專利名稱：一種井下多功能人員定位呼救系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種井下多功能人員定位呼救系統(tǒng)。本發(fā)明具體涉及無(wú)線通信，無(wú)線定位，信號(hào)處理等技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
井下人員定位是安全生產(chǎn)的重要措施。多年來(lái)人們采用各種方法井下人員位置進(jìn)行檢測(cè)。
目前實(shí)際使用以射頻識(shí)別技術(shù)(RFID)為主，RFID利用射頻方式進(jìn)行非接觸雙向通信，以達(dá)到識(shí)別目的并交換數(shù)據(jù)。與其它接觸式識(shí)別技術(shù)不同，RFID系統(tǒng)的射頻卡和讀寫(xiě)器之間不用接觸就可實(shí)現(xiàn)對(duì)人員或物體在不同狀態(tài)下的自動(dòng)識(shí)別和位置監(jiān)測(cè)。典型的射頻識(shí)別系統(tǒng)主要包括射頻卡和讀寫(xiě)器兩部分。使用RFID具有以下問(wèn)題
I.定位精度低，定位精度受讀寫(xiě)器分布密度限制，只能實(shí)現(xiàn)區(qū)域定位，不能做到誤差為幾米的精確定位；
2.易出現(xiàn)漏讀，受RFID讀寫(xiě)速度限制，不能處理多人同時(shí)快速通過(guò)讀卡系統(tǒng)的情況。
基于Zigbee無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的定位系統(tǒng)，如TI公司的帶硬件定位引擎的CC2431， 此定位引擎基于RSSI技術(shù)，在井下實(shí)際使用中存在以下問(wèn)題
I.無(wú)線信號(hào)的傳輸損耗模型受環(huán)境影響巨大，Zigbee使用場(chǎng)強(qiáng)定位算法，受干擾大所以易導(dǎo)致定位不準(zhǔn)確；
2. Zigbee通信芯片內(nèi)部的硬件定位引擎適用于平面定位環(huán)境，井下多為隧道組成的線狀環(huán)境，不同于開(kāi)闊空間的平面定位環(huán)境，實(shí)際應(yīng)用存在問(wèn)題；
3.現(xiàn)有定位系統(tǒng)和定位裝置無(wú)法檢測(cè)裝置佩戴者的活動(dòng)狀態(tài)；
4. Zigbee無(wú)線通信距離較短，無(wú)法滿足井下長(zhǎng)跨度的系統(tǒng)通信要求，在具體工程實(shí)施中存在困難。
現(xiàn)有定位系統(tǒng)功能單一，在井下發(fā)生意外事故，人員被困，通信系統(tǒng)發(fā)生故障或癱瘓時(shí)，現(xiàn)有定位終端設(shè)備不能自動(dòng)呼救，不能實(shí)時(shí)提供救援所需的功能支持。
WI-FI是一種可以將電腦及移動(dòng)設(shè)備以無(wú)線方式互相連接的技術(shù)，是由 WirelessEthernet CompatibilityAlliance, WECA 發(fā)布的無(wú)線傳輸技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)(IEEE 802.11)，IEEE 802. 11 標(biāo)準(zhǔn)目前包括 IEEE 802.11a，IEEE 802. Ilb 及 IEEE 802. Ilgo 能夠在數(shù)百英尺范圍內(nèi)支持無(wú)線網(wǎng)絡(luò)接入，WI-FI無(wú)線網(wǎng)絡(luò)可由AP(ACCesS Point)和無(wú)線網(wǎng)卡組成無(wú)線網(wǎng)絡(luò)；方便與現(xiàn)有的有線以太網(wǎng)絡(luò)整合，組網(wǎng)的成本低。WI-FI以其自身諸多優(yōu)點(diǎn)，在更多領(lǐng)域得到應(yīng)用，目前礦井的WI-FI應(yīng)用也得到了較快發(fā)展。所以本發(fā)明所述呼救裝置采用具有更開(kāi)放環(huán)境和更廣闊發(fā)展前景的WI-FI通信方式。
“Ad hoc網(wǎng)絡(luò)”是IEEE802. 11標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)制定的一種特殊的自組織對(duì)等式多跳移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，在Ad hoc網(wǎng)絡(luò)中，結(jié)點(diǎn)具有報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)能力，結(jié)點(diǎn)間的通信可能要經(jīng)過(guò)多個(gè)中間結(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)發(fā)，即經(jīng)過(guò)多跳(MultiHop)，這是Ad-Hoc網(wǎng)絡(luò)與其他移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的最根本區(qū)別。結(jié)點(diǎn)通過(guò)分層的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和分布式算法相互協(xié)調(diào)，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)的自動(dòng)組織和運(yùn)行。因此它也被稱為多跳無(wú)線網(wǎng)(MultiHop Wireless Network)、自組織網(wǎng)絡(luò)(SelfOrganized Network) 或無(wú)固定設(shè)施的網(wǎng)絡(luò)(Infrastructureless Network),大多WI-FI無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的模塊同時(shí)支持Ad hoc網(wǎng)絡(luò)。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種井下多功能人員定位呼救系統(tǒng)，包括定位服務(wù)器、監(jiān)控終端、有線通信子系統(tǒng)、無(wú)線通信基站和呼救裝置；有線通信子系統(tǒng)主要包括光纖、分光器和無(wú)線交換機(jī)；無(wú)線通信基站包括防爆箱、電源，備用電池、無(wú)線接入設(shè)備、天線隔離器和天線；呼救裝置組件包括處理器、WI-FI無(wú)線通信、按鍵、存儲(chǔ)、LCD顯示屏、LED指示燈、溫度傳感器、運(yùn)動(dòng)檢測(cè)電路和電源電路等部分；呼救裝置的系統(tǒng)包括采集子系統(tǒng)、定位子系統(tǒng)、 通信子系統(tǒng)、顯示子系統(tǒng)、控制子系統(tǒng)和存儲(chǔ)子系統(tǒng)。呼救裝置的無(wú)線通信部件包括無(wú)線通信模塊和天線；呼救裝置的運(yùn)動(dòng)檢測(cè)電路采用三軸加速度傳感器；在井下間隔一定距離安裝無(wú)線通信基站，無(wú)線通信基站通過(guò)光纖連接井上的無(wú)線交換機(jī)和定位服務(wù)器；呼救裝置與無(wú)線通信基站基于WI-FI雙向通信；呼救裝置可準(zhǔn)確定位；可實(shí)時(shí)檢測(cè)呼救裝置使用人員的活動(dòng)狀態(tài)，具有自動(dòng)生命活動(dòng)特征檢測(cè)報(bào)警功能；且能在礦井發(fā)生意外事故，現(xiàn)有通信設(shè)施被損壞而無(wú)法工作時(shí)，自動(dòng)搜尋連接搜救裝置建立的Ad hoc網(wǎng)絡(luò)，自動(dòng)向搜救裝置傳送身份及生命活動(dòng)特征相關(guān)信息；另外提供聲音和燈光等呼救手段，增加了被困人員的獲救幾率，利于提高搜救效率。呼救系統(tǒng)包括以下工作
I.人員準(zhǔn)確定位。所述呼救系統(tǒng)基于場(chǎng)強(qiáng)定位結(jié)合計(jì)步測(cè)距實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確定位；呼救裝置實(shí)時(shí)檢測(cè)附近無(wú)線通信基站的信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)，在呼救裝置靠近無(wú)線通信基站時(shí)，場(chǎng)強(qiáng)到達(dá)峰值，將此無(wú)線通信基站位置作為呼救裝置的當(dāng)前位置可靠定位，并將此位置作為呼救裝置的當(dāng)前定位基準(zhǔn)點(diǎn)；通過(guò)三軸加速度傳感器計(jì)步，實(shí)時(shí)記錄佩戴呼救裝置人員在可靠定位后所行走的步數(shù)；步數(shù)乘以計(jì)算所得的佩戴呼救裝置的人員的個(gè)人步長(zhǎng)得到呼救裝置與當(dāng)前定位基準(zhǔn)點(diǎn)的距離；根據(jù)呼救裝置檢測(cè)到的當(dāng)前和下一個(gè)定位基準(zhǔn)點(diǎn)所在無(wú)線通信基站的場(chǎng)強(qiáng)計(jì)算距離；取距離交集公共部分中心的值作為呼救裝置與當(dāng)前定位基準(zhǔn)點(diǎn)的距離，將此距離代入兩無(wú)線通信基站所在的隧道的曲線方程得到呼救裝置的當(dāng)前坐標(biāo)，實(shí)現(xiàn)對(duì)使用呼救裝置人員的定位。
2.計(jì)步。呼救裝置安裝有三軸加速度傳感器，通過(guò)分析三個(gè)方向上的加速度數(shù)據(jù)特征，判斷使用人員的活動(dòng)特征，可實(shí)時(shí)記錄使用人員的行走步數(shù)。
3.在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障時(shí)自動(dòng)連接搜救設(shè)備搜救。在井下發(fā)生意外事故，人員被困，無(wú)線通信基站受損，通信網(wǎng)絡(luò)無(wú)法正常工作時(shí)，呼救裝置可自動(dòng)或手動(dòng)轉(zhuǎn)入搜索搜救裝置狀態(tài)，在此狀態(tài)下，呼救裝置可自動(dòng)搜索連接附近的搜救裝置通過(guò)ad hoc方式組織的網(wǎng)絡(luò)，發(fā)送場(chǎng)強(qiáng)、身份號(hào)及最近一次人體運(yùn)動(dòng)時(shí)間等信息，使搜救人員能夠查找到被困人員的位置，并識(shí)別被困人員身份及活動(dòng)狀態(tài)等重要信息。
4.在呼救狀態(tài)下支持與搜救裝置雙向通信。當(dāng)呼救裝置與搜救裝置建立連接后， 使用人員可操作呼救裝置按鍵向搜救裝置發(fā)送內(nèi)置的信息，搜救裝置也可向呼救裝置發(fā)送信息。
5.自動(dòng)生命活動(dòng)特征檢測(cè)報(bào)警。呼救裝置通過(guò)分析三軸加速度傳感器所采集的三個(gè)方向上的加速度信號(hào)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)使用人員的生命活動(dòng)狀態(tài)，記錄最近一次運(yùn)動(dòng)時(shí)間或按鍵操作，在呼救裝置在與系統(tǒng)、搜救裝置或其它設(shè)備通信時(shí)，隨信息包發(fā)送此時(shí)間記錄。當(dāng)呼救裝置一定時(shí)間未檢測(cè)到任何運(yùn)動(dòng)信號(hào)或按鍵操作，則自動(dòng)觸發(fā)報(bào)警，通過(guò)無(wú)線通信和聲光方式向外傳送報(bào)警信息。
6.聲音提示與智能呼救。呼救裝置在收到無(wú)線通信系統(tǒng)發(fā)來(lái)的調(diào)度信息或設(shè)備報(bào)警時(shí)，蜂鳴器發(fā)出連續(xù)提示音，提醒佩戴者閱讀信息內(nèi)容，如一段內(nèi)信息仍未被閱讀，呼救裝置將每間隔一段時(shí)間聲音提示一次。在井下發(fā)生意外事故、人員被困，被困人員所佩戴的呼救裝置可自動(dòng)開(kāi)啟聲音呼救，發(fā)出---------三短三長(zhǎng)三短S.O.S.國(guó)際摩爾斯電碼救難信號(hào)，便于井下被困人員互救和下井的搜救人員搜救，當(dāng)處理器一定時(shí)間未檢測(cè)到任何人體活動(dòng)或按鍵操作也可自動(dòng)觸發(fā)聲音呼救。
7.燈光提示與智能呼救。井下作業(yè)環(huán)境具有空間狹窄，設(shè)備噪聲大，噪聲傳播距離遠(yuǎn)等特點(diǎn)，因此聲音提示在作業(yè)環(huán)境下的提醒效果會(huì)受到很大的影響，所以在收到調(diào)度信息或設(shè)備報(bào)警時(shí)通過(guò)LED燈光閃爍提示可提高調(diào)度指令和警報(bào)送達(dá)的實(shí)時(shí)性。另外在井下發(fā)生意外事故，人員被困，照明系統(tǒng)無(wú)法正常工作時(shí)，呼救裝置可自動(dòng)開(kāi)啟LED燈，為井下人員除礦燈外提供又一信號(hào)源，并發(fā)出---------三短三長(zhǎng)三短S. O. S.國(guó)際摩爾斯電碼救難信號(hào)，便于井下被困人員互救和搜救人員搜救，當(dāng)處理器一定時(shí)間未檢測(cè)到任何人體活動(dòng)或按鍵操作也可自動(dòng)觸發(fā)燈光呼救。
8.實(shí)時(shí)溫度檢測(cè)采集。呼救裝置內(nèi)部有溫度傳感器，具有溫度檢測(cè)功能，可在LCD 顯示屏顯示實(shí)時(shí)溫度，也可通過(guò)無(wú)線通信系統(tǒng)將溫度信息及準(zhǔn)確的位置信息打包上傳至井上的定位服務(wù)器，呼救系統(tǒng)可根據(jù)呼救裝置的位置信息獲得其所在位置現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境溫度，為監(jiān)控終端提供井下各巷道的溫度數(shù)據(jù)。
9.調(diào)度及警報(bào)。呼救裝置的處理器控制無(wú)線通信部件實(shí)現(xiàn)下行通信，可接收定位服務(wù)器下發(fā)的調(diào)度指令信息和警示信息，并存儲(chǔ)在存儲(chǔ)芯片中，同時(shí)通過(guò)聲光提示提醒佩戴者閱讀；
10.報(bào)警。呼救裝置的處理器控制無(wú)線通信單元實(shí)現(xiàn)上行通信，呼救裝置可向定位服務(wù)器發(fā)送預(yù)置的信息和報(bào)警信息，信息內(nèi)容包括多見(jiàn)于井下的一些事故和災(zāi)害，預(yù)置信息包括火災(zāi)、水災(zāi)、瓦斯涌出、頂板事故、機(jī)器故障、運(yùn)輸事故、人員受傷、請(qǐng)求救助等；發(fā)送的信息在通信鏈路正常時(shí)實(shí)時(shí)上傳，在通信鏈路不通時(shí)，通信子系統(tǒng)記錄此次操作，等到通信鏈路正常時(shí)再自動(dòng)上傳。


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圖9井下人員行進(jìn)方向判斷原理示意圖。
圖10呼救裝置與無(wú)線通信基站的距離運(yùn)算示意圖。
圖11呼救裝置當(dāng)前位置坐標(biāo)運(yùn)算示意圖。
其中，I、定位服務(wù)器；2、無(wú)線通信基站；3、呼救裝置；4、監(jiān)控終端；5、無(wú)線交換機(jī)。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的描述。
如圖I所示，井下無(wú)線通信系統(tǒng)
井下多功能人員定位呼救系統(tǒng)包括定位服務(wù)器(I)，有線通信子系統(tǒng)，無(wú)線通信基站(2)。有線通信子系統(tǒng)是整個(gè)定位系統(tǒng)的骨干，有線通信子系統(tǒng)以光纖為主要傳輸介質(zhì)。有線通信子系統(tǒng)還包括分光器，無(wú)線交換機(jī)(5)等網(wǎng)絡(luò)管理設(shè)備。在井下間隔一定距離安裝無(wú)線通信基站(2)，無(wú)線通信基站通過(guò)光纖連接井上的服務(wù)器。無(wú)線通信基站主要功能是WI-FI無(wú)線接入，無(wú)線通信基站主要包括電源，備用電池、無(wú)線接入設(shè)備，天線隔離器和及天線。無(wú)線接入設(shè)備在標(biāo)準(zhǔn)WI-FI網(wǎng)絡(luò)中稱為AP (Access Point)，負(fù)責(zé)無(wú)線終端設(shè)備接入有線以太網(wǎng)，通過(guò)無(wú)線通信基站將WI-FI無(wú)線局域網(wǎng)覆蓋各巷道。每個(gè)AP分配有服務(wù)集標(biāo)識(shí)符SSID和不同的物理地址，定位系統(tǒng)根據(jù)AP的標(biāo)識(shí)區(qū)別不同的無(wú)線通信基站，無(wú)線通信基站支持無(wú)線終端設(shè)備的跨區(qū)域漫游，同時(shí)無(wú)線通信基站在定位運(yùn)算時(shí)被作為定位基準(zhǔn)參考點(diǎn)，無(wú)線通信基站的位置信息和標(biāo)識(shí)信息存貯在定位服務(wù)器和呼救裝置的存儲(chǔ)子系統(tǒng)中，為定位運(yùn)算提供依據(jù)。呼救裝置作為標(biāo)準(zhǔn)WI-FI終端設(shè)備接入WI-FI無(wú)線局域網(wǎng)與井上定位服務(wù)器通信。定位服務(wù)器負(fù)責(zé)系統(tǒng)通信管理、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和為監(jiān)控終端提供人員及設(shè)備的信息服務(wù)。生產(chǎn)管理人員通過(guò)監(jiān)控終端(4)訪問(wèn)定位服務(wù)器實(shí)現(xiàn)對(duì)井下工作人員及相關(guān)設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)控，監(jiān)控終端具有地圖顯示，工作人員位置及資料顯示查詢，工作人員位置統(tǒng)計(jì)，歷史位置追蹤查詢等功能。地理信息平臺(tái)可使用MapX地圖化組件，礦井地圖為巷道二維剖面化的矢量地圖，地圖文件為MapInfo格式。
圖2所示實(shí)施例中，呼救裝置硬件組成包括以下部分
I.處理器(206)選擇TI公司的MSP430F147單片機(jī)。該型號(hào)為16位RISC結(jié)構(gòu)， 具有32kFlash，IkRAM ;并有5種低功耗模式，豐富的片內(nèi)外圍模塊，靈活的時(shí)鐘系統(tǒng)等諸多優(yōu)點(diǎn)。MSP430F147可在I. 8 3. 6V低電壓下工作，系統(tǒng)采用3. 3V工作電壓。MSP430F147 內(nèi)置精度為12位200kps的A/D轉(zhuǎn)換器。I位非線性微分誤差，I位非線性積分誤差，4種模數(shù)轉(zhuǎn)換模式。
2. WI-FI通信(207)部分包括WI-FI通信模塊和天線，WI-FI通信模塊采用以 ConnectOne公司的iChip系列加密聯(lián)網(wǎng)控制芯片C02128為核心的方案的產(chǎn)品，模塊內(nèi)部包括射頻模塊、通信接口模塊、狀態(tài)控制和檢測(cè)模塊、存儲(chǔ)器；天線采用柔性天線。
3.按鍵(204)控制電路由4個(gè)按鍵組成，采用獨(dú)立按鍵式鍵盤(pán)，結(jié)合顯示屏的顯示介面，實(shí)現(xiàn)各功能和狀態(tài)的切換。
4.存儲(chǔ)(205)芯片采用I片24C512，由于呼救裝置只使用一個(gè)存儲(chǔ)芯片，不需設(shè)置片選地址，所以24C512的片點(diǎn)選管腳全部接地。24C512使用I2C總線通信，，使用兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)I/O接口加上拉電阻連接SCL和SDA管腳，實(shí)現(xiàn)處理器與存儲(chǔ)芯片通信控制。
5. IXD顯示屏(201)采用兩行點(diǎn)陣型液晶顯示模塊，具有功耗低、供應(yīng)電壓范圍寬7等特點(diǎn)，視域尺寸60. 5 X 18. Omm, 54. 8 X 18. 3mm,處理器通過(guò)8個(gè)I/O 口向液晶模塊傳輸顯示數(shù)據(jù)，另通過(guò)4個(gè)I/O 口驅(qū)動(dòng)控制液晶模塊。
6. LED指示燈(202)采用兩個(gè)貼片LED，分別是紅色和綠色，綠色作為系統(tǒng)狀態(tài)指示，狀態(tài)包括電源指示和充電指示等，紅色LED作為信息狀態(tài)指示,狀態(tài)包括信息指示、警告指示和呼救指示等。
7.溫度傳感器(211)硬件部分包括溫敏電阻和惠斯特電橋，溫敏電阻具有良好的線性度，并且精度高、可靠性好，·通過(guò)惠斯特電橋測(cè)量作為溫度敏感元件的溫敏電阻的電阻變化，溫敏電阻作為其中一個(gè)橋臂電阻，將電阻的變化量直接轉(zhuǎn)換為橋壓的變化。 MSP430147的ADC12的模塊內(nèi)核是共用的，通過(guò)前端的模擬開(kāi)關(guān)來(lái)分別完成采集輸入。所以溫敏電阻所在橋臂可選接12個(gè)AD模擬量輸入口的任一口用于檢測(cè)橋壓變化，對(duì)于檢測(cè)到的信號(hào)需通過(guò)處理器進(jìn)行軟件濾波。MSP430F147單片機(jī)A/D轉(zhuǎn)換參考基準(zhǔn)電壓可使用外部輸入的參考基準(zhǔn)電壓，也可使用內(nèi)部參考電壓發(fā)生器產(chǎn)生的參考基準(zhǔn)電壓，可通過(guò)設(shè)置ADC12CTL控制寄存器完成初始化設(shè)置。由于使用單片機(jī)內(nèi)部參考電壓會(huì)增加處理器的功耗，出于裝置的節(jié)電設(shè)計(jì)考慮，選用外部參考電壓，以保證裝置的工作時(shí)間
8.運(yùn)動(dòng)檢測(cè)電路(210)使用SMB380三軸加速度傳感器，傳統(tǒng)的機(jī)械式計(jì)步器采用簧片或者彈力小球檢測(cè)人行走時(shí)步產(chǎn)生的振動(dòng)通過(guò)內(nèi)部處理器判斷電子脈沖實(shí)現(xiàn)計(jì)步，采用此方式無(wú)法區(qū)別行走和其它活動(dòng)產(chǎn)生的振動(dòng)，靈敏度和準(zhǔn)確性都不高。使用三軸加速度傳感器可以測(cè)量三個(gè)相互垂直的軸在地心引力范圍內(nèi)保持絕對(duì)的方向上的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)的加速度，可檢測(cè)一般人體活動(dòng)產(chǎn)生的振動(dòng)，所采集的信號(hào)為數(shù)字信號(hào)，采集結(jié)果通過(guò)SPI接口傳輸給處理器。
9.串口通信(208)使用TI公司的MAX232芯片RS-232標(biāo)準(zhǔn)串口單電源電平轉(zhuǎn)換芯片，使用+5v單電源供電，接口使用SMT2. 5插口，可使用轉(zhuǎn)接電纜連接計(jì)算機(jī)9針串口實(shí)現(xiàn)通信。
10.電源電路(209)部分包括電池、電壓轉(zhuǎn)換和電池管理部分，電池使用鋰離子蓄電池，鋰電池(組)應(yīng)具有防反接功能，具有內(nèi)部保護(hù)電路外，具有有外保護(hù)電路，具備防過(guò)充、防過(guò)放、過(guò)流、短路等功能，還有均衡充電、均衡放電功能。電壓轉(zhuǎn)換采用MAX1724電源-H-* I I心/T O
如圖3所示實(shí)施例中，呼救裝置的系統(tǒng)組成包括
I.定位子系統(tǒng)(302)，負(fù)責(zé)從WI-FI通信模塊采集周邊WI-FI接入點(diǎn)到模塊的信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)，并根據(jù)場(chǎng)強(qiáng)信號(hào)、接入點(diǎn)的位置信息，結(jié)合佩戴人員的步長(zhǎng)步數(shù)運(yùn)算得到呼救裝置的位置，通過(guò)通信子系統(tǒng)上傳至定位服務(wù)器。
2.通信子系統(tǒng)(303)，負(fù)責(zé)與服務(wù)器及外界設(shè)備的通信，包括WI-FI無(wú)線通信控制，串口通信控制。呼救裝置的通信協(xié)議包括兩部分第一部分為外部協(xié)議，是呼救裝置與井上的服務(wù)器間的通信協(xié)議；第二部分為內(nèi)部協(xié)議，是呼救裝置的處理器與Wi-Fi模塊的協(xié)議，Wi-Fi模塊的廠家不同則該協(xié)議也不同。其中第一部分協(xié)議是呼救裝置系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要組成部分，可自主定義，它不依賴具體的Wi-Fi設(shè)備和模塊廠商。外部協(xié)議的實(shí)現(xiàn)基于網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用層，處于TCP/IP層之上的，數(shù)據(jù)鏈路采用TCP或UDP方式，外部通信協(xié)議結(jié)構(gòu)分為信息頭和信息內(nèi)容。信息頭包含幀頭，設(shè)備ID，幀總長(zhǎng)度(含信息頭及信息體)，幀類型， 幀流水號(hào)4項(xiàng)內(nèi)容，分別占用雙字節(jié)長(zhǎng)度。外部協(xié)議內(nèi)容可根據(jù)系統(tǒng)的功能要求擴(kuò)展。8
3.采集子系統(tǒng)(301)，負(fù)責(zé)呼救裝置輸入信號(hào)的采集，包括溫度信息采集、運(yùn)動(dòng)檢測(cè)信號(hào)的采集、電壓采集計(jì)步運(yùn)算及按鍵動(dòng)作采集。負(fù)責(zé)三軸加速度傳感器信號(hào)的采集處理，使用緩存存儲(chǔ)三個(gè)方向上的加速度信號(hào)，X為X軸方向的值，Y為Y軸方向的值，Z為Z 軸方向的值，取速度變化量最大的軸進(jìn)行計(jì)步，根據(jù)統(tǒng)計(jì)測(cè)量一般人跑步每秒不超過(guò)5步， 慢速行走不低于每秒I步，可將O. 5-5Hz作為計(jì)步的信號(hào)的有效范圍，通過(guò)低通濾波去掉高頻噪聲，在參考其它軸上數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)特征匹配等運(yùn)算實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確計(jì)步。使用此方法計(jì)步不受呼救裝置佩戴位置限制，使用人員可將呼救裝置隨身裝在任意位置，如裝入上下衣口袋、固定在腰帶上或背包中，均可準(zhǔn)確計(jì)步。同時(shí)通過(guò)三軸的數(shù)據(jù)分析，也可檢測(cè)其它人體運(yùn)動(dòng)。
4.顯示子系統(tǒng)(304)，負(fù)責(zé)呼救裝置的IXD屏的驅(qū)動(dòng)和信息的顯示。
5.控制子系統(tǒng)(305)，負(fù)責(zé)控制呼救裝置的蜂鳴器、LED、IXD背光、電源等硬件單元實(shí)現(xiàn)各自功能。
6.存儲(chǔ)子系統(tǒng)(306)，負(fù)責(zé)控制呼救裝置與存儲(chǔ)芯片之間的通信，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和讀取操作。存儲(chǔ)的信息包括調(diào)度信息、預(yù)存的報(bào)警信息、位置信息及環(huán)境溫度信息等。
圖4所示實(shí)施例中，呼救裝置實(shí)時(shí)溫度采集實(shí)施過(guò)程示例如下呼救裝置具有實(shí)時(shí)溫度采集功能，處理器讀取溫度A/D的轉(zhuǎn)換值存入內(nèi)存(401)，多次轉(zhuǎn)換后如到達(dá)轉(zhuǎn)換規(guī)定的轉(zhuǎn)換次數(shù)(402)，將所存A/D轉(zhuǎn)換值進(jìn)行軟件濾波(403)，濾波算法采用簡(jiǎn)單有效的限幅濾波算法結(jié)合算術(shù)平均濾波算法，即確定兩次采樣允許的最大偏差值P，xn為本次采集值，Xn-!為上次采集值，如Xn-Xlri ( P則此次采集值有效，否則放棄本次值，用上次值代替，即Xn = Xlri，經(jīng)過(guò)限幅濾波可有效去除偶然因素引起的脈沖干擾，限幅濾波的同時(shí)進(jìn)行算術(shù)平均濾波，將X1. ..xn η個(gè)采集值進(jìn)行求平均值運(yùn)算X = >, In ;則將上步運(yùn)算得到的I平均值X帶入校準(zhǔn)公式求實(shí)際溫度值(404);進(jìn)行定位運(yùn)算(405)，將溫度值送顯示子系統(tǒng)顯示(406)，將溫度值、位置和數(shù)據(jù)采集時(shí)間存入存儲(chǔ)芯片(407);判斷無(wú)線通信鏈路是否正常(408)，如通信鏈路正常將溫度和準(zhǔn)確的位置信息根據(jù)外部協(xié)議打包再上傳到服務(wù)器 (409);如通信鏈路不通則繼續(xù)采集過(guò)程，到通信鏈路恢復(fù)時(shí)將所存數(shù)據(jù)未發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)送至服務(wù)器。
圖5所示實(shí)施例中，呼救裝置自動(dòng)生命活動(dòng)監(jiān)測(cè)實(shí)施過(guò)程示例如下呼救裝置具有自動(dòng)活動(dòng)特征檢測(cè)報(bào)警功能，當(dāng)佩戴呼救裝置的人員進(jìn)行正常作業(yè)時(shí)，三軸加速度傳感器能感應(yīng)人員活動(dòng)，同時(shí)處理檢測(cè)按鍵操作(501)，系統(tǒng)紀(jì)錄最后一次的感應(yīng)到的人體運(yùn)動(dòng)觸發(fā)時(shí)間或按鍵操作時(shí)間(502)，如到達(dá)定時(shí)報(bào)位時(shí)間(503)，呼救裝置進(jìn)行定位計(jì)算 (504)，隨定位信息上報(bào)此時(shí)間紀(jì)錄(505)，當(dāng)三軸加速度傳感器長(zhǎng)時(shí)間未檢測(cè)到人體運(yùn)動(dòng)或按鍵操作，即檢測(cè)超時(shí)507，則呼救裝置進(jìn)入自動(dòng)報(bào)警狀態(tài)(508)，立刻向定位服務(wù)器發(fā)送位置和最后一次檢測(cè)到的人體運(yùn)動(dòng)時(shí)間，呼救裝置發(fā)送報(bào)警信息后等候服務(wù)器發(fā)回的確認(rèn)信息(510),在規(guī)定時(shí)間內(nèi)未接收到確認(rèn)信息則重復(fù)報(bào)警同時(shí)聲光呼救(508)。
圖6所示實(shí)施例中，呼救裝置在TCP連接通信方式下自動(dòng)搜索專用搜救裝置和呼救實(shí)施過(guò)程示例如下呼救裝置與井上的服務(wù)器通信雙方以客戶端-服務(wù)器端方式建立 TCP連接(601)，呼救裝置作為客戶端連接服務(wù)器固定IP地址及端口，服務(wù)器端為服務(wù) 器方使用固定TP地址及固定端口，上下行信息基于TCP鏈路通道傳輸。當(dāng)鏈路通道上沒(méi)有數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，呼救裝置應(yīng)每隔時(shí)間S(602)發(fā)送鏈路檢測(cè)數(shù)據(jù)包￠03)以維持TCP連接，系統(tǒng)開(kāi)始計(jì)時(shí)當(dāng)鏈路檢測(cè)數(shù)據(jù)包發(fā)出超過(guò)時(shí)間K后未收到回復(fù)￠04)，立即再發(fā)送鏈路檢測(cè)包 (603);在連續(xù)發(fā)送R次(605)后仍未收到回復(fù)則判定鏈路無(wú)效，數(shù)據(jù)發(fā)送方主動(dòng)斷開(kāi)此連接(614)重復(fù)TCP連接過(guò)程￠01);如果TCP未能連接成功，則重新連接網(wǎng)絡(luò)，如在超過(guò)G次仍未連接上網(wǎng)絡(luò)(606)則自動(dòng)進(jìn)入求救搜索模式￠08)，通信子系統(tǒng)設(shè)置W1-FI通信模塊進(jìn)入搜索搜救裝置狀態(tài)，在此狀態(tài)下呼救裝置支持W1-FI的ad hoc方式組網(wǎng)；呼救裝置同時(shí)聲光呼救￠09)，控制器控制蜂鳴器和LED發(fā)送的---------三短三長(zhǎng)三短S. O. S.國(guó)際摩爾斯電碼救難信號(hào)，便于搜救人員探測(cè)搜救；如呼救裝置與定位服務(wù)器TCP連接未成功次數(shù)(606)未達(dá)到G次，則在LCD屏顯示提示信息，使用人員可隨時(shí)常按呼救裝置的特定功能鍵手動(dòng)控制呼救裝置進(jìn)入求救模式￠08);當(dāng)呼救裝置搜索到附近搜救裝置的信號(hào)，加入搜救裝置組織的Ad hoc網(wǎng)絡(luò)，自動(dòng)獲取搜救裝置分配的IP地址，通過(guò)TCP連接到搜救裝置 (610)，檢測(cè)搜救裝置信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)￠11)，通過(guò)TCP連接通道向搜救裝置發(fā)送場(chǎng)強(qiáng)、呼救裝置身份及最后人體運(yùn)動(dòng)時(shí)間等信息(612)，間隔時(shí)間H(613)后重復(fù)檢測(cè)場(chǎng)強(qiáng)(611)和發(fā)送信息 (612)過(guò)程；如果呼救裝置未檢測(cè)到搜救裝置信號(hào)則重復(fù)聲光呼救(609)繼續(xù)搜索搜救裝置信號(hào)。作為數(shù)據(jù)接收方的服務(wù)器也可主動(dòng)定時(shí)檢測(cè)鏈路，超過(guò)時(shí)間SI未收到呼救裝置的上傳數(shù)據(jù)或鏈路檢測(cè)數(shù)據(jù)包，則判定鏈路失效，主動(dòng)斷開(kāi)與此呼救裝置的連接。當(dāng)參數(shù)S、K、 R、G、H、S1可根據(jù)鏈路情況設(shè)定，參考取值為S = 3min, K = 30s, R = 3，6 = 8，H = 10s， SI = 6min。
圖7所示實(shí)施例中，呼救裝置在UDP通信方式下自動(dòng)搜索搜救裝置和呼救實(shí)施過(guò)程示例如下呼救裝置與井上的服務(wù)器雙方以UDP方式通信，呼救裝置端發(fā)送和接收數(shù)據(jù)使用兩個(gè)不同網(wǎng)絡(luò)端口，服務(wù)器端使用固定網(wǎng)絡(luò)端口與所有呼救裝置通信，呼救裝置開(kāi)機(jī)初始化系統(tǒng)后，首先設(shè)置UDP端口等參數(shù)(701)與服務(wù)器端接收服務(wù)端口建立對(duì)應(yīng)關(guān)系，建立傳輸通道。當(dāng)沒(méi)有數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，呼救裝置應(yīng)每隔時(shí)間S (702)發(fā)送鏈路檢測(cè)數(shù)據(jù)包(703) 以維持UDP通道，系統(tǒng)開(kāi)始計(jì)時(shí)當(dāng)鏈路檢測(cè)數(shù)據(jù)包發(fā)出超過(guò)時(shí)間K后未收到回復(fù)(704)，立即再發(fā)送鏈路檢測(cè)包(703);在連續(xù)發(fā)送R次(705)后仍未收到回復(fù)則判定鏈路無(wú)效，數(shù)據(jù)發(fā)送方主動(dòng)釋放此連接(714)重復(fù)UDP端口設(shè)置過(guò)程(701);如重復(fù)UDP端口設(shè)置過(guò)程 (701)在超過(guò)G次仍無(wú)法通信則自動(dòng)進(jìn)入求救搜索模式(708)，通信子系統(tǒng)設(shè)置W1-FI通信模塊進(jìn)入搜索搜救裝置狀態(tài)，在此狀態(tài)下呼救裝置支持ad hoc方式組網(wǎng)；呼救裝置同時(shí)聲 光呼救(709)，控制器控制蜂鳴器和LED發(fā)送的---------三短三長(zhǎng)三短S. O. S.國(guó)際摩爾斯電碼救難信號(hào)，便于搜救人員探測(cè)搜救；當(dāng)呼救裝置搜索到附近搜救裝置的信號(hào)，加入搜救裝置組織的Ad hoc網(wǎng)絡(luò)，自動(dòng)獲取搜救裝置分配的IP地址，通過(guò)TCP方式連接到搜救裝置 (710);檢測(cè)搜救裝置信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)(711);向搜救裝置發(fā)送場(chǎng)強(qiáng)、呼救裝置身份及最后人體運(yùn)動(dòng)時(shí)間等信息(712);間隔時(shí)間H(713)后重復(fù)檢測(cè)場(chǎng)強(qiáng)(711)和發(fā)送信息(712)過(guò)程。如果呼救裝置未檢測(cè)到搜救裝置信號(hào)則重復(fù)聲光呼救(709)繼續(xù)搜索搜救裝置信號(hào)；如呼救裝置與服務(wù)器TCP連接未成功次數(shù)(706)未達(dá)到G次，則在IXD屏顯示提示信息，使用人員可隨時(shí)常按呼救裝置的特定功能鍵手動(dòng)控制呼救裝置進(jìn)入求救模式(708)。參數(shù)S、K、R、 G、H可根據(jù)鏈路情況設(shè)定，參考取值為S = 3min, K = 30s, R = 3，G = 8，H = 10s。
圖8所示實(shí)施例中，人員定位的實(shí)現(xiàn)過(guò)程如下呼救裝置系統(tǒng)軟件初始過(guò)程中，首先根據(jù)存儲(chǔ)的呼救裝置使用人員的身高記錄T通過(guò)以下公式得到其實(shí)際步長(zhǎng)(801)
N =1. 85(T-132)
呼救裝置定時(shí)監(jiān)測(cè)與各無(wú)線通信基站所發(fā)射信號(hào)的場(chǎng)強(qiáng)(802)，當(dāng)井下人員攜帶呼救裝置行走靠近無(wú)線通信基站時(shí)，場(chǎng)強(qiáng)到達(dá)峰值，以此無(wú)線通信基站的位置作為呼救裝置的當(dāng)前位置，作為一次可靠定位存儲(chǔ)無(wú)線通信基站編號(hào)，將此位置作為當(dāng)前定位基準(zhǔn)點(diǎn) (803)，同時(shí)開(kāi)始計(jì)步。呼救裝置實(shí)時(shí)記錄人員經(jīng)過(guò)無(wú)線通信基站后行走的步數(shù)M，乘以自身存儲(chǔ)的佩戴呼救裝置的人員的個(gè)人步長(zhǎng)，即可得到人員與前定位基準(zhǔn)點(diǎn)的距離(804);設(shè)步數(shù)為M,步長(zhǎng)為N,則呼救裝置與當(dāng)前定位基準(zhǔn)點(diǎn)的距離L為
L = MN
方向判斷(805)，如圖9所示，根據(jù)記錄的上次的可靠定位數(shù)據(jù)判斷井下人員 (904)的行進(jìn)方向，如上次準(zhǔn)確定位的無(wú)線通信基站為A(901)，此次準(zhǔn)確定位的無(wú)線通信基站為B (902)，則可判定人員的行進(jìn)方向是由無(wú)線通信基站A向無(wú)線基站B方向移動(dòng)；也可根據(jù)呼救裝置(3)檢測(cè)到的無(wú)線通信基站的場(chǎng)強(qiáng)變化趨勢(shì)來(lái)判定方向，當(dāng)呼救裝置檢測(cè)到兩個(gè) 相鄰無(wú)線基站的場(chǎng)強(qiáng)，如檢測(cè)到無(wú)線通信基站B(902)的場(chǎng)強(qiáng)變化趨勢(shì)是逐漸變小， 而無(wú)線通信基站C(903)的場(chǎng)強(qiáng)變化趨勢(shì)是逐漸變大，則判定行進(jìn)方向?yàn)橛蔁o(wú)線通信基站B 向無(wú)線通信基站C方向移動(dòng)；誤差判斷(806)，根據(jù)佩戴呼救裝置的人員行進(jìn)方向判斷移動(dòng)方向上的下一個(gè)定位基準(zhǔn)點(diǎn)，如距離L的值大于當(dāng)前定位基準(zhǔn)點(diǎn)與下一個(gè)定位基準(zhǔn)點(diǎn)之間的距離，則說(shuō)明此距離值存在誤差，不作為參考值；檢測(cè)當(dāng)前定位基準(zhǔn)點(diǎn)所在無(wú)線通信基站 (902)和下一個(gè)定位基準(zhǔn)點(diǎn)所在無(wú)線通信基站(903)的信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)值Rdl，Rd2 (807);根據(jù)場(chǎng)強(qiáng)計(jì)算距離(808)，將場(chǎng)強(qiáng)帶入代入以下公式得到呼救裝置與無(wú)線通信基站(902)和(903) 的距離dl，d2?！窱A-Rd+λ^
d = lQ l0
式中A為信號(hào)傳播Im遠(yuǎn)時(shí)接收信號(hào)的功率；
η為傳播因子也稱為損耗指數(shù)，其數(shù)值大小取決于無(wú)線信號(hào)的傳播環(huán)境；
Rd為呼救裝置接收到的無(wú)線通信基站的信號(hào)強(qiáng)度，即RSSI值；
X5為零均值的高斯分布正態(tài)隨機(jī)變量
如圖10所示，取dl，d2，L三個(gè)距離交集公共部分中心的值作為呼救裝置與當(dāng)前定位基準(zhǔn)點(diǎn)所在無(wú)線通信基站(902)的距離的d(809);將呼救裝置到當(dāng)前定位基準(zhǔn)點(diǎn)所在無(wú)線通信基站(902)的距離d代入兩無(wú)線通信基站所在的隧道在地圖上的曲線方程，即可得到呼救裝置的當(dāng)前坐標(biāo)(810)，如圖9所示，設(shè)兩無(wú)線通信基站所在的隧道為一直線端點(diǎn)分別為U1, Y1)，(x2, y2)，將距離d與兩點(diǎn)式直線方程解方程即得到呼救裝置坐標(biāo)U，y)少-少1 X 一 A
0,辦-yx x2 -X1 d = - X1 )2^-(y - y^)2C2 <x<x}
，位置運(yùn)算由定位服務(wù)器結(jié)合矢量地圖數(shù)據(jù)完成。
權(quán)利要求
1.一種井下多功能人員定位呼救系統(tǒng)，包括定位服務(wù)器、監(jiān)控終端、有線通信子系統(tǒng)、無(wú)線通信基站和呼救裝置；有線通信子系統(tǒng)包括光纖、分光器和無(wú)線交換機(jī)；無(wú)線通信基站包括防爆箱、電源，備用電池、無(wú)線接入設(shè)備、天線隔離器和天線；呼救裝置包括處理器、無(wú)線通信部件、按鍵、存儲(chǔ)、IXD顯示屏、LED指示燈、發(fā)聲元件、溫度傳感器、運(yùn)動(dòng)檢測(cè)電路和電源電路；呼救裝置的無(wú)線通信部件包括無(wú)線通信模塊和天線；呼救裝置的運(yùn)動(dòng)檢測(cè)電路采用三軸加速度傳感器；在井下間隔一定距離安裝無(wú)線通信基站，無(wú)線通信基站通過(guò)光纖連接井上的無(wú)線交換機(jī)和定位服務(wù)器；呼救裝置與無(wú)線通信基站通過(guò)無(wú)線方式通信，實(shí)現(xiàn)與定位服務(wù)器的雙向通信；呼救裝置基于場(chǎng)強(qiáng)定位結(jié)合計(jì)步測(cè)距實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確定位；呼救裝置通過(guò)三軸加速度傳感器檢測(cè)記錄使用人員行走步數(shù)和監(jiān)測(cè)其生命活動(dòng)特征，當(dāng)一定時(shí)間內(nèi)檢測(cè)不到人體活動(dòng)則自動(dòng)報(bào)警；呼救裝置通過(guò)Ad hoc網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)連接專用搜救裝置，通過(guò)與搜救裝置雙向通信使搜救人員能夠獲得被困人員的位置、身份及活動(dòng)狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的呼救系統(tǒng)，其特征在于呼救裝置基于場(chǎng)強(qiáng)定位結(jié)合計(jì)步測(cè)距實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確定位，定位過(guò)程包括以下步驟呼救裝置通過(guò)無(wú)線通信部件實(shí)時(shí)檢測(cè)附近無(wú)線通信基站的信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)，在呼救裝置靠近無(wú)線通信基站時(shí)，場(chǎng)強(qiáng)到達(dá)峰值，將此無(wú)線通信基站位置作為呼救裝置的當(dāng)前位置可靠定位，并將此位置作為呼救裝置的當(dāng)前定位基準(zhǔn)點(diǎn)；通過(guò)三軸加速度傳感器計(jì)步，實(shí)時(shí)記錄佩戴呼救裝置人員在可靠定位后所行走的步數(shù)；步數(shù)乘以計(jì)算所得的佩戴呼救裝置的人員的個(gè)人步長(zhǎng)得到呼救裝置與當(dāng)前定位基準(zhǔn)點(diǎn)的距離；根據(jù)呼救裝置檢測(cè)到的當(dāng)前和下一個(gè)定位基準(zhǔn)點(diǎn)所在無(wú)線通信基站的場(chǎng)強(qiáng)計(jì)算距離；取距離交集公共部分中心的值作為呼救裝置與當(dāng)前定位基準(zhǔn)點(diǎn)的距離，將此距離代入兩無(wú)線通信基站所在的隧道的曲線方程得到呼救裝置的當(dāng)前坐標(biāo)，實(shí)現(xiàn)對(duì)使用呼救裝置人員的定位。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的呼救系統(tǒng)，其特征在于呼救裝置處理器控制無(wú)線通信部件自動(dòng)連接搜救裝置，當(dāng)呼救裝置一段時(shí)間未能連接入固有無(wú)線網(wǎng)絡(luò)時(shí)，進(jìn)入求救搜索狀態(tài)，自動(dòng)連接由搜救系統(tǒng)裝置組織的Ad hoc網(wǎng)絡(luò)，并向搜救裝置發(fā)送信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)、身份號(hào)及最近一次活動(dòng)時(shí)間等信息，使搜救系統(tǒng)獲得被困人員的位置、身份及活動(dòng)狀態(tài)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的呼救系統(tǒng)，其特征在于呼救裝置通過(guò)低通濾波算法處理由三軸加速度傳感器所采集的三個(gè)方向上的加速度數(shù)據(jù)以去掉高頻噪聲，分析信號(hào)特征，取速度變化量最大的軸向進(jìn)行計(jì)步，以0. 5-5Hz的信號(hào)作為計(jì)步的信號(hào)，再參考其它軸上數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)特征匹配實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確計(jì)步。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的呼救系統(tǒng)，其特征在于呼救裝置使用自動(dòng)或手動(dòng)方式與搜救系統(tǒng)裝置雙向通信，當(dāng)呼救裝置與搜救裝置建立連接后，使用人員可操作呼救裝置向搜救系統(tǒng)裝置發(fā)送內(nèi)置的信息，接收搜救裝置發(fā)送的信息。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的呼救系統(tǒng)，其特征在于呼救裝置通過(guò)低通濾波算法處理由三軸加速度傳感器所采集的三個(gè)方向上的加速度數(shù)據(jù)以去掉高頻噪聲，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)使用人員的生命活動(dòng)狀態(tài)，記錄最近一次人體活動(dòng)時(shí)間，在呼救裝置無(wú)線通信時(shí)，隨信息包發(fā)送此時(shí)間記錄。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的呼救系統(tǒng)，其特征在于呼救裝置的處理器實(shí)時(shí)檢測(cè)按鍵操作，記錄最近一次按鍵操作時(shí)間，在呼救裝置無(wú)線通信時(shí)，隨信息包發(fā)送此時(shí)間記錄。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的呼救系統(tǒng)，其特征在于呼救裝置的處理器實(shí)時(shí)檢測(cè)人體活動(dòng)，當(dāng)處理器一定時(shí)間未檢測(cè)到任何人體活動(dòng)或按鍵操作則自動(dòng)觸發(fā)報(bào)警，通過(guò)無(wú)線通信和聲光方式向外傳送報(bào)警，進(jìn)入呼救狀態(tài)。
9.根據(jù)權(quán)利要求3或8所述的呼救系統(tǒng)，其特征在于當(dāng)呼救裝置進(jìn)入求救搜索狀態(tài)或呼救狀態(tài)時(shí)，由處理器控制發(fā)聲元件發(fā)送國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)三短三長(zhǎng)三短SOS呼救信號(hào)。
10.根據(jù)權(quán)利要求3或8所述的呼救系統(tǒng)，其特征在于當(dāng)呼救裝置進(jìn)入求救搜索狀態(tài)或呼救狀態(tài)時(shí)，由處理器控制LED指示燈發(fā)送國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)三短三長(zhǎng)三短SOS呼救信號(hào)。
11.根據(jù)權(quán)利要求I所述的呼救系統(tǒng)，其特征在于呼救裝置通過(guò)熱敏元件或控制器內(nèi)置的溫度檢測(cè)單元檢測(cè)呼救裝置所在環(huán)境溫度，并將溫度信息連同定位信息通過(guò)無(wú)線通信上傳到井上的服務(wù)器。
12.根據(jù)權(quán)利要求I所述的呼救系統(tǒng)，其特征在于呼救裝置的處理器控制無(wú)線通信部件實(shí)現(xiàn)下行通信，接收定位服務(wù)器下發(fā)的調(diào)度指令信息和警示信息，并存儲(chǔ)在存儲(chǔ)芯片中，同時(shí)通過(guò)聲光提示提醒佩戴者閱讀。
13.根據(jù)權(quán)利要求I所述的呼救系統(tǒng)，其特征在于呼救裝置的處理器控制無(wú)線通信單元實(shí)現(xiàn)與安裝在井上的服務(wù)器的上行通信，上行通信的信息內(nèi)容包括定位信息、溫度信息、呼救信息和預(yù)置報(bào)警信息。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的呼救系統(tǒng)，其特征在于預(yù)置報(bào)警信息包括火災(zāi)、水災(zāi)、瓦斯涌出、頂板事故、機(jī)器故障、運(yùn)輸事故、人員受傷、請(qǐng)求救助。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的呼救系統(tǒng)，其特征在于呼救裝置發(fā)送的上行信息在通信鏈路正常時(shí)實(shí)時(shí)上傳，在通信鏈路不通時(shí)，處理器記錄此次操作，等到通信鏈路正常時(shí)再自動(dòng)上傳。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種井下多功能人員定位呼救系統(tǒng)，系統(tǒng)包括定位服務(wù)器、監(jiān)控終端、有線通信子系統(tǒng)、無(wú)線通信基站和呼救裝置；有線通信子系統(tǒng)主要包括光纖、分光器和無(wú)線交換機(jī)；無(wú)線通信基站包括防爆箱、電源，備用電池、無(wú)線接入設(shè)備、天線隔離器和天線；呼救裝置控制包括采集子系統(tǒng)、定位子系統(tǒng)、通信子系統(tǒng)、顯示子系統(tǒng)、控制子系統(tǒng)和存儲(chǔ)子系統(tǒng)。在井下間隔一定距離安裝無(wú)線通信基站，無(wú)線通信基站通過(guò)光纖連接井上的無(wú)線交換機(jī)和定位服務(wù)器；呼救裝置與無(wú)線通信基站基于無(wú)線方式雙向通信；呼救裝置可準(zhǔn)確定位；可實(shí)時(shí)檢測(cè)呼救裝置使用人員的活動(dòng)狀態(tài)，且具有多種呼救功能；能在礦井發(fā)生意外事故，現(xiàn)有通信設(shè)施被損壞而無(wú)法工作時(shí)支持搜救，是集井下人員跟蹤定位、調(diào)度管理、災(zāi)后呼救和搜救等一體的綜合系統(tǒng)。
文檔編號(hào)H04W64/00GK102979578SQ201210464279
公開(kāi)日2013年3月20日 申請(qǐng)日期2012年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月19日
發(fā)明者孫繼平, 劉毅 申請(qǐng)人:中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京)