井下作業(yè)人員高精度定位系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種井下作業(yè)人員高精度定位系統(tǒng)，包括地面上的定位服務(wù)器和井下巷道內(nèi)的探測(cè)裝置，定位服務(wù)器上設(shè)有定位數(shù)據(jù)庫(kù)，探測(cè)裝置包括多個(gè)定位AP分站，定位數(shù)據(jù)庫(kù)上預(yù)先保存有井下巷道空間網(wǎng)格上的每一個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)的標(biāo)定特征參數(shù)，井下作業(yè)人員所配帶的定位終端實(shí)時(shí)發(fā)出含有該定位終端的ID的探測(cè)信號(hào)，接收范圍內(nèi)的定位AP分站收到探測(cè)信號(hào)后，獲得探測(cè)信號(hào)的實(shí)時(shí)特征參數(shù)并發(fā)送給定位服務(wù)器；定位服務(wù)器上根據(jù)實(shí)時(shí)特征參數(shù)與定位數(shù)據(jù)庫(kù)中每一個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)的標(biāo)定特征參數(shù)的比對(duì)結(jié)果，獲得定位終端在井下巷道內(nèi)的準(zhǔn)確位置。本實(shí)用新型，完全屏蔽了電磁波首達(dá)徑提取所帶來(lái)的誤差，排除了復(fù)雜電磁環(huán)境的影響，提高了井下作業(yè)人員的定位精度。
【專利說(shuō)明】井下作業(yè)人員高精度定位系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型定位裝置，具體涉及井下作業(yè)人員高精度定位系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]礦井開(kāi)采行業(yè)的安全事故頻發(fā)，因此，國(guó)家對(duì)煤礦井下作業(yè)人員的安全日益重視，監(jiān)管力度不斷加強(qiáng)，相繼出臺(tái)多項(xiàng)管理規(guī)程。如:《煤礦安全規(guī)程》第十條要求:煤礦企業(yè)必須建立入井檢測(cè)制度和出入井人員清點(diǎn)制度；《煤礦井下安全避險(xiǎn)“六大系統(tǒng)”建設(shè)完善基本要求及檢查驗(yàn)收暫行辦法》第十七條要求:所有入井人員必須攜帶識(shí)別卡；AQ6210-2007及AQ1048-2007《煤礦井下作業(yè)人員管理系統(tǒng)使用與管理規(guī)范》中要求:各個(gè)人員出入井口應(yīng)設(shè)置檢驗(yàn)識(shí)別卡是否正常和唯一性檢測(cè)的裝置，并提示攜卡人員本人及相關(guān)人員。其主要目的在于:有效進(jìn)行礦工管理，遏制超員生產(chǎn)，保證搶險(xiǎn)救災(zāi)、安全救護(hù)。
[0003]對(duì)礦工進(jìn)行有效管理的基礎(chǔ)在于井下作業(yè)人員的精確定位。目前常用的定位方法主要有三種:
[0004](I)基于射頻識(shí)別技術(shù)(RFID, Rad1 Frequency Identificat1n)的定位系統(tǒng)，該定位系統(tǒng)應(yīng)用比較廣泛，但是有以下一些問(wèn)題:
[0005]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，做不到動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)的精確定位，一旦礦難發(fā)生，無(wú)法準(zhǔn)確的定位礦難人員所在的具體位置；
[0006]由于RFID只能實(shí)現(xiàn)區(qū)域定位，無(wú)法檢測(cè)一人攜帶多卡的情況，不便于礦領(lǐng)導(dǎo)對(duì)人員的考勤與管理；
[0007]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，易出現(xiàn)漏讀。
[0008](2)基于蜂窩無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中基于小區(qū)標(biāo)識(shí)(Cell ID)的定位系統(tǒng)，該定位系統(tǒng)利用待定位物體所在的服務(wù)基站即蜂窩小區(qū)的ID來(lái)估計(jì)待定位物體所在的位置，蜂窩網(wǎng)絡(luò)中的小區(qū)ID是全世界唯一的，待定位物體所在的位置主要由蜂窩小區(qū)的ID和小區(qū)覆蓋范圍決定的。Cell ID實(shí)現(xiàn)原理簡(jiǎn)單，無(wú)需定位終端改動(dòng)，也無(wú)需測(cè)量復(fù)雜的信號(hào)特征值，只需網(wǎng)絡(luò)側(cè)做小小的改進(jìn)，增加定位流程即可，是目前無(wú)線定位技術(shù)中最簡(jiǎn)單的方法，定位時(shí)間只需3秒左右，但是該技術(shù)通過(guò)識(shí)別用戶所在的小區(qū)來(lái)定位用戶的位置，定位精度往往在小區(qū)半徑數(shù)量級(jí)別上，大約200到300米左右范圍，定位精度很低。但是由于井下巷道的特殊環(huán)境，如無(wú)線信號(hào)多徑傳播，信號(hào)衰落大，很難視距傳播，因此該技術(shù)不適合用于煤礦井下精確定位。
[0009](3)基于接收信號(hào)強(qiáng)度(RSSI, Received Signal Strength Indicat1n)的定位系統(tǒng)，是目前Zigbee和WiFi網(wǎng)絡(luò)采用的主要定位方法，它根據(jù)無(wú)線信號(hào)的傳播損耗型計(jì)算移動(dòng)節(jié)點(diǎn)與傳輸分站間的距離。移動(dòng)節(jié)點(diǎn)接收到的信號(hào)強(qiáng)度隨著距離傳輸分站的距離變化而變化，即移動(dòng)節(jié)點(diǎn)與傳輸分站距離越近，接收到的信號(hào)強(qiáng)度越強(qiáng)，反之，移動(dòng)節(jié)點(diǎn)距傳輸分站越遠(yuǎn)，接收到的信號(hào)強(qiáng)度越弱，RSSI定位方法便是利用這一特性，將測(cè)得的信號(hào)強(qiáng)度轉(zhuǎn)換為距離預(yù)估值，然后將距離預(yù)估值與信號(hào)強(qiáng)度地圖進(jìn)行比對(duì)分析，再經(jīng)過(guò)濾波確定最終定位結(jié)果。RSSI定位方法簡(jiǎn)單易實(shí)施。但是無(wú)線信號(hào)的傳播損耗模型受環(huán)境影響很大，所以一般RSSI定位系統(tǒng)往往必須依靠增加傳輸分站的密度，及通過(guò)全局優(yōu)化算法來(lái)控制單方向上的定位誤差，但是井下環(huán)境多維隧道組成的線狀環(huán)境，無(wú)法得到平面上其他方向的場(chǎng)強(qiáng)數(shù)據(jù)，所以當(dāng)隧道中存在如較大金屬遮擋物等起亞影響無(wú)線信號(hào)傳輸?shù)囊蛩貢r(shí)，定位誤差較大。
[0010]另外，礦井的井巷道是狹長(zhǎng)、閉合的通信通道，并且由于粉塵、潮濕、電磁干擾等原因的存在，通信條件比較惡劣，主要表現(xiàn)在下面幾點(diǎn):首先，多徑效應(yīng)嚴(yán)重。多徑傳播會(huì)導(dǎo)致時(shí)延擴(kuò)展、信號(hào)相位偏移和頻率擴(kuò)展；其次，非視距路徑傳播對(duì)于信號(hào)強(qiáng)度影響很大。當(dāng)移動(dòng)臺(tái)和接收機(jī)之間的直線距離被遮擋后，只有折射和反射路徑達(dá)到接收端，則接收處得到的信號(hào)強(qiáng)度RSSI會(huì)被消弱，進(jìn)一步增大了測(cè)量值的誤差，降低了系統(tǒng)的定位精度。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0011]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是礦井井下作業(yè)人員定位系統(tǒng)定位精度的問(wèn)題。
[0012]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是提供一種高精度礦井實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)，包括設(shè)置在地面上的定位服務(wù)器和設(shè)置在井下巷道內(nèi)的探測(cè)裝置；
[0013]所述定位服務(wù)器上設(shè)有定位數(shù)據(jù)庫(kù)和比較模塊，所述探測(cè)裝置包括多個(gè)定位AP分站，所述定位AP分站通過(guò)防爆光交換機(jī)連接到所述定位服務(wù)器；所述定位數(shù)據(jù)庫(kù)上預(yù)先保存有井下巷道矩形空間網(wǎng)格上的每一個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)的標(biāo)定特征參數(shù)，所述標(biāo)定特征參數(shù)為預(yù)先設(shè)置在相應(yīng)網(wǎng)格點(diǎn)上的無(wú)線發(fā)射器的接收范圍內(nèi)的定位AP分站所接收到的該無(wú)線發(fā)射模塊發(fā)出的標(biāo)定信號(hào)的幅度、到達(dá)角度和信干噪比和干擾強(qiáng)度；
[0014]每個(gè)所述定位AP分站上均設(shè)有無(wú)線接收模塊和測(cè)量模塊，井下作業(yè)人員所配帶的定位終端上設(shè)有無(wú)線發(fā)射模塊，定位終端通過(guò)所述無(wú)線發(fā)射模塊實(shí)時(shí)發(fā)出含有該定位終端的ID的探測(cè)信號(hào)，接收范圍內(nèi)的定位AP分站收到探測(cè)信號(hào)后，通過(guò)其上的測(cè)量模塊獲得所接收到的探測(cè)信號(hào)的實(shí)時(shí)特征參數(shù)并發(fā)送給定位服務(wù)器，所述實(shí)時(shí)特征參數(shù)包括每一個(gè)定位AP分站收到的探測(cè)信號(hào)的幅度、到達(dá)角度、信干噪比和干擾強(qiáng)度。
[0015]定位服務(wù)器上的比較模塊根據(jù)實(shí)時(shí)特征參數(shù)與定位數(shù)據(jù)庫(kù)中每一個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)的標(biāo)定特征參數(shù)的比對(duì)結(jié)果，獲得定位終端在井下巷道內(nèi)的準(zhǔn)確位置。
[0016]在上述系統(tǒng)中，所有定位AP分站分成多組，每組中的多個(gè)定位AP分站分別通過(guò)網(wǎng)線連接到一個(gè)光電轉(zhuǎn)換器的網(wǎng)絡(luò)接口上，所述光電轉(zhuǎn)換器的光輸出口通過(guò)所述防爆光交換機(jī)連接到所述定位服務(wù)器上。
[0017]在上述系統(tǒng)中，還包括定位數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)擴(kuò)展裝置，所述定位數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)擴(kuò)展裝置包括跟隨井下掘進(jìn)機(jī)同步移動(dòng)的支架，所述支架上設(shè)有與巷道空間網(wǎng)格點(diǎn)縱向截面相匹配的節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)上安裝有一個(gè)擴(kuò)展無(wú)線發(fā)射模塊，每一個(gè)所述擴(kuò)展無(wú)線發(fā)射模塊隨采掘面同步移動(dòng)，并在相應(yīng)的掘進(jìn)位置發(fā)射擴(kuò)展信號(hào)，該擴(kuò)展信號(hào)中包含有相應(yīng)擴(kuò)展無(wú)線發(fā)射模塊的ID，接收范圍內(nèi)的定位AP分站將擴(kuò)展信號(hào)的擴(kuò)展特征參數(shù)傳送到所述定位服務(wù)器并添加到定位數(shù)據(jù)庫(kù)中創(chuàng)建新的網(wǎng)格點(diǎn)，所述擴(kuò)展特征參數(shù)包括所接收到的擴(kuò)展信號(hào)的幅度、到達(dá)角度、信噪比和干擾強(qiáng)度，新的網(wǎng)格點(diǎn)的坐標(biāo)通過(guò)掘進(jìn)位置以及擴(kuò)展無(wú)線發(fā)射模塊的位置確定。
[0018]在上述系統(tǒng)中，所述定位AP分站上還設(shè)有用于檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)通斷的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)模塊和用于保存探測(cè)信號(hào)的實(shí)時(shí)特征參數(shù)的存儲(chǔ)器。
[0019]在上述系統(tǒng)中，還包括設(shè)置在地面上的監(jiān)控工作站，所述終端上設(shè)有用于發(fā)出報(bào)警信號(hào)的報(bào)警按鍵，所述分站實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)報(bào)警信號(hào)，并傳送給所述監(jiān)控工作站。
[0020]在上述系統(tǒng)中，所述監(jiān)控工作站根據(jù)某個(gè)區(qū)域內(nèi)終端的數(shù)量與規(guī)定數(shù)量的比較結(jié)果產(chǎn)生超員報(bào)警。
[0021]在上述系統(tǒng)中，所述監(jiān)控工作站根據(jù)相鄰兩個(gè)終端之間的距離與設(shè)定值的比較結(jié)果產(chǎn)生一人帶多卡報(bào)警。
[0022]在上述系統(tǒng)中，所述監(jiān)控工作站實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各所述定位AP分站的工作狀態(tài)，當(dāng)某個(gè)分站發(fā)生故障時(shí)產(chǎn)生報(bào)警。
[0023]本實(shí)用新型，定位服務(wù)器上設(shè)有定位數(shù)據(jù)庫(kù)，定位數(shù)據(jù)庫(kù)上預(yù)先保存有井下巷道空間網(wǎng)格上的每一個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)的標(biāo)定特征參數(shù)，定位AP分站接收定位終端發(fā)出的探測(cè)信號(hào)獲得其實(shí)時(shí)特征參數(shù)并發(fā)送給定位服務(wù)器，定位服務(wù)器根據(jù)實(shí)時(shí)特征參數(shù)與定位數(shù)據(jù)庫(kù)中每一個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)的標(biāo)定特征參數(shù)的比對(duì)結(jié)果，獲得定位終端在井下巷道內(nèi)的準(zhǔn)確位置，完全屏蔽了電磁波首達(dá)徑提取所帶來(lái)的誤差，排除了井下巷道復(fù)雜電磁環(huán)境的影響，大大提高了井下作業(yè)人員的定位精度。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0024]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0025]本實(shí)用新型提供了一種井下作業(yè)人員高精度定位系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)井下巷道進(jìn)行網(wǎng)格式空間標(biāo)識(shí)建立定位數(shù)據(jù)庫(kù)，近而利用巷道內(nèi)各定位AP分站實(shí)時(shí)接收到的定位終端發(fā)出的探測(cè)信號(hào)，并與定位數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行比對(duì)，從而實(shí)現(xiàn)井下作業(yè)人員的精確定位，完全屏蔽了電磁波首達(dá)徑提取所帶來(lái)的誤差，排除了井下巷道復(fù)雜電磁環(huán)境的影響，大大提高了井下作業(yè)人員的定位精度。下面結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型做出詳細(xì)的說(shuō)明。
[0026]如圖1所示，本實(shí)用新型提供的高精度礦井實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)包括:設(shè)置在地面上的定位服務(wù)器10和設(shè)置在井下巷道內(nèi)的探測(cè)裝置。
[0027]定位服務(wù)器10上設(shè)有定位數(shù)據(jù)庫(kù)11和比較模塊12。探測(cè)裝置包括多個(gè)定位AP分站21，通過(guò)防爆光交換機(jī)22連接到定位服務(wù)器10。
[0028]其中，定位數(shù)據(jù)庫(kù)的建立方式如下:
[0029](I)將井下巷道內(nèi)部空間分割成由矩形組成的空間網(wǎng)格并將每一個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)(XpU)編號(hào)為Ni ；
[0030](2)在每一個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)Ni上發(fā)射含有該網(wǎng)格點(diǎn)的編號(hào)Ni的無(wú)線標(biāo)定信號(hào)；
[0031](3)井下巷道內(nèi)該無(wú)線發(fā)射器接收范圍內(nèi)的多個(gè)定位AP分站分別接收所述無(wú)線標(biāo)定信號(hào)并發(fā)送給定位服務(wù)器；
[0032](4)定位服務(wù)器解算每一個(gè)定位AP分站Sk收到的無(wú)線標(biāo)定信號(hào)，并將每一個(gè)接收信號(hào)Rki的幅度(RSSI)、到達(dá)角度(AOA)、信干噪比和干擾強(qiáng)度等相關(guān)測(cè)量值作為該網(wǎng)格點(diǎn)的標(biāo)定特征參數(shù)Bi, (Xi> Yi^Zi)為網(wǎng)格點(diǎn)Ni的坐標(biāo)，i = l?n，n為網(wǎng)格點(diǎn)的數(shù)量，k =I?m，m為無(wú)線發(fā)射器接收范圍內(nèi)的定位AP分站的數(shù)量。
[0033](5)將每一個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)的標(biāo)定特征參數(shù)保存在定位數(shù)據(jù)庫(kù)中。為了避免誤差，對(duì)每個(gè)空間網(wǎng)格點(diǎn)進(jìn)行多次采樣，并進(jìn)行濾波處理。
[0034]在本實(shí)施例中，將井下巷道內(nèi)的所有定位AP分站分成多組，每組中的多個(gè)定位AP分站首先分別通過(guò)網(wǎng)線連接到一個(gè)光電轉(zhuǎn)換器23的網(wǎng)絡(luò)接口上，再將光電轉(zhuǎn)換器23的光輸出口通過(guò)防爆光交換機(jī)22連接到定位服務(wù)器10上。這種布置方式，能有效減少井下傳輸線的數(shù)量，減少井下布線，有效減少因?yàn)榫€路斷路造成的故障，提高井下人員作業(yè)效率。
[0035]每個(gè)定位AP分站上均設(shè)有無(wú)線接收模塊(WiFi接收模塊)和測(cè)量模塊，井下作業(yè)人員所配帶的定位終端30上設(shè)有無(wú)線發(fā)射模塊(WiFi發(fā)射模塊)，定位終端30實(shí)時(shí)發(fā)出探測(cè)信號(hào)Sounding，探測(cè)信號(hào)中含有該定位終端的ID，接收范圍內(nèi)的定位AP分站收到探測(cè)信號(hào)后，分別通過(guò)測(cè)量模塊獲得探測(cè)信號(hào)的實(shí)時(shí)特征參數(shù)，實(shí)時(shí)特征參數(shù)包括探測(cè)信號(hào)的幅度(RSSI)、到達(dá)角度(AOA)和信干噪比(SINR)，并發(fā)送給定位服務(wù)器10。
[0036]定位服務(wù)器10上的比較模塊12將實(shí)時(shí)特征參數(shù)與定位數(shù)據(jù)庫(kù)11中每一個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)的標(biāo)定特征參數(shù)進(jìn)行比對(duì)，其中實(shí)時(shí)特征參數(shù)與標(biāo)定特征參數(shù)的數(shù)值最接近的網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)值即為定位終端井下巷道內(nèi)的準(zhǔn)確位置。
[0037]計(jì)算準(zhǔn)確位置時(shí)，首先分別計(jì)算出實(shí)時(shí)特征參數(shù)和標(biāo)定特征參數(shù)的計(jì)算值；然后將實(shí)時(shí)特征參數(shù)的計(jì)算值與每一個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)的標(biāo)定特征參數(shù)的計(jì)算值進(jìn)行比對(duì)，以數(shù)值最接近的網(wǎng)格點(diǎn)的位置作為井下作業(yè)人員在井下巷道內(nèi)的準(zhǔn)確位置。
[0038]本方案中，定位的精度由空間網(wǎng)格點(diǎn)的大小決定，因此，可以通過(guò)初期對(duì)空間網(wǎng)格點(diǎn)大小的設(shè)定提聞定位精度，例如:將空間網(wǎng)格點(diǎn)的間距設(shè)為4米X4米X4米,則可將定位精度控制在4米以下。當(dāng)然，可以根據(jù)成本對(duì)網(wǎng)格點(diǎn)的間距進(jìn)行調(diào)整，以滿足不同定位精度的需要。
[0039]另外，本實(shí)用新型提供的方案中還包括定位數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)擴(kuò)展裝置，該裝置包括跟隨井下掘進(jìn)機(jī)同步移動(dòng)的支架，支架上設(shè)有與巷道空間網(wǎng)格點(diǎn)縱向截面相匹配的節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)上安裝有一個(gè)擴(kuò)展無(wú)線發(fā)射模塊，每一個(gè)擴(kuò)展無(wú)線發(fā)射模塊隨采掘面同步移動(dòng)，并在相應(yīng)的掘進(jìn)位置發(fā)射擴(kuò)展信號(hào)(與探測(cè)信號(hào)相同)，該擴(kuò)展信號(hào)中包含有相應(yīng)擴(kuò)展無(wú)線發(fā)射模塊的ID，接收范圍內(nèi)的AP分站將擴(kuò)展信號(hào)的擴(kuò)展特征參數(shù)傳送到定位服務(wù)器，定位服務(wù)器將擴(kuò)展特征參數(shù)添加到定位數(shù)據(jù)庫(kù)中創(chuàng)建新的網(wǎng)格點(diǎn)。擴(kuò)展特征參數(shù)包括所接收到的擴(kuò)展信號(hào)的幅度、到達(dá)角度、信干噪比、干擾強(qiáng)度等相關(guān)測(cè)量量，新的網(wǎng)格點(diǎn)的坐標(biāo)通過(guò)掘進(jìn)位置以及擴(kuò)展無(wú)線發(fā)射模塊的位置確定。
[0040]定位AP分站上還設(shè)有網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)模塊和存儲(chǔ)器，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)通信發(fā)生故障時(shí)，定位AP分站將其收到的探測(cè)信號(hào)的特征參數(shù)保存在存儲(chǔ)器中，待網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)正常后會(huì)立即將存儲(chǔ)器中的所有特征參數(shù)上傳至定位服務(wù)器，定位服務(wù)器據(jù)此生成歷史定位信息。
[0041]本實(shí)用新型還包括設(shè)置在地面上的監(jiān)控工作站40，定位終端上設(shè)有用于發(fā)出報(bào)警信號(hào)的報(bào)警按鍵，攜卡人員發(fā)現(xiàn)身體不適或遇到危險(xiǎn)時(shí)，可以通過(guò)按下定位終端上的報(bào)警按鈕發(fā)出報(bào)警信息，定位AP分站收到報(bào)警信息后傳送給監(jiān)控工作站，監(jiān)控工作站根據(jù)定位終端的位置信息可知報(bào)警位置，以便安排相應(yīng)的處理。
[0042]本實(shí)用新型提供的井下作業(yè)人員高精度定位系統(tǒng)，除了可以實(shí)現(xiàn)井下作業(yè)人員的高精度定位以外，還具備如下功能:
[0043](I)考勤管理及非法入井報(bào)警。
[0044]當(dāng)攜帶定位終端的入井人員進(jìn)入井口考勤AP分站覆蓋范圍區(qū)域時(shí)，考勤AP分站讀取定位終端的ID卡號(hào)以及班次、工種、所屬單位、定位終端狀態(tài)等信息，并在井口 LED大屏幕上顯示。
[0045]井口考勤AP分站與定位數(shù)據(jù)庫(kù)相連，可以隨時(shí)查詢定位終端的出/入井時(shí)間和出/入井次數(shù)，便于礦井管理；
[0046]根據(jù)井口考勤AP分站記錄的信息可以實(shí)現(xiàn)工時(shí)統(tǒng)計(jì)，操作人員在考勤分站軟件中輸入起/止時(shí)間統(tǒng)計(jì)在某段時(shí)間內(nèi)(如一周、一個(gè)月或一個(gè)季度)某入井人員的工時(shí)總和，系統(tǒng)提供相應(yīng)的查看、打印功能。
[0047]在考勤管理中，可以根據(jù)不同班次等條件限制某一時(shí)間段內(nèi)井下攜卡人員的定位終端的ID號(hào)范圍，當(dāng)非法攜卡人員進(jìn)入井口考勤AP分站時(shí)會(huì)識(shí)別出該卡并發(fā)出報(bào)警。
[0048](2)井下人員抵達(dá)超時(shí)報(bào)警。
[0049]根據(jù)定位終端的位置和到達(dá)時(shí)間，通過(guò)將規(guī)定的抵達(dá)時(shí)間與井口考勤AP分站檢測(cè)到的攜卡人員抵達(dá)時(shí)間作比較，從而識(shí)別出抵達(dá)超時(shí)人員，并將報(bào)警信息反饋給監(jiān)控工作站。
[0050](3)井下人員狀態(tài)監(jiān)測(cè)，包括井下人員的行走方向、行走速度、所在區(qū)域、工作時(shí)間、區(qū)域監(jiān)控、歷史軌跡回放等。
[0051](4) 一人帶多卡報(bào)警。
[0052]基于實(shí)時(shí)監(jiān)控得到的井下人員的位置信息，統(tǒng)計(jì)每?jī)啥ㄎ唤K端在一個(gè)位置的概率，從而對(duì)一人攜帶多卡的情況進(jìn)行報(bào)警提示，防止煤礦中出現(xiàn)人員代班的情況，便于人員管理。
[0053](5)區(qū)域超員報(bào)警。
[0054]將井下巷道分為多個(gè)區(qū)域，并且對(duì)每個(gè)區(qū)域設(shè)置最大人員數(shù)量，當(dāng)統(tǒng)計(jì)出某區(qū)域攜卡人員總數(shù)超過(guò)最大限員時(shí)會(huì)發(fā)出超員報(bào)警，并將報(bào)警信息反饋給監(jiān)控工作站。
[0055](6)網(wǎng)絡(luò)故障報(bào)警。
[0056]定位AP分站與定位服務(wù)器建立連接后，定位AP分站會(huì)每隔5s主動(dòng)發(fā)送心跳請(qǐng)求信號(hào);
[0057]定位服務(wù)器每次接收到AP的心跳信號(hào)后返回心跳響應(yīng)信號(hào)；
[0058]如果定位AP分站連續(xù)3次沒(méi)有收到消息響應(yīng)，則視為與定位服務(wù)器斷開(kāi)；
[0059]定位AP分站保存定位數(shù)據(jù)；
[0060]定位AP分站不斷重復(fù)嘗試與定位服務(wù)器連接，一旦重新建立連接，則定位AP分站會(huì)將緩存的數(shù)據(jù)和當(dāng)前時(shí)候掃描到的數(shù)據(jù)都發(fā)送給定位服務(wù)器；
[0061 ] 定位服務(wù)器進(jìn)行定位解算。
[0062](7)雙機(jī)備份與切換。
[0063]本系統(tǒng)中設(shè)置兩臺(tái)定位服務(wù)器:一臺(tái)是主服務(wù)器，另一臺(tái)是備份服務(wù)器。主服務(wù)器與備份服務(wù)器互為主從，雙向同步數(shù)據(jù)，當(dāng)一臺(tái)服務(wù)器上的數(shù)據(jù)有增刪改等操作時(shí)，另一臺(tái)服務(wù)器上的mysql同步的數(shù)據(jù)庫(kù)也有同樣的操作。
[0064](8)緊急報(bào)警與通知功能。
[0065]地面監(jiān)控工作站發(fā)現(xiàn)井下出現(xiàn)異常、有重要通知、有非法人員進(jìn)入禁區(qū)等情況觸發(fā)告警事件和通知事件。
[0066]定位服務(wù)器接收到告警事件和通知事件后，根據(jù)需要選擇恰當(dāng)?shù)亩ㄎ籄P分站通知的不同用戶、不同區(qū)域或全礦井。
[0067]定位AP分站根據(jù)接到的告警事件和通知事件指令，下發(fā)通知到覆蓋范圍內(nèi)的定位終端。發(fā)送給區(qū)域人員、某個(gè)具體人員的信令格式以定位終端的MAC地址為標(biāo)識(shí)。選擇方式為根據(jù)定位終端的位置信息，尋找距離定位終端最近的AP分站，然后把通知信息發(fā)向這個(gè)AP，如果通知全體為多個(gè)定位終端，則涉及多個(gè)AP分站。
[0068]定位終端根據(jù)接收到的告警事件和通知事件指令，進(jìn)行文字顯示、指示燈顯示、震動(dòng)提示或語(yǔ)音提示，告知攜帶定位終端的礦工進(jìn)行緊急處理。
[0069]為了節(jié)電，在定位終端上設(shè)置一個(gè)開(kāi)關(guān)，控制是否需要接收告警事件和通知事件。
[0070]本實(shí)用新型不局限于上述最佳實(shí)施方式，任何人應(yīng)該得知在本實(shí)用新型的啟示下作出的結(jié)構(gòu)變化，凡是與本實(shí)用新型具有相同或相近的技術(shù)方案，均落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.井下作業(yè)人員高精度定位系統(tǒng)，包括設(shè)置在地面上的定位服務(wù)器和設(shè)置在井下巷道內(nèi)的探測(cè)裝置，其特征在于: 所述定位服務(wù)器上設(shè)有定位數(shù)據(jù)庫(kù)，所述探測(cè)裝置包括多個(gè)定位AP分站，所述定位AP分站通過(guò)防爆光交換機(jī)連接到所述定位服務(wù)器；所述定位數(shù)據(jù)庫(kù)上預(yù)先保存有井下巷道矩形空間網(wǎng)格上的每一個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)的標(biāo)定特征參數(shù)，所述標(biāo)定特征參數(shù)為預(yù)先設(shè)置在相應(yīng)網(wǎng)格點(diǎn)上的無(wú)線發(fā)射器的接收范圍內(nèi)的定位AP分站所接收到的該無(wú)線發(fā)射模塊發(fā)出的標(biāo)定信號(hào)的幅度、到達(dá)角度、信干噪比和干擾強(qiáng)度； 每個(gè)所述定位AP分站上均設(shè)有無(wú)線接收模塊和測(cè)量模塊，井下作業(yè)人員所配帶的定位終端上設(shè)有無(wú)線發(fā)射模塊，定位終端通過(guò)所述無(wú)線發(fā)射模塊實(shí)時(shí)發(fā)出含有該定位終端的ID的探測(cè)信號(hào)，接收范圍內(nèi)的定位AP分站收到探測(cè)信號(hào)后，通過(guò)其上的測(cè)量模塊獲得所接收到的探測(cè)信號(hào)的實(shí)時(shí)特征參數(shù)并發(fā)送給定位服務(wù)器，所述實(shí)時(shí)特征參數(shù)包括每一個(gè)定位AP分站收到的探測(cè)信號(hào)的幅度、到達(dá)角度、信干噪比和干擾強(qiáng)度； 所述定位服務(wù)器上還設(shè)有用于比對(duì)實(shí)時(shí)特征參數(shù)與定位數(shù)據(jù)庫(kù)中每一個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)的標(biāo)定特征參數(shù)的比較模塊。
2.如權(quán)利要求1所述的井下作業(yè)人員高精度定位系統(tǒng)，其特征在于，所有定位AP分站分成多組，每組中的多個(gè)定位AP分站分別通過(guò)網(wǎng)線連接到一個(gè)光電轉(zhuǎn)換器的網(wǎng)絡(luò)接口上，所述光電轉(zhuǎn)換器的光輸出口通過(guò)所述防爆光交換機(jī)連接到所述定位服務(wù)器上。
3.如權(quán)利要求1所述的井下作業(yè)人員高精度定位系統(tǒng)，其特征在于，還包括定位數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)擴(kuò)展裝置，所述定位數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)擴(kuò)展裝置包括跟隨井下掘進(jìn)機(jī)同步移動(dòng)的支架，所述支架上設(shè)有與巷道空間網(wǎng)格點(diǎn)縱向截面相匹配的節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)上安裝有一個(gè)擴(kuò)展無(wú)線發(fā)射模塊，每一個(gè)所述擴(kuò)展無(wú)線發(fā)射模塊隨采掘面同步移動(dòng)，并在相應(yīng)的掘進(jìn)位置發(fā)射擴(kuò)展信號(hào)，該擴(kuò)展信號(hào)中包含有相應(yīng)擴(kuò)展無(wú)線發(fā)射模塊的ID，接收范圍內(nèi)的定位AP分站將擴(kuò)展信號(hào)的擴(kuò)展特征參數(shù)傳送到所述定位服務(wù)器并添加到定位數(shù)據(jù)庫(kù)中創(chuàng)建新的網(wǎng)格點(diǎn)，所述擴(kuò)展特征參數(shù)包括所接收到的擴(kuò)展信號(hào)的幅度、到達(dá)角度、信噪比和干擾強(qiáng)度，新的網(wǎng)格點(diǎn)的坐標(biāo)通過(guò)掘進(jìn)位置以及擴(kuò)展無(wú)線發(fā)射模塊的位置確定。
4.如權(quán)利要求1所述的井下作業(yè)人員高精度定位系統(tǒng)，其特征在于，所述定位AP分站上還設(shè)有用于檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)通斷的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)模塊和用于保存探測(cè)信號(hào)的實(shí)時(shí)特征參數(shù)的存儲(chǔ)器。
5.如權(quán)利要求1所述的井下作業(yè)人員高精度定位系統(tǒng)，其特征在于，還包括設(shè)置在地面上的監(jiān)控工作站，所述終端上設(shè)有用于發(fā)出報(bào)警信號(hào)的報(bào)警按鍵，所述分站實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)報(bào)警信號(hào)，并傳送給所述監(jiān)控工作站。
6.如權(quán)利要求5所述的井下作業(yè)人員高精度定位系統(tǒng)，其特征在于，所述監(jiān)控工作站根據(jù)某個(gè)區(qū)域內(nèi)終端的數(shù)量與規(guī)定數(shù)量的比較結(jié)果產(chǎn)生超員報(bào)警。
7.如權(quán)利要求5所述的井下作業(yè)人員高精度定位系統(tǒng)，其特征在于，所述監(jiān)控工作站根據(jù)相鄰兩個(gè)終端之間的距離與設(shè)定值的比較結(jié)果產(chǎn)生一人帶多卡報(bào)警。
8.如權(quán)利要求5所述的井下作業(yè)人員高精度定位系統(tǒng)，其特征在于，所述監(jiān)控工作站實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各所述定位AP分站的工作狀態(tài)，產(chǎn)生相應(yīng)的分站故障報(bào)警。
【文檔編號(hào)】E21F17/18GK204014085SQ201420246354
【公開(kāi)日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年5月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月14日
【發(fā)明者】肖登坤 申請(qǐng)人:肖登坤