專利名稱：隧道應急通信系統及方法
技術領域：
本發明涉及通信領域，尤其涉及一種隧道應急通信系統及方法。
背景技術：
隧道應急通信系統是一種專用通信系統，隧道緊急情況下，現場人員可以第一時間向機房值班員發出救助。現場人員通過現場的通話終端向控制中心發出呼叫、報告事故或提出救助，從而使控制中心能根據所獲得的信息迅速、及時地進行應急救援處理，最大限度地減小生命財廣損失。現有的交通應急通信中，常用的有鐵路區間通話柱系統和高速公路應急電話系統。鐵路區間通話柱系統，可以提供多個終端，但各個終端共線，提供的信息一樣，不能提供定位功能，而且需要使用人員攜帶通話終端。高速公路應急電話系統終端需要通過就近取電才可實現通信。因在鐵路隧道內取電較困難，火災時，隧道內將會切斷電源，所以不易實現。另外，鐵路隧道內環境特殊，過火車時隧道內空氣壓力會發生較大變化，易對沒有經過特殊防護處理的通話終端造成損壞。為實現隧道特殊環境的應急通信，因此需要開發一種新的隧道應急通信系統以解決上述問題。

發明內容
本發明所要解決的技術問題之一是需要提供一種能夠適應隧道特殊環境，解決供電問題的隧道應急通信系統。為了解決上述技術問題，本發明提供了一種隧道應急通信系統，所述系統包括通信現場設備、中心控制設備和傳輸電纜，其中，所述通信現場設備，其包括至少一個通話終端，通過觸發所述通話終端的通話按鍵，向所述中心控制設備發出緊急呼叫；所述中心控制設備，其包括管理終端、主機和值班機，所述主機控制所述值班機與所述通話終端建立通信并記錄其通信數據，所述管理終端對所述通信數據進行處理；所述中心控制設備中的主機通過所述傳輸電纜對所述通信現場設備進行集中供電。在一個實施例中，還包括通信區間設備，所述通信區間設備通過所述傳輸電纜接入至所述通信現場設備和中心控制設備之間，其中所述通信區間設備包括中繼器。在一個實施例中，還包括:遠端模塊，其作為通信區間設備之一通過所述傳輸電纜接入至所述通信現場設備和中心控制設備之間，以及所述中心控制設備的主機進一步包括與所述遠端模塊相關聯的局端模塊，所述遠端模塊與所述局端模塊通過協作以實現信號遠距離傳輸。在一個實施例中，所述通話終端包括通話電路、面板、采用有色合金和不銹鋼材質制成的機殼和門蓋。在一個實施例中，在所述面板上設置有揚聲器、一鍵式通話按鍵和話筒。在一個實施例中，所述通話電路包括控制電路、信號發送電路、信號接收電路、供電電路、保護電路和接口電路，所述通話終端通過所述信號發送電路和信號接收電路與所述值班機進行全雙工通話。在一個實施例中，所述通話電路中的信號發送電路向所述主機的信號接收電路發送含有所述通話終端編號的編碼信號；所述主機的信號接收電路根據接收到的編碼信號確定所述通話終端的地理位置。在一個實施例中，在多路通話終端向所述中心控制設備發出緊急呼叫時，所述主機按照通話終端呼叫的先后順序分別控制各通話終端與所述值班機進行通信。在一個實施例中，還包括錄音板卡，所述管理終端根據所述通信數據建立系統數據庫，以及配合所述錄音板卡對所述值班機與所述通話終端之間的通信進行錄音保存。根據本發明的另一方面，還提供了一種隧道應急通信方法，包括:通過觸發通信現場設備中至少一個通話終端的通話按鍵，向中心控制設備發出緊急呼叫；所述中心控制設備的主機控制所述中心控制設備的值班機與所述通話終端建立通信并記錄其通信數據，所述中心控制設備的管理終端對所述通信數據進行處理；所述中心控制設備中的主機通過傳輸電纜對所述通信現場設備進行集中供電。與現有技術相比，本發明的一個或多個實施例可以具有如下優點:(I)本發明系統的中心控制設備通過傳輸電纜對通信現場設備進行集中供電，解決了隧道環境取電較困難的問題。(2)現場人員通過觸發隧道內通信現場設備的通話終端的一鍵式通話按鍵，即可與中心控制設備建立通信進而發出呼叫、報告事故或提出救助，具有操作方便，不易損壞，成本較低的優點。(3)本發明系統的中心控制設備通過解析含有通話終端編號的編碼信息能夠定位隧道現場呼叫通話終端的位置，從而使控制中心能根據所獲得的信息迅速、及時地進行應急救援處理，最大限度地減小生命財產損失。(4)系統通信現場設備具有很高的防護等級，從而能夠適應隧道高風壓變化、潮濕和聞粉塵等復雜的環境。本發明的其它特征和優點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發明而了解。本發明的目的和其他優點可通過在說明書、權利要求書以及附圖中所特別指出的結構來實現和獲得。


附圖用來提供對本發明的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與本發明的實施例共同用于解釋本發明，并不構成對本發明的限制。在附圖中:圖1是根據本發明的隧道應急通信系統的組成框圖；圖2是根據本發明的隧道應急通信系統的實施方式的結構示意圖；圖3是根據本發明的隧道應急通信系統的另一實施方式的結構示意圖；圖4是根據本發明的一個實施例的通信終端的結構示意圖；圖5是根據本發明的一個實施例的通話原理示意圖。
具體實施方式
為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，以下結合附圖對本發明作進一步地詳細說明。如圖1所示，其中顯示了根據本發明的一實施方式的隧道應急通信系統的組成框圖。該隧道應急通信系統主要包括通信現場設備101、中心控制設備102和傳輸電纜。其中，通信現場設備101，其包括至少一個通話終端(例如電話機)，通過觸發通話終端的通話按鍵，向中心控制設備102發出緊急呼叫；中心控制設備102，其包括管理終端102a、主機102b和值班機102c，主機102b控制值班機102c與通話終端建立通信并記錄其通信數據，管理終端102a對通信數據進行處理；中心控制設備102中的主機102b利用傳輸電纜實現對通信現場設備101進行集中供電。由于系統供電采用集中供電方式，通話終端的工作電源由主機102b經傳輸電纜供給，不需要在隧道現場提供蓄電池或其它電源，這樣就解決了隧道內取電困難的問題。需要說明的是，在進行近距離通信傳輸時，該中心控制設備102中的主機102b直接通過傳輸電纜與通信現場設備101連接。然而，在進行遠距離通信時，該系統還包括通信區間設備103(如圖1所示)，其通過傳輸電纜接入至通信現場設備101和中心控制設備102之間。該設備103包括中繼器和/或遠端模塊，在該設備103包括遠端模塊時，中心控制設備102的主機102b進一步包括與遠端模塊相關聯的局端模塊，局端模塊和遠端模塊協同工作以實現信號的遠距離傳輸。需要說明的是，在設置了中繼器時，優選在每隔大約20km 30km (視傳輸電纜線徑而異)在沿途能提供電源的地方設置一個，它不僅要放大話音信號和數據信號，同時還要為后續路側通話終端遠程供電。圖2顯示了根據本發明的隧道應急通信系統的實施方式的結構示意圖。為了實現遠距離通信，添加了局端模塊(設置在主機102b中)及遠端模塊104 (如圖2所示)，通過二者協同工作，使得遠方的值班人員能夠處理緊急呼叫。另外，中心控制設備不僅可以連接一個隧道的通信現場設備，還可以通過遠端模塊連接多個隧道的通信現場設備，具體如圖3所示。下面對通信現場設備101的通話終端的結構進行說明。請參考圖4，通話終端包括面板202、采用有色合金和不銹鋼材質制成的機殼203、門蓋204和通話電路(未在圖4中示出)。由于機殼203和門蓋204采用有色合金和不銹鋼材質制成，并且通過特殊設計、加工及處理，因此能保證通話終端防腐耐蝕、防潮、防風壓、防震、防電磁以及防爆、防塵、防水，使得該通話終端能適應隧道中的高風壓環境。機殼203還包括門鎖舌202d、線路接口 202e和接地柱202f等，而且，由于機殼203米用全封閉的金屬機殼，且配有接地柱202f,可在一定程度上防護雷擊與電磁干擾。如圖4所示，在通話終端的面板202上設置有揚聲器202a、一鍵式通話按鍵202b和話筒202c。現場人員通過按下按鍵202b與中心控制設備102建立通信后，利用話筒202c就可以與中心控制設備102的值班機102c進行通話。由于該通話終端只含有一個按鍵202b，緊急情況時，現場人員只需通過按下該按鍵即可與中心控制設備102建立通信。該一鍵式呼叫方式，簡化了隧道內現場人員的呼叫方式。
優選地，在面板202上還設置有指示燈(未在圖4中示出)，用于顯示通話終端的按鍵202b，由于隧道內的照明較差，尤其是在隧道照明斷電后，設置了指示燈，就能夠在隧道黑暗的情況下發起一鍵呼叫。在本實施例中，揚聲器202a、話筒202c和指示燈通過特殊處理，其防護等級可達IP65，能完全防止外物(例如灰塵和水)侵入，而且這樣高的防護等級使得該通話終端可以承受隧道內長時間大風壓沖擊。優選地，話筒202c采用免提通話方式，操作簡單，便于緊急情況時的快速簡便通話。優選地，揚聲器202a米用大功率的揚聲器,保證通話聲音宏亮。圖5是根據本發明的一個實施例的通話原理示意圖，如圖5所示，通話電路包括控制電路302、信號發送電路303、信號接收電路304、供電電路305、保護電路306和接口電路。通話終端通過通話電路與值班機102c進行全雙工通話。通話電路是一個高性能的通信模塊，主要完成與主機102b的通信連接、話路溝通、發送和接收各種數據信息、揚聲通話和檢測等各項工作。在用戶按下按鍵202b后，用戶的聲音通過話筒202c轉換成電訊號后經過發送放大器303a放大到適當的電平再送到信號發送電路303。信號發送電路303發送通話終端向主機102b傳送的各種數據信號。信號接收電路304接收主機102b的信號發送電路402送來的各種數據信號，例如，建立通話，話路拆線，啟動測試等數據信號，并將主機102b發送來的話音信號經接收放大器304a放大后通過揚聲器轉換成聲信號。控制電路302控制各電路的工作和電源供給，其可以通過數字信號微處理器實現。供電電路305從線路上獲取電源，將線路電壓變換成各單元工作所需的電壓。該保護電路306用于保護該通話終端，可以使通話終端具備防雷擊、防電力線干擾等優點，通話終端的使用環境決定了通話電路是否需有保護電路306。在本發明的另一個實施例中，在用戶按下按鍵202b后，控制電路302控制信號發送電路303在發送聲信號的同時，還向主機102b的信號接收電路401發送含有通話終端編號的編碼信號，主機102b根據接收到的編碼信號確定通話終端的地理位置，使得該系統具備定位功能。需要說明的是，該編碼信號可以是雙音多頻(DTMF)信號，也可以是移頻鍵控(FSK)信號，或者是通話頻帶(300 3400Hz)外的信號。該編碼信號經調制解調芯片調制成模擬信號在傳輸電纜線路上進行傳輸。主機102b收到編碼信號后一方面顯示呼叫通話終端的編號，向值班機102c振鈴，同時又向呼叫通話終端發出建立通話的命令，以便接通話音通道和電源。需要說明的是，在多路通話終端向中心控制設備102發出緊急呼叫時，主機102b按照通話終端呼叫的先后順序分別控制各通話終端與值班機102c進行通信，其它呼叫終端排隊等候。由于在排隊等待狀態下，通話終端必須做到最大限度的省電，因此各單元電路除控制電路耗用少量電能維持工作外，其它電路只在需要工作時才由控制電路302控制電子開關接通電源，保證隧道內的通話終端耗用最少量的電即可實現其功能。如圖5所示，與信號發送電路303和信號接收電路304協同工作的發送放大器303a和接收放大器304a除了滿足普通放大器的增益、頻響、非線性失真等要求外，優選地，對于發送放大器303a，它選擇具有較高增益的放大器，以重點應解決噪聲問題；對于接收放大器304a，則選用具有較高的效率的放大器，以便利用有限的能量供應達到最大聲音響度，保證通話語音質量高，聲音清晰。主機102b控制值班機102c與通話終端的通信、拆線和通話終端測試。具體地，現場人員按下按鍵202b后，主機102b向值班機102c振鈴并控制其與呼叫通話終端發出建立通話的命令。結束通話后，主機102b控制值班機102c與通話終端拆線，通話終端回到等待狀態。另外，正常情況時，主機102b也可以控制值班機102c檢測通話終端的工作情況，以對系統進行實時維護和檢修。在本發明的另一個實施例中，該系統還包括錄音板卡，該錄音板卡優選集成在管理終端102a中，管理終端102a根據通話終端與值班機102c的通信數據建立系統數據庫，以及配合錄音板卡對值班機102c與通話終端之間的通信進行錄音保存。管理終端配合錄音板卡可以對通話終端和值班機102c的通話內容自動錄音、回放，并能記錄呼叫日期、時間、通話終端編號等信息。優選地，管理終端102a還可以根據數據信息對隧道現場進行一定的指揮和調度，并可記錄現場的事件及其處理結果。在本發明的另一個實施例中，通信區間設備103與多個通話終端通過總線方式連接。傳輸電纜和多路通話終端采用總線式連接方式，每組線路可并接多部通話終端。例如，每四芯傳輸電纜可串接多達99部通話終端，既能最大限度地使用傳輸電纜，又能保證在隧道的多個地方都安裝通話終端。雖然本發明所揭露的實施方式如上，但所述的內容只是為了便于理解本發明而采用的實施方式，并非用以限定本發明。任何本發明所屬技術領域內的技術人員，在不脫離本發明所揭露的精神和范圍的前提下，可以在實施的形式上及細節上作任何的修改與變化，但本發明的專利保護范圍，仍須以所附的權利要求書所界定的范圍為準。
權利要求
1.一種隧道應急通信系統，所述系統包括通信現場設備、中心控制設備和傳輸電纜，其中， 所述通信現場設備，其包括至少一個通話終端，通過觸發所述通話終端的通話按鍵，向所述中心控制設備發出緊急呼叫； 所述中心控制設備，其包括管理終端、主機和值班機，所述主機控制所述值班機與所述通話終端建立通信并記錄其通信數據，所述管理終端對所述通信數據進行處理； 所述中心控制設備中的主機通過所述傳輸電纜對所述通信現場設備進行集中供電。
2.如權利要求1所述的系統，其特征在于，還包括通信區間設備， 所述通信區間設備通過所述傳輸電纜接入至所述通信現場設備和中心控制設備之間，其中所述通信區間設備包括中繼器。
3.如權利要求1或2所述的系統，其特征在于，還包括: 遠端模塊，其作為通信區間設備之一通過所述傳輸電纜接入至所述通信現場設備和中心控制設備之間，以及 所述中心控制設備的主機進一步包括與所述遠端模塊相關聯的局端模塊，所述遠端模塊與所述局端模塊通過協作以實現信號遠距離傳輸。
4.如權利要求1所述的系統，其特征在于，所述通話終端包括通話電路、面板、采用有色合金和不銹鋼材質制成的機殼和門蓋。
5.如權利要求4所述的系統，其特征在于，在所述面板上設置有揚聲器、一鍵式通話按鍵和話筒。
6.如權利要求4所述的系統，其特征在于，所述通話電路包括控制電路、信號發送電路、信號接收電路、供電電路、保護電路和接口電路，所述通話終端通過所述信號發送電路和信號接收電路與所述值班機進行全雙工通話。
7.如權利要求6所述的系統，其特征在于， 所述通話電路中的信號發送電路向所述主機的信號接收電路發送含有所述通話終端編號的編碼信號； 所述主機的信號接收電路根據接收到的編碼信號確定所述通話終端的地理位置。
8.如權利要求1所述的系統，其特征在于，在多路通話終端向所述中心控制設備發出緊急呼叫時，所述主機按照通話終端呼叫的先后順序分別控制各通話終端與所述值班機進行通信。
9.如權利要求1所述的系統，其特征在于，還包括錄音板卡，所述管理終端根據所述通信數據建立系統數據庫，以及配合所述錄音板卡對所述值班機與所述通話終端之間的通信進行錄音保存。
10.一種隧道應急通信方法，包括: 通過觸發通信現場設備中至少一個通話終端的通話按鍵，向中心控制設備發出緊急呼叫； 所述中心控制設備的主機控制所述中心控制設備的值班機與所述通話終端建立通信并記錄其通信數據，所述中心控制設備的管理終端對所述通信數據進行處理； 所述中心控制設備中的主機通過傳輸電纜對所述通信現場設備進行集中供電。
全文摘要
本發明公開了一種隧道應急通信系統，該系統包括通信現場設備、中心控制設備和傳輸電纜，其中，所述通信現場設備，其包括至少一個通話終端，通過觸發所述通話終端的通話按鍵，向所述中心控制設備發出緊急呼叫；所述中心控制設備，其包括管理終端、主機和值班機，所述主機控制所述值班機與所述通話終端建立通信并記錄其通信數據，所述管理終端對所述通信數據進行處理；所述中心控制設備中的主機通過所述傳輸電纜對所述通信現場設備進行集中供電。本發明系統的中心控制設備通過傳輸電纜對通信現場設備進行集中供電，解決了隧道環境取電較困難的問題。
文檔編號H04M19/00GK103200339SQ20131007698
公開日2013年7月10日 申請日期2013年3月11日 優先權日2013年3月11日
發明者田秀臣, 熊道權, 高如陽, 李潤武 申請人:北京世紀東方國鐵科技股份有限公司