[发明专利]一种基于光纤传感的矿井紧急救援通信方法及系统

说明书

技术领域

本发明属于光纤传感技术领域，具体涉及一种基于光纤传感的矿井紧急救援通信方法及系统。

背景技术

矿难发生后井下人员的信息传递及定位技术，国内外目前仍然是一个空白领域，由于煤矿安全生产所面临的严峻形势，如何建立一个适合矿难发生后，为生存人员提供一个有效的信息传递渠道，及时获得救援，具有重要的意义。

通常，为了掌握井下作业人员的分布情况，国内所使用的井下人员定位跟踪技术，即利用考勤记录系统，而非真正的人员定位跟踪系统，这些技术主要有：

1、 射频卡（RFID）考勤系统：目前井下人员的跟踪，基本上采用的是这种方法。这种方法是在在矿井进口处，或其它井下一些关键通道口，使用射频卡对下井人员进行登记记录来跟踪，但RFID技术无法实时地报告井下人员的具体位置，射频卡读写系统读些距离非常有限，它只能用于上下矿井人员的考勤纪录，或进出不同区域的人员登记纪录，它不可能实现对井下人员的定位跟踪射频卡读写系统使用的频率都较低，抗干扰能力差，成本也比较昂贵。

2、SuperRFID 等定位系统：除了收发通信距离稍远一些外，它面临着一般RFID所面临的同样问题，包括井下通信干扰问题，对通信电缆的依赖问题，有效通信距离有限的问题，读写器结构复杂，价格贵的问题等。

3、基于Zigbee技术的矿井人员定位跟踪管理系统：可实现位置监测、人员管理、实时显示井下人员分布图（可对某一指定人员进行定位跟踪，定位精度3米以内、禁区进入报警功能。对于指定的禁区，如果有非授权人员进入，系统会实时报警并相应显示进入禁区的人数及身份）、广播警报、自救功能、3D显示。

目前一些厂家开始使用3D显示技术，生动地显示井下的情况，包括井下管道的结构以及传感器分布等数据。并可根据下位机发送回的数据统计，确定工作人员的位置信息，并将其显示在3D画面上，在3D画面的控制方面，提供3D画面的视野控制中心移动、缩放、旋转、井深、图层控制等操作。射频IP技术的定位系统。这是目前国际国内已经采用的、相对成熟的矿井、隧道和坑道人员管理（定位)系统，不仅用于事故后人员定位，也用于日常人员管理。其基本原理是，在井、道中一定间隔距离（150～200米）设置感应电路作为自动询问接收站，人员均佩戴唯一标识的射频IP电子识别卡。但该设备存整个系统基于无线数据传输技术，易受电磁干扰；同时存在过多的用电环节，存在安全隐患。

以上方式，都可通过事故前的信息统计获得进下人员信息，但是，一旦井下发生事故，由于这些设备必须有电力供应，依靠无线传输等，极易处于瘫痪的状态，无力于事故发生后的紧急救援。

发明内容

本发明的目的在于提供一种方便、可靠的矿井紧急救援通信方法和系统。 

本发明提供的矿井紧急救援通信方法，无需电力供应，即利用无源的光缆进行信息传递。本发明可以利用干涉结构来实现。具体来说，在矿井下布设光缆（光纤）和反射装置，在矿井上设置光纤干涉组件，构成光纤干涉系统；光纤干涉组件再依次与一光电转换及放大装置和一数据处理分析终端连接。布设在矿井下的光缆（光纤）（也可利用既有的矿井下光缆）作为获取信息的感应体以及传送信息的通道；矿井下人员通过敲击（直接敲击或通过媒介的传递作用间接敲击）光缆（或是串接在光缆上的光纤无源感应器），或是对串接在光缆上的光纤无源感应器发声、说话等振动动作，将信息施加于光缆（纤），改变在光缆中传输的光的相位，即实现信息的调制；被调制的光经光缆进行传输；通过光纤干涉组件，将调制信息转变成光强信号，再经过后续的光纤转换及放大、数据处理分析终端，还原出井下人员发出的信息；确定发出信息的人员的相关信息，如位置等。