本發(fā)明涉及一種定位系統(tǒng)，尤其是一種基于GIS系統(tǒng)的礦山人機(jī)定位系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

當(dāng)下，國(guó)內(nèi)礦山事故頻頻發(fā)生，礦下安全越來(lái)越引起關(guān)注，保證礦下作業(yè)人員的生命安全刻不容緩。

現(xiàn)有的礦山中主要采用基于控制臺(tái)GIS系統(tǒng)的人機(jī)定位系統(tǒng)，來(lái)對(duì)礦井下的作業(yè)人員進(jìn)行定位。該人機(jī)定位系統(tǒng)包括有用于礦井下的信息采集的讀卡器和識(shí)別卡，在使用時(shí)將讀卡器設(shè)置在一個(gè)固定的位置，識(shí)別卡安裝在作業(yè)人員或作業(yè)機(jī)器上，當(dāng)作業(yè)人員或機(jī)器處于讀卡器的檢測(cè)范圍內(nèi)時(shí)，識(shí)別卡自動(dòng)將作業(yè)人員或機(jī)器的ID信息發(fā)送給讀卡器，讀卡器通過(guò)RS485將信息傳輸給控制臺(tái)，處于控制臺(tái)的監(jiān)測(cè)人員通過(guò)GIS系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)礦井下作業(yè)人員或機(jī)器的作業(yè)動(dòng)態(tài)。

然而，上述人機(jī)定位系統(tǒng)存在以下問(wèn)題：(1)該人機(jī)定位系統(tǒng)只能定位作業(yè)人員或機(jī)器的大概位置、誤差較大，不能對(duì)每個(gè)作業(yè)人員或機(jī)器的坐標(biāo)位置進(jìn)行精確定位；(2)該人機(jī)定位系統(tǒng)中，由于讀卡器在礦井下通過(guò)RS485與控制臺(tái)之間進(jìn)行實(shí)施通訊，布線復(fù)雜，通訊線路在通訊使用時(shí)由于受環(huán)境影響損耗大，故障率高，且信息傳輸滯后，在比較大的礦下信息傳輸時(shí)不能將信息及時(shí)傳輸給控制臺(tái)；(3)處于控制臺(tái)的監(jiān)測(cè)人員不能在礦井下發(fā)生故障時(shí)，及時(shí)警示礦井下相應(yīng)位置的作業(yè)人員作出防范措施或安全撤離。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就是要解決當(dāng)前用于礦山的人機(jī)定位系統(tǒng)存在定位精度低、布線復(fù)雜、故障率高、信息傳輸滯后，且不能對(duì)相應(yīng)位置的作業(yè)人員進(jìn)行報(bào)警指示的問(wèn)題，為此提供一種基于GIS系統(tǒng)的礦山人機(jī)定位系統(tǒng)。

本發(fā)明的具體方案是：一種基于GIS系統(tǒng)的礦山人機(jī)定位系統(tǒng)，包括有置于礦井下的信息采集系統(tǒng)和置于礦井上的信息傳輸監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，信息傳輸監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括有主控板、光纖交換機(jī)和控制臺(tái)，在控制臺(tái)設(shè)有GIS系統(tǒng)，其特征是：信息采集系統(tǒng)具有若干個(gè)信息采集單元，每個(gè)信息采集單元均由不多于200個(gè)識(shí)別卡和一個(gè)讀卡器以及由若干個(gè)zigbee通信模塊構(gòu)成的zigbee組網(wǎng)傳輸系統(tǒng)組成，其中每個(gè)識(shí)別卡用于向讀卡器發(fā)送作業(yè)人員或機(jī)器的ID信息及相應(yīng)的坐標(biāo)信息，讀卡器接收到信息后通過(guò)RS485將信息傳輸給相鄰的zigbee通信模塊，并由zigbee組網(wǎng)傳輸系統(tǒng)采用zigbee技術(shù)將信息以依次接力的方式發(fā)送給主控板，主控板對(duì)接收到的每個(gè)作業(yè)人員或機(jī)器的ID信息及相應(yīng)的坐標(biāo)信息進(jìn)行處理并通過(guò)光纖交換機(jī)將信息傳輸給控制臺(tái)，控制臺(tái)通過(guò)GIS系統(tǒng)向監(jiān)測(cè)人員實(shí)時(shí)顯示每個(gè)作業(yè)人員或機(jī)器的坐標(biāo)變化，并在礦井下發(fā)生突發(fā)事故時(shí)發(fā)布控制指令，控制相應(yīng)的識(shí)別卡發(fā)出聲光報(bào)警指示。

本發(fā)明中所述識(shí)別卡安裝在作業(yè)人員或機(jī)器上，在識(shí)別卡內(nèi)集成有電源管理模塊A、GPS模塊、處理器A、存儲(chǔ)器A和第一RF模塊以及聲光報(bào)警模塊，電源管理模塊A為識(shí)別卡內(nèi)各個(gè)模塊提供工作電源，GPS模塊用于將采集到的作業(yè)人員或機(jī)器的坐標(biāo)信息傳輸給處理器A；存儲(chǔ)器A用于存儲(chǔ)作業(yè)人員或機(jī)器的ID信息；處理器A負(fù)責(zé)調(diào)用存儲(chǔ)器A中的ID信息，并將ID信息與坐標(biāo)信息傳輸給第一RF模塊；第一RF模塊將接收到的ID信息與坐標(biāo)信息發(fā)送給讀卡器，并在礦井下發(fā)生突發(fā)事故時(shí)，接收讀卡器發(fā)送過(guò)來(lái)的控制指令，將控制指令傳輸給處理器A，處理器A控制聲光報(bào)警模塊發(fā)出聲光報(bào)警指示。

本發(fā)明中所述讀卡器內(nèi)置有電源管理模塊B、IO輸出模塊、處理器B和存儲(chǔ)器B以及第二RF模塊；電源管理模塊B為讀卡器內(nèi)各個(gè)模塊提供工作電源；第二RF模塊用于接收識(shí)別卡發(fā)送過(guò)來(lái)的ID信息與坐標(biāo)信息，并將該信息傳輸給處理器B，處理器B將信息通過(guò)IO輸出模塊傳輸給與讀卡器相鄰的zigbee通信模塊，同時(shí)在礦井下發(fā)生突發(fā)事故時(shí)，IO輸出模塊負(fù)責(zé)將與讀卡器相鄰的zigbee通信模塊發(fā)送過(guò)來(lái)的控制指令傳輸給處理器B，處理器B將控制指令傳輸給第二RF模塊，第二RF模塊將控制指令發(fā)送給相應(yīng)的識(shí)別卡；存儲(chǔ)器B用于存儲(chǔ)讀卡器的數(shù)據(jù)信息。

本發(fā)明中所述主控板內(nèi)置有電源管理模塊C、zigbee通信模塊和處理器C以及存儲(chǔ)器C，并提供有JR45網(wǎng)線接口，電源管理模塊C為主控板內(nèi)各個(gè)模塊提供工作電源，zigbee通信模塊負(fù)責(zé)將zigbee組網(wǎng)傳輸系統(tǒng)發(fā)送過(guò)來(lái)的各個(gè)作業(yè)人員或機(jī)器的ID信息及相應(yīng)的坐標(biāo)信息傳輸給處理器C，并將處理器C傳輸過(guò)來(lái)的控制指令發(fā)送給zigbee組網(wǎng)傳輸系統(tǒng)；處理器C通過(guò)網(wǎng)線接口與光纖交換機(jī)進(jìn)行光纖通訊連接；存儲(chǔ)器C用于存儲(chǔ)主控板的數(shù)據(jù)信息。

本發(fā)明中所述識(shí)別卡和讀卡器的防護(hù)等級(jí)均為IP54，采用完全密封方式，識(shí)別卡的無(wú)線發(fā)射距離大于等于100m，發(fā)射功率小于1mW；讀卡器的無(wú)線傳輸距離大于80m。

本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有的人機(jī)定位系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn)：

(1)本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)巧妙，實(shí)現(xiàn)了對(duì)作業(yè)人員或機(jī)器的精確定位；

(2)本發(fā)明通過(guò)zigbee組網(wǎng)傳輸系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了讀卡器與主控板之間信號(hào)的無(wú)線傳輸，克服了當(dāng)前在礦井下通過(guò)RS485與控制臺(tái)之間進(jìn)行實(shí)施通訊所出現(xiàn)的布線復(fù)雜、故障率高、信息傳輸滯后的問(wèn)題；

(3)本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了對(duì)礦井下相應(yīng)故障位置的各個(gè)作業(yè)人員的實(shí)時(shí)報(bào)警指示，避免了由于報(bào)警對(duì)非故障位置作業(yè)人員帶來(lái)的恐慌，確保了管理秩序和安全生產(chǎn)。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖；

圖2是本發(fā)明中識(shí)別卡內(nèi)置的各模塊的通訊結(jié)構(gòu)框圖；

圖3是本發(fā)明中讀卡器內(nèi)置的各模塊的通訊結(jié)構(gòu)框圖；

圖4是本發(fā)明中主控板內(nèi)置的各模塊的通訊結(jié)構(gòu)框圖。

圖中：1—主控板，2—光纖交換機(jī)，3—控制臺(tái)，4—識(shí)別卡，5—讀卡器，6—zigbee通信模塊，7—電源管理模塊A，8—GPS模塊，9—處理器A，10—存儲(chǔ)器A，11—第一RF模塊，12—聲光報(bào)警模塊，13—電源管理模塊B，14—IO輸出模塊，15—處理器B，16—存儲(chǔ)器B，17—第二RF模塊，18—電源管理模塊C，19—處理器C，20—存儲(chǔ)器C，21—網(wǎng)線接口。

具體實(shí)施方式

參見(jiàn)圖1-4，本發(fā)明包括有置于礦井下的信息采集系統(tǒng)和置于礦井上的信息傳輸監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，信息傳輸監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括有主控板1、光纖交換機(jī)2和控制臺(tái)3，在控制臺(tái)3設(shè)有GIS系統(tǒng)；所述信息采集系統(tǒng)具有若干個(gè)信息采集單元，每個(gè)信息采集單元均由不多于200個(gè)識(shí)別卡4和一個(gè)讀卡器5以及由若干個(gè)zigbee通信模塊6構(gòu)成的zigbee組網(wǎng)傳輸系統(tǒng)組成，其中每個(gè)識(shí)別卡4用于向讀卡器5發(fā)送作業(yè)人員或機(jī)器的ID信息及相應(yīng)的坐標(biāo)信息，讀卡器5接收到信息后通過(guò)RS485將信息傳輸給相鄰的zigbee通信模塊，并由zigbee組網(wǎng)傳輸系統(tǒng)采用zigbee技術(shù)將信息以依次接力的方式發(fā)送給主控板1，主控板1對(duì)接收到的每個(gè)作業(yè)人員或機(jī)器的ID信息及相應(yīng)的坐標(biāo)信息進(jìn)行處理并通過(guò)光纖交換機(jī)2將信息傳輸給控制臺(tái)3，控制臺(tái)3通過(guò)GIS系統(tǒng)向監(jiān)測(cè)人員實(shí)時(shí)顯示每個(gè)作業(yè)人員或機(jī)器的坐標(biāo)變化，并在礦井下發(fā)生突發(fā)事故時(shí)發(fā)布控制指令，控制相應(yīng)的識(shí)別卡4發(fā)出聲光報(bào)警指示。

本實(shí)施例中所述識(shí)別卡4安裝在作業(yè)人員或機(jī)器上，在識(shí)別卡4內(nèi)集成有電源管理模塊A7、GPS模塊8、處理器A9、存儲(chǔ)器A10和第一RF模塊11以及聲光報(bào)警模塊12，電源管理模塊A7為識(shí)別卡4內(nèi)各個(gè)模塊提供工作電源，GPS模塊8用于將采集到的作業(yè)人員或機(jī)器的坐標(biāo)信息傳輸給處理器A9；存儲(chǔ)器A9用于存儲(chǔ)作業(yè)人員或機(jī)器的ID信息；處理器A10負(fù)責(zé)調(diào)用存儲(chǔ)器A9中的ID信息，并將ID信息與坐標(biāo)信息傳輸給第一RF模塊11；第一RF模塊11將接收到的ID信息與坐標(biāo)信息發(fā)送給讀卡器5，并在礦井下發(fā)生突發(fā)事故時(shí)，接收讀卡器5發(fā)送過(guò)來(lái)的控制指令，將控制指令傳輸給處理器A9，處理器A9控制聲光報(bào)警模塊12發(fā)出聲光報(bào)警指示。

本實(shí)施例中所述讀卡器5內(nèi)置有電源管理模塊B13、IO輸出模塊14、處理器B15和存儲(chǔ)器B16以及第二RF模塊17；電源管理模塊B13為讀卡器5內(nèi)各個(gè)模塊提供工作電源；第二RF模塊17用于接收識(shí)別卡4發(fā)送過(guò)來(lái)的ID信息與坐標(biāo)信息，并將該信息傳輸給處理器B15，處理器B15將信息通過(guò)IO輸出模塊14傳輸給與讀卡器5相鄰的zigbee通信模塊6，同時(shí)在礦井下發(fā)生突發(fā)事故時(shí)，IO輸出模塊14負(fù)責(zé)將與讀卡器5相鄰的zigbee通信模塊6發(fā)送過(guò)來(lái)的控制指令傳輸給處理器B15，處理器B15將控制指令傳輸給第二RF模塊17，第二RF模塊17將控制指令發(fā)送給相應(yīng)的識(shí)別卡4；存儲(chǔ)器B16用于存儲(chǔ)讀卡器5的數(shù)據(jù)信息。

本實(shí)施例中所述主控板1內(nèi)置有電源管理模塊C18、zigbee通信模塊6和處理器C19以及存儲(chǔ)器C20，并提供有一個(gè)JR45網(wǎng)線接口21，電源管理模塊C18為主控板1內(nèi)各個(gè)模塊提供工作電源，zigbee通信模塊6負(fù)責(zé)將zigbee組網(wǎng)傳輸系統(tǒng)發(fā)送過(guò)來(lái)的各個(gè)作業(yè)人員或機(jī)器的ID信息及相應(yīng)的坐標(biāo)信息傳輸給處理器C19，并將處理器C19傳輸過(guò)來(lái)的控制指令發(fā)送給zigbee組網(wǎng)傳輸系統(tǒng)；處理器C19通過(guò)網(wǎng)線接口21與光纖交換機(jī)2進(jìn)行光纖通訊連接；存儲(chǔ)器C20用于存儲(chǔ)主控板1的數(shù)據(jù)信息。

本實(shí)施例中所述識(shí)別卡4和讀卡器5的防護(hù)等級(jí)均為IP54，采用完全密封，識(shí)別卡4可配置為帽卡、腰卡、礦燈卡，識(shí)別卡4的無(wú)線發(fā)射距離大于等于100m，識(shí)別卡4的發(fā)射功率小于1mW，從而對(duì)人體的輻射很低；讀卡器5的無(wú)線傳輸距離大于80m。

本實(shí)施例中所述zigbee通信模塊6選用廣州致遠(yuǎn)電子股份有限公司或廣州曉網(wǎng)電子科技有限公司生產(chǎn)的zigbee通信模塊。

本實(shí)施例中所述電源管理模塊A7、電源管理模塊B13和電源管理模塊C18均選用紐扣型非充電鋰電池，使用壽命2年以上。