本实用新型属于通信技术领域，具体涉及一种地下空间应急通信设备及其系统。
背景技术：
随着城市的发展，为了提高市民的生活质量，各大城市都在建设隧道、地铁等，方便人们出行。
而地下空间、隧道、矿井等纵深较长，一般公共移动网络难以覆盖，在应急场景下需要快速建立无线网络，以实现救援抢险者之间、救援抢险者与指挥中心之间的实时通信。
一般的固定式应急通信设备基本通过有线链路，可以应付日常通信需求，无法保证在应急状况下(如断电、信号线缆中断)设备的可用性。例如，申请号为：201620884125x的一种隧道应急电话通信系统。而一般的单兵式应急通信设备组网存在以下问题：1、经公共移动网络联网，而长距离隧道内移动网络无法覆盖。例如：申请号为：2018106850224的一种背负式单兵传输装置及其方法。2、工作频率一般在1ghz左右，载波带宽小，无法满足视频等大带宽的需求，且隧道内低频信号传输距离短。例如：申请号为：2018114243473的一种基于单兵协同作战的无线自组网通信方法。
技术实现要素：
本实用新型是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种能够在公共移动网络无法覆盖或使用的地区实现快速的远距离通信，能够快速建立无线网络的地下空间应急通信设备及其系统。
本实用新型提供了一种地下空间应急通信设备，其特征在于，包括：电池模块，用于提供电能；
充电口，与所述电池模块连接，通过所述充电口为所述电池模块充电；
数据交换模块，与所述电池模块连接；
无线通信模块，与所述电池模块和所述数据交换模块连接；
无线服务接入天线，与所述无线通信模块连接，用于接入无线终端；
高增益定向天线，与所述无线通信模块连接，用于所述无线通信模块的无线信号的收发；
有线传感器接入模块，与所述数据交换模块连接；
传感器接口，与所述有线传感器接入模块连接，用于接入外部传感器；
无线传感器接入模块，与所述数据交换模块连接；
传感器接入天线，与所述无线传感器接入模块连接，用于接收无线信号；
网线口，与所述数据交换模块连接，用于接入外围设备的网线；
光纤口，与所述数据交换模块连接，用于接入光纤信号；
监控模块，与所述电池模块连接，用于监控所述电池模块的剩余电量、总电压、总电流；
显示面板，与所述监控模块和所述无线通信模块连接，用于显示剩余电量、总电压、总电流、信号强度；以及
外壳，所述电池模块、所述数据交换模块、所述无线通信模块、所述无线服务接入天线、所述高增益定向天线、所述有线传感器接入模块、所述无线传感器接入模块、所述传感器接入天线、所述监控模块安装在所述外壳内，所述充电口、所述传感器接口、所述网线口、所述光纤口、所述显示面板设置在所述外壳的表面。
进一步，在本实用新型提供的地下空间应急通信设备中，还可以具有这样的特征：还包括开关，用于打开和关闭设备，设置在所述外壳的表面。
进一步，在本实用新型提供的地下空间应急通信设备中，还可以具有这样的特征：对讲模块，位于所述外壳内，所述对讲模块与所述数据交换模块连接，用于进行远程对讲。
进一步，在本实用新型提供的地下空间应急通信设备中，还可以具有这样的特征：所述外壳上设置有网络摄像头快速安装底座，用于快速安装网络摄像头。
本实用新型还提供了一种地下空间应急通信系统，其特征在于，包括：上述的地下空间应急通信设备，所述地下空间应急通信设备之间通信连接；以及
应急指挥中心，至少与其中一个所述地下空间应急通信设备通信连接。
进一步，在本实用新型提供的地下空间应急通信系统中，还可以具有这样的特征：所述地下空间应急通信设备之间沿通信方向设置，采用自组网方式长距离互联，所述应急指挥中心与首端的所述地下空间应急通信设备通信连接。
本实用新型的优点如下：
1、断网断电情况下快速建立通信链路；在公共移动网络无法覆盖，或者公共移动网络无法使用的区域(如跨桥通信、管道工地、道路工地、执法检查)实现快速的远距离通信；在公共移动网络难以覆盖，在应急场景下能够快速建立无线网络，以实现救援抢险者之间、救援抢险者与指挥中心之间的实时通信。
2、基站(即地下空间应急通信设备)无需配置，基站与基站即可采用自组网方式长距离互联，开机即用，操作简单(只需按一下开关)，沿通信方向放置，实现多频段无线覆盖，同时无线设备可方便接入。指定的设备可以经光纤口、网线口接入广域网，实现无线覆盖区域接入英特网。
3、在光纤链路中断的情况下，利用基站的光纤接口可以实现紧急对接，实现光纤链路紧急修复。
4、实时传输多种传感器监测数据至应急指挥中心；另外工作或者救援人员可以手持多种工程、环境、气体传感器设备，在现场观测的同时，经无线将观测数据实时传输至应急指挥中心。
5、基站的实时电压、实时电流、无线信号强度等数据实时发送到应急指挥中心，以方便应急指挥中心对基站状态的实时观测与调配。
附图说明
图1是本实用新型中地下空间应急通信设备的结构框图；
图2是本实用新型中地下空间应急通信设备的结构示意图；
图3是本实用新型中地下空间应急通信系统的示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实施例结合附图对本实用新型的地下空间应急通信设备及其系统作具体阐述。
如图1所示，地下空间应急通信设备100包括：电池模块101、充电口102、数据交换模块103、无线通信模块104、无线服务接入天线105、高增益定向天线106、有线传感器接入模块107、传感器接口108、无线传感器接入模块109、传感器接入天线110、网线口111、光纤口112、监控模块113、显示面板114和外壳118。
电池模块101、数据交换模块103、无线通信模块104、无线服务接入天线105、高增益定向天线106、有线传感器接入模块107、无线传感器接入模块109、传感器接入天线110、监控模块113安装在外壳118内，充电口102、传感器接口108、网线口111、光纤口112、显示面板114设置在外壳118的表面。
电池模块101用于提供电能。具体地，电池模块101采用大容量的电池模块，能够实现长时间的续航。
充电口102与电池模块101连接，通过充电口102为电池模块101充电。也可在有电网保障的情况下，边充电边工作，保障电池模块101长时工作。
数据交换模块103与电池模块101连接。用于负责各模块之间，各模块与网线口和光纤口的数据交换。数据交换模块103可以实时传输多种传感器监测数据至应急指挥中心；另外工作或者救援人员可以手持多种工程、环境、气体传感器设备，在现场观测的同时，经无线将观测数据实时传输至应急指挥中心。
无线通信模块104与电池模块101和数据交换模块103连接。用于负责前后地下空间应急通信设备100之间的无线组网、无线终端的接入、无线信号的收发。具体地，选用的无线通信模块104具有较高的无线信号发射功率，支持较高频率，带宽较高，抗多径干扰，抗干扰能力强，从而可以保证在狭长空间(地下空间、隧道、矿井等)具有较长的通信距离，且选用的无线通信模块104支持一个中心(第一个设备)或者无中心的自组织网络，实现无线信号链路快速、便捷、高效地部署；主干链路网络自愈、路径选择、网络负载均衡等特点。
无线服务接入天线105与无线通信模块104连接，用于接入无线终端。无线终端可以为对讲设备，对讲设备通过无线服务接入天线105接入基站网络，从而实现无线终端之间或者无线终端与指挥中心之间的音视频通话。
高增益定向天线106与无线通信模块104连接，用于无线通信模块104的无线信号的收发。高增益定向天线的高增益特性保证了较长的通信距离。
有线传感器接入模块107与数据交换模块103连接。
传感器接口108与有线传感器接入模块107连接，用于接入外部传感器，同时为传感器设备供电；传感器数据通过数据交换模块103经网络(网线口或无线通信模块104)上传至应急指挥中心。
无线传感器接入模块109与数据交换模块103连接。
传感器接入天线110与无线传感器接入模块109连接，用于接收无线信号(传感器lora等无线信号的接入)，以对现场工程或者环境进行监测。
网线口111与数据交换模块103连接，用于接入外围设备的网线，如摄像机，同时可经网线为设备供电。
光纤口112与数据交换模块103连接，用于接入光纤信号。在光纤链路中断的情况下，利用光纤口112可以实现紧急对接，实现光纤链路紧急修复。
监控模块113与电池模块101连接，用于监控电池模块101的剩余电量、总电压、总电流。监控模块113可以为电压电流检测模块，也可以为单独检测电压和电流的电压检测模块和电流检测模块，剩余电量通过测量的电压和电流判断。
实时电压、实时电流、无线信号强度等数据通过数据交换模块103经网络(网线口或无线通信模块104)实时发送到应急指挥中心，以方便应急指挥中心对基站状态的实时观测与调配。
显示面板114与监控模块113和无线通信模块104连接，用于显示剩余电量、总电压、总电流、信号强度等。
在本实施例中，地下空间应急通信设备100还包括对讲模块115，讲模块115设置在外壳118内，对讲模块115与数据交换模块103连接，用于进行远程对讲。对讲模块115用于实现声音数据的远程传输，进行远程对讲。
如图2所示，在本实施例中，外壳118上设置有网络摄像头快速安装底座116，用于快速安装网络摄像头117。方便将现场视频数据实时传送，为指挥中心及时决策提供依据。
在本实施例中，地下空间应急通信设备100还包括开关，用于打开和关闭设备，开关设置在外壳的表面。
如图3所示，地下空间应急通信系统包括：多个地下空间应急通信设备100和指挥中心200。指挥中心200至少与其中一个地下空间应急通信设备100通信连接。
多个地下空间应急通信设备100沿通信方向放置，实现多频段无线覆盖。地下空间应急通信设备100之间采用自组网方式长距离互联，采用自组网方式长距离互联的多个地下空间应急通信设备100中的首端的地下空间应急通信设备100可以经光纤、网线、网桥等直接接入指挥中心200，也可以经广域网(4g/5g移动网络或者ftth)接入指挥中心200。
指挥中心200用于远程视频监控、远程视频对讲、传感器数据监控和设备状态监控。
远程视频监控：通过地下空间应急通信设备100的网线口111接入网络摄像机，可以实现远程多视频监控。
远程视频对讲：通过对讲模块115和网络摄像机，现场的应急救援、应急抢险人员与应急指挥中心之间可以进行对讲或视频对讲。
传感器数据监控：经有线传感器接入模块107与无线传感器接入模块109接入的传感器设备测量的数据，实时上传并展示在指挥中心200，指挥中心200实现数据的预警与报警，实现远程指挥人员对现场进行全面掌控。
基站状态监控：监控模块113测量的实时电压、实时电流，和无线通信模块104的无线信号强度实时上传并展示在指挥中心200，实现远程对基站工作状态的监控。
上述实施方式为本实用新型的优选案例，并不用来限制本实用新型的保护范围。
1.一种地下空间应急通信设备，其特征在于，包括：
电池模块，用于提供电能；
充电口，与所述电池模块连接，通过所述充电口为所述电池模块充电；
数据交换模块，与所述电池模块连接；
无线通信模块，与所述电池模块和所述数据交换模块连接；
无线服务接入天线，与所述无线通信模块连接，用于接入无线终端；
高增益定向天线，与所述无线通信模块连接，用于所述无线通信模块的无线信号的收发；
有线传感器接入模块，与所述数据交换模块连接；
传感器接口，与所述有线传感器接入模块连接，用于接入外部传感器；
无线传感器接入模块，与所述数据交换模块连接；
传感器接入天线，与所述无线传感器接入模块连接，用于接收无线信号；
网线口，与所述数据交换模块连接，用于接入外围设备的网线；
光纤口，与所述数据交换模块连接，用于接入光纤信号；
监控模块，与所述电池模块连接，用于监控所述电池模块的剩余电量、总电压、总电流；
显示面板，与所述监控模块和所述无线通信模块连接，用于显示剩余电量、总电压、总电流、信号强度；以及
外壳，所述电池模块、所述数据交换模块、所述无线通信模块、所述无线服务接入天线、所述高增益定向天线、所述有线传感器接入模块、所述无线传感器接入模块、所述传感器接入天线、所述监控模块安装在所述外壳内，所述充电口、所述传感器接口、所述网线口、所述光纤口、所述显示面板设置在所述外壳的表面。
2.根据权利要求1所述的地下空间应急通信设备，其特征在于，还包括：
开关，用于打开和关闭设备，设置在所述外壳的表面。
3.根据权利要求1所述的地下空间应急通信设备，其特征在于，还包括：
对讲模块，位于所述外壳内，所述对讲模块与所述数据交换模块连接，用于进行远程对讲。
4.根据权利要求1所述的地下空间应急通信设备，其特征在于：
所述外壳上设置有网络摄像头快速安装底座，用于快速安装网络摄像头。
5.一种地下空间应急通信系统，其特征在于，包括：
多个权利要求1-4任一权利要求所述的地下空间应急通信设备，所述地下空间应急通信设备之间通信连接；以及
应急指挥中心，至少与其中一个所述地下空间应急通信设备通信连接。
6.根据权利要求5所述的地下空间应急通信系统，其特征在于：
所述地下空间应急通信设备之间沿通信方向设置，采用自组网方式长距离互联，所述应急指挥中心与首端的所述地下空间应急通信设备通信连接。
技术总结