎng)狀態(tài)下的通信狀態(tài)示意圖；圖4所示為本實用新型一實施例在脫網(wǎng)狀態(tài)下的通信過程示意圖。
具體實施方式
為了使本實用新型的目的、 技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，
以下結(jié)合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。如圖1所示為可作為本實用新型較佳實施例的一種用于脫網(wǎng)通信的煤礦井下通信終端，所述通信終端為手機。其中，中央控制單元的控制芯片為32位的ARM處理器，是整個手機終端的控制中心，可以通過24根地址線和32位數(shù)據(jù)線以及SPI，IIC，UART等接口和外圍單元模塊進行數(shù)據(jù)交換和控制。在本實施例中，中央控制單元通過并行接口以總線的方式控制語音處理單元，以SPI接口和無線通信單元進行數(shù)據(jù)交互，以IIC的方式和電源管理單元進行交互連接。此夕卜，中央控制單元與按鍵矩陣單元、IXD顯示單元和脫網(wǎng)通信單元之間，通過中斷和GPIO 口來實施控制和數(shù)據(jù)交互。其中，控制芯片可通過自帶的A/D轉(zhuǎn)換接口對電源進行檢測。所述電源為鋰電池，鋰電池通過保險絲和限流電阻與電源管理單元相連，鋰電池所提供的電力電壓通過電源管理芯片、DC/DC芯片、上LDO芯片和下LDO芯片配合工作變換成符合手機要求的供電電壓。常按手機的開機鍵維持至少I秒鐘后，電源管理芯片被觸發(fā)開始工作，使下LDO芯片開始輸出，電源管理芯片同時給控制芯片提供復(fù)位信號，隨后控制芯片開始啟動并反饋信號給電源管理芯片表示輸出電壓沒有問題，電源管理芯片收到反饋信號后正常工作。其中，若電源管理芯片不能收到控制芯片的反饋信號，則切斷所有供電。在電源管理芯片和下LDO芯片打開后，手機系統(tǒng)的其它單元等待中央控制單元的命令，控制芯片依次打開電源管理芯片的其它支路、上LDO芯片和DC/DC芯片。此時電源通過電阻連到控制芯片的ADC管腳上，作為電源檢測，如電源的電壓波動范圍不在手機系統(tǒng)設(shè)定的范圍之內(nèi)，則控制芯片會通知電源管理芯片強行關(guān)機。而在手機系統(tǒng)正常運行過程中，若常按開機鍵至少2秒鐘，電源管理芯片則產(chǎn)生關(guān)機中斷傳送給控制芯片，控制芯片在完成相應(yīng)的電路準(zhǔn)備工作后，通知電源管理芯片關(guān)機。其中，在無線通信單元的電路中，主通信芯片為無線射頻模塊，支持IEEE802.1lb和IEEE802.llg，其中IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)是符合IEEE規(guī)范的國際標(biāo)準(zhǔn)，工作于2.4GHz免授權(quán)頻段，支持13個最大速率54Mbps的信道。主通信芯片由于集成了收發(fā)器和功放器，因此供電電壓較多且有時序要求，所以通過電源管理芯片、上LDO芯片和DC/DC芯片分別對主通信芯片進行供電，并通過電源管理芯片和控制芯片對電源管理芯片、上LDO芯片和DC/DC芯片進行分別控制以滿足上電時序的要求。對主通信芯片的上電完成后，要提供復(fù)位信號，其內(nèi)部上電完成后會提供高電平，該高電平經(jīng)過與門做個延時后供給，主通信芯片在收到復(fù)位信號后完成上電和啟動，開始和控制芯片通過SPI接口進行數(shù)據(jù)交互，同時主通信芯片被成功配置之后處于收發(fā)或待機狀態(tài)。在發(fā)射狀態(tài)下，控制芯片每隔20ms從語音處理單元接收語音包，并將語音包或其它將要發(fā)送的數(shù)據(jù)通過SPI接口傳輸給主通信芯片，此時主通信芯片內(nèi)部進行編碼調(diào)制，經(jīng)過內(nèi)部射頻放大器 放大,并由匹配電路和濾波器處理后由天線發(fā)射出去。在接收射頻信號時，射頻信號經(jīng)過濾波器和匹配電路處理后送至主通信芯片進行信號處理，得到數(shù)字信號，所得的數(shù)字信號由SPI接口傳送至控制芯片，控制芯片根據(jù)所接收的數(shù)字信號內(nèi)容，或發(fā)送信號至給語音處理單元，或做其它處理。按鍵矩陣單元的電路用于配合手機的按鍵控制，當(dāng)沒有任何按鍵按下時，中斷信號KEY_INT —直處于高電平狀態(tài)。當(dāng)用戶按鍵后，中斷相應(yīng)電路線路上的二極管導(dǎo)通，使中斷管腳KEY_INT變成低電平，產(chǎn)生中斷，按鍵矩陣單元將該中斷信號發(fā)送到中央控制單元。脫網(wǎng)通信單元為控制模塊，用于控制無線通信單元的工作方式和語音呼叫通信路由的建立。脫網(wǎng)通信單元周期性的檢測無線基站的工作狀況，一旦檢測到無法連接到無線基站，脫網(wǎng)通信單元通過IXD顯示單元在手機屏幕上顯示當(dāng)前的連接狀態(tài)是無法連接到網(wǎng)絡(luò)。此時，本實施例中的手機提供了兩種方式以進入自組網(wǎng)的工作模式，一種是脫網(wǎng)通信單元一旦檢測到無法連接到基站網(wǎng)絡(luò)時，立即自動向無線通信單元發(fā)出控制指令，使得無線通信單元進入到自組網(wǎng)的工作模式；另外一種是用戶通過手機屏幕上的提示進行操作，手動進入到自組網(wǎng)模式。其中，如圖2所示，在手機正常工作的模式下，通信手機之間的信號傳輸是通過無線基站進行轉(zhuǎn)發(fā)的，普通的通信手機如果沒有無線基站就無法正常的工作。而如圖3所示，在自組網(wǎng)的工作模式下，本實施例的通信手機之間可以通過自身的無線通信單元直接進行通信，無需通過無線基站進行轉(zhuǎn)發(fā)。其過程具體如圖4所示，在自組網(wǎng)的工作模式下，主叫手機首先廣播發(fā)送請求消息到自組網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，請求消息中包括被叫手機的號碼。被叫手機收到此請求消息后，比較自身的號碼和請求消息中的號碼，如果不等于自身的號碼，則直接丟棄請求消息；如果等于自身的手機號碼，則發(fā)送自身的IP地址到主叫手機，主叫手機即可獲得被叫手機的IP地址。其中，由于通信手機的IP地址是由通信手機的MAC地址轉(zhuǎn)換而來,而唯一的MAC地址對應(yīng)唯一的手機IP地址，因此如此，主叫手機可以由此獲得被叫手機的MAC地址。至此，當(dāng)主叫手機獲得了被叫手機的MAC地址、IP地址和呼叫號碼后，主叫手機就可以向被叫手機發(fā)起呼叫，令被叫手機能夠收到主叫手機的呼叫請求消息。當(dāng)被叫手機接收到主叫手機的呼叫請求后，通過振動、鈴聲等提示方式提示有呼叫進入，用戶接聽后，被叫手機反饋接聽消息到主叫手機即可建立語音呼叫。同理可實現(xiàn)對講和短信等通信功能。綜上所述，本實用新型的手機在正常的工作模式下可通過無線基站進行信號轉(zhuǎn)發(fā)，實現(xiàn)不同手機之間的通信；而在無線基站出現(xiàn)故障的情況下，本實用新型的手機可進入自組網(wǎng)工作模式，組成自組網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，此時手機之間的信號傳輸直接通過自身的無線通信單元進行發(fā)送，而無需借助無線基 站，實現(xiàn)了手機之間的脫網(wǎng)通信功能。
權(quán)利要求1.一種用于脫網(wǎng)通信的煤礦井下通信終端，包括中央控制單元、電源管理單元、無線通信單元、語音處理單元、按鍵矩陣單元、LCD顯示單元和脫網(wǎng)通信單元；其中，電源管理單元連接有電源；無線通信單元連接有天線；同時，所述中央控制單元與電源管理單元、無線通信單元、語音處理單元、按鍵矩陣單元、LCD顯示單元和脫網(wǎng)通信單元相連；另外，所述電源管理單元與無線通信單元和IXD顯示單元相連；所述無線通信單元與脫網(wǎng)通信單元相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于脫網(wǎng)通信的煤礦井下通信終端，其特征在于所述的中央控制單元包括控制芯片。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于脫網(wǎng)通信的煤礦井下通信終端，其特征在于所述的無線通信單元包括主通信芯片。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于脫網(wǎng)通信的煤礦井下通信終端，其特征在于所述的電源管理單元包括電源管理芯片、DC/DC芯片、上LDO芯片和下LDO芯片，所述電源管理芯片、DC/DC芯片、上LDO芯片、下LDO芯片之間兩兩相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求f4任一所述的用于脫網(wǎng)通信的煤礦井下通信終端，其特征在于所述通信終端為 手機。
專利摘要本實用新型公開了一種用于脫網(wǎng)通信的煤礦井下通信終端，包括用于整體控制的中央控制單元、用于給各個單元提供電源的電源管理單元、用于通過無線射頻技術(shù)將數(shù)據(jù)發(fā)出或接收射頻信號的無線通信單元、用于聲音處理的語音處理單元、用于實現(xiàn)數(shù)字/字母按鍵處理的按鍵矩陣單元、用于顯示的LCD顯示單元和用于脫網(wǎng)通信的脫網(wǎng)通信單元。本實用新型在井下通信系統(tǒng)癱瘓的情況下，仍然能夠通過自組網(wǎng)組成臨時的網(wǎng)絡(luò)，并在該臨時網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)進行通信，非常適合應(yīng)急通信或者搶險現(xiàn)場的通信指揮，大大提高了搶險工作的效率，可以將損失降低到最小程度，具有非常重大的現(xiàn)實意義，能夠顯著的改善當(dāng)前事故頻發(fā)的煤礦產(chǎn)業(yè)的搶險效率，具備較佳的實用性。
文檔編號H04W84/18GK203104801SQ20132009048
公開日2013年7月31日 申請日期2013年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月27日
發(fā)明者趙明高, 包建義, 傅小軍 申請人:杭州綠宇通信技術(shù)有限公司