一种营救被困矿工的通信系统技术领域
本专利提出了一种能够对矿下作业的矿工进行定位的矿工帽，具体涉及一种低频无线电波通信。
背景技术
煤炭工业是我国的的基础产业，在国民经济发展中有着举足轻重的作用。煤矿安全则是煤炭工业稳定、持续、高速发展的根本保证。可是井下工作的安全问题一直得不到有效解决，顶棚跌落和坑道侧塌在地下煤矿是经常发生的事故，它导致了大量矿工的死亡。为了挽救矿工的宝贵生命，第一时间获知井下矿工的人数和位置，需要一个合适的系统用于检测被困矿工的确切位置，以便协助救援队或矿井管理人员在灾难发生后，能够及时准确地找到被困矿工。
目前，我国一些大型煤矿为矿工配有GPS的定位手机，但是由于其成本高、线路铺设困难，所以在一些小型煤矿企业无法推进实施。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明的主要目的是提供一种轻便容易实施的矿工通信系统，通过使用该通信系统可以方便地定位矿工处于井下位置。
根据本发明的目的，本发明详细说明了一种基于射频能量无线传输原理工作的矿工安全通信系统。该系统由两个不同单元相互协同工作，包括附加在矿工帽上的发射单元和救援队携带的接收单元。
与现有技术相比较，本发明的有益效果在于： 相比其它利用GPS定位的系统来说具有成本低、携带方便、信号穿透力强的特点。
附图说明
图1是本发明提供的系统功能框图；
图2是本发明提供的发射单元框图；
图3是本发明提供的接收单元框图；
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行详细说明，应当理解，以下所说明的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
图1是本发明提供的系统功能框图，如图1所示：
系统由两个不同单元相互协同工作，包括附加在矿工帽上的发射单元和救援队携带的接收单元。
发射单元安装在矿工所携带的安全帽上，发射机通过双向线圈天线发射由固定2kHz频率调制的457kHz低频无线电波，该低频电波具有穿透岩石地层的能力。
救援队员携带的接收单元能够捕捉发射单元的低频无线电波，并被放大输入到最后的报警电路。接收单元一旦收到信号，救援队就需调节接收天线以到达最大信号强度方向。救援人员走向音量不断增加的方向，进而找到被困的矿工。
图2是本发明提供的发射单元框图，如图2所示：
发射单元由RF部分，混频级，调制信号放大器，末级放大器，线圈天线，矿工帽开关部分，DC-DC转换器
RF部分由晶体振荡器、缓冲放大器、混频器和电压放大器组成。晶体振荡器提供457kHz载波频输出。RF波馈送给缓冲放大器的输入并提供一个低抗输出。本级的输出耦合到下一级使其切去负峰而只放大正峰。这样本级提供接近数字型的4Vpp的RF输出。这个信号进一步通过施密特触发器整形，以给出一个457kHz的纯数字信号。
混频器由一个产生2kHz频率单调的非稳态多谐振荡器和NAND门组成。RF部分的输出在NAND门帮助下与非稳态多谐振荡器的输出混频。从NAND门的输出是一个获得2kHz音调数字调制了的457kHz纯数字信号，这个信号在另一个大约1Hz频率的非稳态多谐振荡器帮助下，进一步被开关式地接通与断开。采用这种方式，使从混频级的输出成为一个中断的数字调制连续波。混频级的电流输出首先用NAND门放大，最后送往一个互补对称功率放大器。从放大晶体管的收集极抽头，得到放大器的输出，并且用直流去耦电容进行直流去耦。最后，从直流去耦电容的输出与匹配的天线线圈连接，由此辐射音频调制的射频功率。该天线线圈是一调谐于传输457kHz单频的铁氧体磁心天线。
电源通过一个DC-DC转换器馈给发射机单元，此转换器将从矿工帽来的4V直流输入转换到12V直流电源。这个12V进一步通过三端稳压器减少到5V和馈送到除最后功率放大器外的所有级。最后的功率放大电路直接由12V加电。整个发射单元放在热塑性聚碳酸酯的盒内，再加上一个不影响此单元性的皮套。
图3是本发明提供的接收单元框图，如图3所示：
接收单元由调谐接收机天线线圈、AM接收机和检测器IC、放大器和报警部分、电源组成。
在接收机端，通过调谐的铁氧体磁心天线接收传输来的信号。这是一个方向性天线。当它放置垂直于电磁波传播的方向时能确保最大的接收。当它旋转到平行电磁波传播的方向时，在天线线圈两端的感应电压最低。把该感应电压加到具有内置自动幅度调整的高输入阻抗AM接收机和检测器IC。该信号在内置检测器中得到放大和解调，同时在IC的输出获得音频信号。该信号进一步由音频放大器放大，然后馈送到产生报警的扬声器。
尽管上文对本发明进行了详细说明，但是本发明不限于此，本领域技术人员可以根据本发明的原理进行各种修改。因此，凡按照本发明原理所作的修改，都应当理解为落入本发明的保护范围。