專利名稱：一種井下人員定位搜救裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及監(jiān)控系統(tǒng)，更具體的說是一種井下人員定位搜索裝置。
背景技術(shù)：
目前國內(nèi)各種煤礦基本上沒有同類系統(tǒng)，僅有小部分大型煤礦采用非接觸式IC卡考勤方式進行定位，有效距離不超過1米，根本談不上定位。
國外一般有兩種井下人員定位方式，一種是采用基于衛(wèi)星的GPS定位系統(tǒng)，缺點是造價過高，完全不符合中國人員密集型采礦方式，同時受環(huán)境干擾的影響很大，也不符合中國分布廣泛、情況迥異的礦井實情。
第二種方式是采用探測心跳脈沖的搜救方式，比較適合抗震救災、接近地表型(有效距離不超過地表五十米)的搜救活動，而且對已經(jīng)停止心跳的遇難人員也無法搜尋。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的是主要用于各種礦井下移動目標(人員和車輛)進行無線定位和跟蹤，在礦難等突發(fā)事件發(fā)生前(比如瓦斯?jié)舛瘸瑯说?能及時通知危險區(qū)域人員疏散，在事故發(fā)生后能及時鎖定受困和遇難人員的位置(精度在15米以內(nèi))，為搜救工作帶來最快最準確的信息。
本實用新型的技術(shù)方案如下一種井下人員定位搜救裝置包括基站、便攜移動裝置、地面中心的計算機，通過通信電纜將基站和地面中心的計算機相連。
所述的基站包括無線調(diào)頻半雙工通信模塊(STR-8)、微控制器模塊、按鍵、蜂鳴器、指示燈、接口、交流電源及蓄電池。
所述的便攜移動裝置包括無線調(diào)頻半雙工通信模塊(STR-8)、微控制器模塊、按鍵、蜂鳴器、指示燈、接口、干電池。
所述的微控制器模塊包括微控制器芯片ICU1(89C2051)和寄存器ICU3(74AIS166)。
正常工作狀態(tài)時，井下人員隨身攜帶的便攜移動裝置定時發(fā)出具有代表身份特征的射頻信號，經(jīng)井下基站接收，再發(fā)送到地面控制中心?？刂浦行慕邮諄碜跃禄旧系木幋a信號，進行分析處理，得知井下移動目標的實時活動方位和坐標。
在井下瓦斯?jié)舛葯z測儀檢測到瓦斯?jié)舛瘸瑯说仁鹿是罢讜r，地面控制中心能及時通過井下基站向處在危險區(qū)域人員發(fā)出聲、光、震動等報警信號，達到及時疏散的目的。
在礦難等突發(fā)事件發(fā)生后，如果系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸信道仍然保持的話，能及時鎖定受困和遇難人員的位置(精度在15米以內(nèi))，為搜救工作帶來最快最準確的信息，同時受困人員能夠通過便攜移動裝置(該裝置放在礦工安全帽內(nèi)，受損概率相對較低)，向地面控制中心發(fā)出生還求救信號，如果該人員長時間未發(fā)出信號，則表明其受傷已經(jīng)達到失去活動能力或者已經(jīng)遇難。
在礦難等突發(fā)事件發(fā)生后，如果系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸信道被中斷的話，系統(tǒng)能及時鎖定受困和遇難人員最后一次通信的大致位置，精度在15米以內(nèi)，為搜救工作帶來最快最準確的信息。
有益效果1.移動目標實時監(jiān)測查詢功能●可實時查詢當前井下人員、機車的數(shù)量及分布情況(分布區(qū)域的大小由井下數(shù)據(jù)接收、轉(zhuǎn)發(fā)基站的數(shù)量決定)；●任一指定井下人員、機車在當前或指定時刻所處的區(qū)域；●任一指定井下人員、機車本日或指定日期的活動蹤跡；●可對特定的人員、機車進行實時跟蹤顯示。
2.安全保障功能●門禁功能井下一些重要峒室、危險場合(如盲巷等)，如語音告知模塊則可有效的阻止違章進入，并將違章人員記錄在案；●丟失報警每一班末，對當班人員進行清點，如發(fā)現(xiàn)人員丟失則報警，以便值班人員核查；或者發(fā)現(xiàn)在井下時間超過給定的時間，自動報警提示并在地面控制中心形成相關(guān)人員的名單等信息；
●救護搜尋可對事故現(xiàn)場被埋人員進行搜尋和定位，以便及時救護。
3.通行方式無限制，對被測人員經(jīng)過井下基站的通行方式?jīng)]有限制，允許多人以“魚貫而入”、“成組成群”的方式通過井下基站，不影響井下人員的正常通行和正常作業(yè)；4.結(jié)構(gòu)簡單，配置靈活，可根據(jù)具體需要及投資情況靈活設(shè)置井下發(fā)基站。井下基站設(shè)置的越多，則劃分的定位區(qū)域越多，人員定位的空間范圍越準確；5.安全、可靠，在惡劣環(huán)境下能長時間24小時不間斷正常工作，便攜移動裝置的設(shè)計連續(xù)工作時間超過半年。


圖1是本實用新型總體結(jié)構(gòu)圖；圖2是本實用新型便攜移動裝置原理圖(圖2-A和圖2-B是圖2的放大圖)；圖3是本實用新型正常使用定位工作流程圖；圖4是本實用新型緊急疏散工作流程圖；圖5是本實用新型緊急求援工作流程圖。
具體實施方式
本實用新型通過附圖作進一步闡述，但并不限制本實用新型的范圍。
如圖1為本實用新型井下人員定位搜救裝置的總體結(jié)構(gòu)圖。裝置包括若干個基站(根據(jù)實際需要建立相應數(shù)量的基站)、便攜移動裝置、地面中心的計算機，通過通信電纜將基站和地面中心的計算機相連。
基站包括無線調(diào)頻半雙工通信模塊(STR-8)、微控制器模塊、按鍵、蜂鳴器、指示燈、接口、交流電源及蓄電池。
便攜移動裝置包括無線調(diào)頻半雙工通信模塊(STR-8)、微控制器模塊、按鍵、蜂鳴器、指示燈、接口、干電池。
圖2為本實用新型井下人員定位搜救裝置的實施例便攜移動裝置部分總原理圖(由于使用半雙工模塊，基站部分原理也相同，僅電源供電方式采用交流電供電)。
采用微控制器芯片ICU1(89C2051)以及寄存器ICU3(74AIS166)為主構(gòu)成的微控制器模塊，ICU1的12管腳和ICU3的13管腳相連，實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。微控制器模塊的ICU1通過其第9、20管腳與無線通信模塊STR-8(虛框41)管腳4、2相連接，實現(xiàn)便攜移動裝置部分與基站之間的半雙工數(shù)字通信，微控制器模塊的ICU1通過其第7、15、16、17、18、19、20管腳與外圍控制模塊(虛框51)實現(xiàn)復位、報警信號發(fā)出功能；微控制器模塊的ICU1通過其第18、20管腳與外圍控制模塊(虛框52)實現(xiàn)電源控制；微控制器模塊的ICU1通過其第2、8、11、20管腳與外圍控制模塊(虛框53)實現(xiàn)報警結(jié)果的聲光指示功能；微控制器模塊的ICU1通過其第18、20管腳與外圍控制模塊(虛框54)實現(xiàn)編碼控制功能?？梢匀繉崿F(xiàn)本裝置的各種工作狀態(tài)的顯示(正常、緊急疏散、緊急求援、電池電量是否充足等)。
微控制器模塊89C2051簡介1.控制引腳RST/VPP1腳，上電復位信號輸入線。
2.P1口該口包含P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7對應于芯片中12-19腳.
3.晶振共兩個引腳XTAL1 5腳 內(nèi)部震蕩電路輸入腳XYAL2 4腳 內(nèi)部震蕩電路輸入腳4.P3口該口包含P3.0 P3.1 P3.2 P3.3 P3.4 P3.5 P3.6 P3.7對應于芯片中2，3，6，7，8，9，11腳。
功能該口功能和P0的功能一樣可當作普通的I/O口使用，但有第二功能作用，而且一般工作與第二功能狀態(tài)下地二功能如下表第二功能表

STR-8無線調(diào)頻半雙工發(fā)射模塊的引腳為DIP9針連接，共9個腳定義如下

便攜移動裝置部分和基站部分主要的差別在于電池的供電方式不同，便攜移動裝置部分由普通干電池供電，而基站平時工作時由220V的交流市電供電，一旦緊急情況發(fā)生時，自動切換到備用的可沖鋰電池供電，以應對各類突發(fā)事件的發(fā)生。
如圖3所示，描述本實用新型正常使用時的工作過程本裝置的基站部分根據(jù)系統(tǒng)實現(xiàn)設(shè)定的時間(SP1)定時通過無線調(diào)頻半雙工通信模塊向空間發(fā)出查詢指令(SP2)，收到信號的便攜移動裝置向最近的基站匯報自己的ID和坐標(SP3)，基站判斷相應的ID并檢測其場強(SP4)，基站將所有收到的信號通過線纜以485方式傳輸至地面的計算機上并由計算機進行相應計算(SP5)，計算機最后判定能否定位全部移動目標(SP6)，如果發(fā)現(xiàn)有丟失目標，輸出丟失目標的編號及對應人員(SP7)，并將已經(jīng)定位目標在電子地圖上顯示出來(SP8)，這樣完成一次全過程的正常定位。整個定位過程持續(xù)30秒左右，每次定位的間隔可根據(jù)需要來設(shè)定，默認為15分鐘一次。
如圖4所示，流程圖描述本實用新型緊急疏散時的工作過程本裝置的基站部分根據(jù)地面計算機傳來的緊急疏散指令(SP1)實時通過無線調(diào)頻半雙工通信模塊向空間發(fā)出緊急疏散指令(SP2)，收到信號的便攜移動裝置啟動報警裝置并向最近的基站匯報自己的ID和坐標(SP3)，基站判斷相應的ID并檢測其場強(SP4)，基站將所有收到的信號通過線纜以485方式傳輸至地面的計算機上并由計算機進行相應計算(SP5)，計算機最后判定能否全部通知到所有移動目標(SP6)，如果發(fā)現(xiàn)有丟失目標，輸出丟失目標的編號及對應人員(SP7)，并將已經(jīng)定位目標在電子地圖上顯示出來(SP8)，這樣完成一次全過程的緊急疏散廣播。整個緊急疏散廣播過程持續(xù)30秒左右，每次廣播的間隔可根據(jù)需要來設(shè)定，默認為5分鐘一次。
如圖5所示，流程圖描述本實用新型緊急求援時的工作過程本裝置的便攜移動裝置在由使用者觸發(fā)緊急求援按鈕(SP1)，向最近的基站匯報自己的ID和坐標(SP2)，基站判斷相應的ID并檢測其場強同時反饋應答信號(SP3)，基站將所有收到的信號通過線纜以485方式傳輸至地面的計算機上并由計算機進行相應計算(SP4)，如果便攜移動裝置未收到應答信號，給出報警信號并返還(SP5)，計算機計算出求援目標的編號及對應人員(SP6)，并將該目標在電子地圖上顯示出來(SP7)，這樣完成一次全過程的緊急求援。整個緊急求援過程持續(xù)5秒左右，每次求援的間隔可根據(jù)需要來設(shè)定，默認為1分鐘一次。
權(quán)利要求1.一種井下人員定位搜救裝置，其特征在于，所述的井下人員定位搜救裝置包括基站、便攜移動裝置、地面中心的計算機，通過通信電纜將基站和地面中心的計算機相連。
2.如權(quán)利要求1所述的井下人員定位搜救裝置，其特征在于，所述的基站包括無線調(diào)頻半雙工通信模塊STR-8(41)、微控制器模塊、按鍵、蜂鳴器、指示燈、接口、交流電源及蓄電池。
3.如權(quán)利要求1所述的井下人員定位搜救裝置，其特征在于，所述的便攜移動裝置包括無線調(diào)頻半雙工通信模塊STR-8(41)、微控制器模塊、按鍵、蜂鳴器、指示燈、接口、干電池。
4.如權(quán)利要求2或3所述的井下人員定位搜救裝置，其特征在于，所述的微控制器模塊包括微控制器芯片ICU1-89C2051和寄存器ICU3-74AIS166。
專利摘要一種井下人員定位搜救裝置包括基站、便攜移動裝置、地面中心的計算機，通過通信電纜將基站和地面中心的計算機相連。正常工作時，井下人員攜帶的便攜移動裝置定時發(fā)出具有代表身份特征的射頻信號，經(jīng)基站接收，再發(fā)送到地面控制中心?？刂浦行慕邮諄碜跃禄旧系木幋a信號，進行分析處理，得知井下移動目標的實時活動方位和坐標；在緊急情況時，地面控制中心能及時通過基站向處在危險區(qū)域人員發(fā)出聲、光、震動等報警信號，及時疏散；在事故發(fā)生時，受困人員可以通過便攜移動裝置，向地面控制中心發(fā)出生還求救信號；系統(tǒng)能及時鎖定受困和遇難人員每一次通信的大致位置，精度在15米以內(nèi)，為搜救和預防工作帶來最快最準確的信息。
文檔編號G01S1/00GK2711751SQ20042002238
公開日2005年7月20日 申請日期2004年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月29日
發(fā)明者王陽, 王亮, 李仲男, 段廣森, 葛雄浩, 林瑋, 王立兵 申請人:上海安杰瑞電子科技發(fā)展有限公司