專利名稱：一種基于通信網(wǎng)絡(luò)的井下定位與安全監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉 及礦井人員定位與安全監(jiān)控技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于無(wú)線通信的井 下定位與監(jiān)控管理系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
煤礦生產(chǎn)的環(huán)境和安全監(jiān)控是煤礦行業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中一個(gè)至關(guān)重要的問(wèn)題，此外， 生產(chǎn)效率和節(jié)能管理也是煤炭企業(yè)提高經(jīng)濟(jì)效益的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。目前我國(guó)煤炭企業(yè)也相繼采 用了管理信息系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、人員定位管理系統(tǒng)等，但是這些系統(tǒng)一般從單項(xiàng)業(yè)務(wù)著 手，相互分離。人員定位，環(huán)境監(jiān)視、設(shè)備控制等方面是井下定位與安全監(jiān)控系統(tǒng)的關(guān)鍵業(yè) 務(wù)環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)這幾個(gè)環(huán)節(jié)的基礎(chǔ)在于收集傳感信息、由通信信道向信息中心傳遞傳感信息、 傳感信息的分析處理以及最終將信息反饋給控制環(huán)節(jié)。由于井下工作人員具有移動(dòng)性，所 以一般情況下人員的定位通常采用無(wú)線定位方式；而傳感器信息收集和上傳的過(guò)程則既可 以采用有線方式實(shí)現(xiàn)，也可以采用無(wú)線方式實(shí)現(xiàn)。最近幾年出現(xiàn)了多種采用了不同定位方式的井下人員管理系統(tǒng)，例如崔莉等 提出的《一種基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的井下定位系統(tǒng)、裝置及方法》(中國(guó)專利，申請(qǐng)?zhí)?CN200510071144. 7)和施惠昌等提出的《井下煤礦人員實(shí)時(shí)無(wú)線定位方法》(中國(guó)專利， 申請(qǐng)?zhí)?200710171812. 2)采用移動(dòng)節(jié)點(diǎn)監(jiān)聽(tīng)信標(biāo)的方式；李剛提出的《基于低功耗短程 自動(dòng)路由無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的井下定位通信系統(tǒng)》(中國(guó)專利，申請(qǐng)?zhí)?200510016119. 9)采用全 無(wú)線互聯(lián)的方式；孫健提出的《一種基于ZIGBEE的無(wú)線定位系統(tǒng)》(中國(guó)專利，申請(qǐng)?zhí)?200720029730. X)采用RS232或者RS485網(wǎng)絡(luò)和無(wú)線ZIGBEE網(wǎng)絡(luò)結(jié)合的方式。但是在實(shí)際應(yīng)用中，這些定位方式均存在一定的弊端對(duì)于移動(dòng)節(jié)點(diǎn)監(jiān)聽(tīng)信標(biāo)方 式，其系統(tǒng)通常需要在鈕扣電池供電環(huán)境下工作數(shù)年；對(duì)于全無(wú)線互聯(lián)方式，由于煤礦巷道 的網(wǎng)絡(luò)布設(shè)屬于鏈狀網(wǎng)絡(luò)，其在網(wǎng)絡(luò)的可靠性方面和多跳帶來(lái)的延時(shí)方面都不能很好地滿 足需求；對(duì)于RS232或者RS485網(wǎng)絡(luò)和無(wú)線ZIGBEE網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合方式，其很難滿足對(duì)大量井 下人員進(jìn)行實(shí)時(shí)定位時(shí)主干網(wǎng)的流量需求。在人員定位基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的載體上，其他信息的雙向傳遞和依據(jù)人員位置信息的控制 操作都能夠得以實(shí)現(xiàn)。目前使用專門的井下安全巡視員或者在井下固定布設(shè)傳感器和通信 網(wǎng)絡(luò)來(lái)檢測(cè)井下各區(qū)域的各種有害氣體等情況。但實(shí)際上，安全巡視員并不能實(shí)時(shí)反映所 有區(qū)域的情況；固定的傳感器檢測(cè)點(diǎn)也難以隨著工程的進(jìn)展而全面覆蓋所有角落。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是針對(duì)目前礦井的實(shí)際需求和現(xiàn)有技術(shù)設(shè)備的不足，綜合利用無(wú)線和 有線通信、嵌入式系統(tǒng)等技術(shù)，提供一種采用基于主干光纖環(huán)網(wǎng)、CAN網(wǎng)絡(luò)或者以太網(wǎng)，同時(shí) 使用多簇樹/鏈型無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)大范圍覆蓋的人員定位通信網(wǎng)絡(luò)，并由此提供一種 井下定位與安全監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)井下環(huán)境的流動(dòng)檢測(cè)、井下人員和控制中心的指令互動(dòng)以 及井下照明設(shè)備的自動(dòng)節(jié)能控制。
為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，本發(fā)明的井下定位與安全監(jiān)控系統(tǒng)包括地面控制中心，接收基站網(wǎng)關(guān)發(fā)送的定位數(shù)據(jù)包和通信數(shù)據(jù)包，對(duì)其進(jìn)行解析后 計(jì)算并顯示與所述定位數(shù)據(jù)包相對(duì)應(yīng)的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的位置信息，以及通過(guò)所述基站網(wǎng)關(guān)和多 個(gè)無(wú)線定位基站將所述通信數(shù)據(jù)包發(fā)送給指定的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)；多個(gè)與移動(dòng)節(jié)點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的人員定位終端，通過(guò)廣播頻段定時(shí)發(fā)送廣播信號(hào)；多個(gè)與移動(dòng)節(jié)點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的手持短信定位終端，響應(yīng)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的指令通過(guò)信號(hào)范圍 內(nèi)的無(wú)線定位基站向指定移動(dòng)節(jié)點(diǎn)或地面控制中心發(fā)送短信息數(shù)據(jù)包，以及接收地面控制 中心或其他移動(dòng)節(jié)點(diǎn)通過(guò)所述多個(gè)無(wú)線定位基站發(fā)送的短信息或指令；多個(gè)與移動(dòng)節(jié)點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的語(yǔ)音通信定位終端，響應(yīng)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的指令通過(guò)信號(hào)范圍 內(nèi)的無(wú)線定位基站向指定移動(dòng)節(jié)點(diǎn)或地面控制中心發(fā)送語(yǔ)音通信數(shù)據(jù)包，以及接收地面控 制中心或其他移動(dòng)節(jié)點(diǎn)通過(guò)所述多個(gè)無(wú)線定位基站發(fā)送的短信息、語(yǔ)音信息或指令；多個(gè)無(wú)線定位基站，接收信號(hào)范圍內(nèi)的廣播信號(hào)及通信數(shù)據(jù)，獲取所述廣播信號(hào) 的強(qiáng)度數(shù)據(jù)，按協(xié)議封裝后生成定位數(shù)據(jù)包，與所述通信數(shù)據(jù)包一起發(fā)送給基站網(wǎng)關(guān)；基站網(wǎng)關(guān)，接收所述多個(gè)無(wú)線定位基站的定位數(shù)據(jù)包和通信數(shù)據(jù)包，發(fā)送給地面 控制中心。其中，所述多個(gè)無(wú)線定位基站設(shè)置于井下照明設(shè)備中，根據(jù)照明范圍內(nèi)是否存在 定位終端，按照指定的延時(shí)通過(guò)調(diào)節(jié)PWM的占空比來(lái)調(diào)節(jié)所述照明設(shè)備的亮度。其中，所述地面控制中心與所述基站網(wǎng)關(guān)通過(guò)有線網(wǎng)絡(luò)相連接。其中，所述基站網(wǎng)關(guān)與所述多個(gè)無(wú)線定位基站之間，以及每一所述多個(gè)無(wú)線定位 基站之間通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)相連接。其中，所述基站網(wǎng)關(guān)、每一所述無(wú)線定位基站、人員定位終端、手持短信定位終端 及語(yǔ)音通信定位終端均設(shè)置有傳感器接口，用于根據(jù)需要連接不同類型的傳感器以檢測(cè)周 邊環(huán)境數(shù)據(jù)及人員生命特征數(shù)據(jù)。其中，每一所述無(wú)線定位基站和所述基站網(wǎng)關(guān)均包括雙頻通信模塊，分別用于傳 輸定位數(shù)據(jù)包以及通信數(shù)據(jù)包，所述通信數(shù)據(jù)包包括短信息數(shù)據(jù)包和語(yǔ)音通信數(shù)據(jù)包。其中，每一所述人員定位終端設(shè)置有報(bào)警按鈕，用于響應(yīng)人員指令發(fā)送緊急報(bào)警 fn息ο與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)在于本發(fā)明將傳感器集成在人員身上，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)危害物質(zhì)的實(shí)時(shí)、流動(dòng)的檢測(cè)，且對(duì) 于一些難以布線的區(qū)域，采用無(wú)線方式擴(kuò)展傳感器檢測(cè)的覆蓋范圍；本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了極低功耗的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)和固定基站，利用他們之間的通信實(shí)現(xiàn)精確定 位和數(shù)據(jù)傳輸，在移動(dòng)節(jié)點(diǎn)和固定基站上都實(shí)現(xiàn)了傳感器接口和照明設(shè)備控制接口，通過(guò) 計(jì)算移動(dòng)節(jié)點(diǎn)信號(hào)到達(dá)不同基站之間的強(qiáng)度比較來(lái)計(jì)算出節(jié)點(diǎn)的位置，并且通過(guò)使用雙信 道技術(shù)降低無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的通信量，實(shí)現(xiàn)對(duì)定位和傳輸?shù)牟⑿刑幚?，保證通信的可靠性。本發(fā)明的所有基站都帶有數(shù)據(jù)保存功能，在網(wǎng)絡(luò)中斷情況下也能保存定位和傳感 器數(shù)據(jù)信號(hào)，為礦井的管理和事故預(yù)防、分析提供了有效的依據(jù)，并且通過(guò)對(duì)照明設(shè)備的控 制實(shí)現(xiàn)了節(jié)能生產(chǎn)。


圖1是 根據(jù)本發(fā)明的基于通信網(wǎng)絡(luò)的井下定位與安全監(jiān)控系統(tǒng)的示意圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的基于通信網(wǎng)絡(luò)的井下定位與安全監(jiān)控系統(tǒng)的無(wú)線定位基站 的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的基于通信網(wǎng)絡(luò)的井下定位與安全監(jiān)控系統(tǒng)的基站網(wǎng)關(guān)的結(jié) 構(gòu)示意圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明的基于通信網(wǎng)絡(luò)的井下定位與安全監(jiān)控系統(tǒng)的手持短信定位 終端的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明的基于通信網(wǎng)絡(luò)的井下定位與安全監(jiān)控系統(tǒng)的手持語(yǔ)音通信 定位終端的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提出的井下定位與安全監(jiān)控系統(tǒng)，結(jié)合附圖和實(shí)施例說(shuō)明如下。如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的井下定位與安全監(jiān)控系統(tǒng)包括設(shè)置于地面的控制中心 6，設(shè)置于井下的基站網(wǎng)關(guān)5，分布于井下各區(qū)域內(nèi)的多個(gè)無(wú)線定位基站4，由井下人員手持 的人員定位終端1、短信終端2、語(yǔ)音通信終端3。其中，控制中心6與基站網(wǎng)關(guān)5之間通過(guò)有線網(wǎng)絡(luò)連接；基站網(wǎng)關(guān)5、多個(gè)無(wú)線定位 基站4以及各種手持終端1、2、3之間通過(guò)無(wú)線通信連接；基站網(wǎng)關(guān)4的網(wǎng)關(guān)利用光纖環(huán)網(wǎng)、 CAN網(wǎng)絡(luò)或者以太網(wǎng)，以及RS485網(wǎng)絡(luò)或者WIFI形成有線主干網(wǎng)，同時(shí)以其為根節(jié)點(diǎn)，通過(guò)所 述多個(gè)無(wú)線定位基站4以自組織成樹形無(wú)線定位子網(wǎng)絡(luò)，該子網(wǎng)沿井下巷道布設(shè)，形成的拓 撲結(jié)構(gòu)為鏈狀和樹狀，由此，有線主干網(wǎng)與無(wú)線分支網(wǎng)結(jié)合覆蓋整個(gè)巷道；控制中心6為整 個(gè)網(wǎng)絡(luò)的中心，包括計(jì)算機(jī)、服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，以及運(yùn)行在計(jì)算機(jī)和服務(wù)器中的軟件。井下工作人員(移動(dòng)節(jié)點(diǎn))在移動(dòng)過(guò)程中，其手持的人員定位終端通過(guò)廣播頻段 定時(shí)廣播信號(hào)，附近的無(wú)線定位基站接收到廣播信號(hào)后，獲取信號(hào)內(nèi)容和信號(hào)強(qiáng)度，將這些 信息按照協(xié)議封裝后生成定位數(shù)據(jù)包通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸給基站網(wǎng)關(guān)，基站網(wǎng)關(guān)將定位數(shù)據(jù)包通 過(guò)有線網(wǎng)絡(luò)傳輸給控制中心，控制中心對(duì)這些數(shù)據(jù)包進(jìn)行解析，通過(guò)計(jì)算移動(dòng)節(jié)點(diǎn)信號(hào)到 達(dá)不同基站之間的強(qiáng)度比較來(lái)獲得移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的位置信息；此外，當(dāng)井下人員需要實(shí)現(xiàn)相互 之間或與控制中心的通信時(shí)，可通過(guò)手持的短信終端或語(yǔ)音通信終端輸入短信數(shù)據(jù)或語(yǔ)音 信號(hào)，并指定接收方，人員附近的無(wú)線定位基站接收這些短信數(shù)據(jù)及語(yǔ)音通信數(shù)據(jù)，并將其 通過(guò)基站網(wǎng)關(guān)發(fā)送給控制中心，控制中心作為信息交換中心，接收存儲(chǔ)這些通信數(shù)據(jù)后，根 據(jù)信息內(nèi)容，通過(guò)上述有線主干網(wǎng)及無(wú)線分支網(wǎng)，將信息轉(zhuǎn)發(fā)到相應(yīng)的手持終端。需要說(shuō)明 的是，由于上述有線主干網(wǎng)及無(wú)線分支網(wǎng)結(jié)合覆蓋了井下整個(gè)巷道，所述人員定位終端及 通信終端的移動(dòng)時(shí)，自動(dòng)完成接收基站之間的切換。由此，控制中心通過(guò)人員定位終端的定 位信號(hào)實(shí)現(xiàn)對(duì)井下人員的定位，通過(guò)短信終端和語(yǔ)音通信終端實(shí)現(xiàn)了井下人員之間以及井 下與控制中心之間的信息交流。優(yōu)選地，多個(gè)無(wú)線定位基站可以設(shè)置于巷道燈等照明設(shè)備中，根據(jù)其照明范圍內(nèi) 是否存在移動(dòng)定位設(shè)備，按照指定的延時(shí)通過(guò)調(diào)節(jié)PWM的占空比來(lái)調(diào)節(jié)照明的亮度，實(shí)現(xiàn) 節(jié)能生產(chǎn)。優(yōu)選地，基站網(wǎng)關(guān)、無(wú)線定位基站、人員定位終端、短信終端、及語(yǔ)音通信終端均可以設(shè)置有傳感器接口和處理器串行通信接口，通過(guò)安裝不同的傳感器來(lái)直接測(cè)量基站或終 端附近的瓦斯、溫濕度、人員生命特征數(shù)據(jù)及電氣設(shè)備工作狀態(tài)等數(shù)據(jù)，或者與井下現(xiàn)有的 監(jiān)測(cè)裝置直接交換數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)通過(guò)與定位數(shù)據(jù)包及通信數(shù)據(jù)包的傳輸過(guò)程相同的方式 被傳送到地面控制中心，實(shí)現(xiàn)礦井內(nèi)信息的立體化顯示。 優(yōu)選地，基站網(wǎng)關(guān)、無(wú)線定位基站使用雙頻模塊分離定位數(shù)據(jù)包和通信數(shù)據(jù)包的 傳遞，其中一個(gè)頻率的信道專門用于傳輸通信數(shù)據(jù)，包括短信終端發(fā)送的短信息數(shù)據(jù)和語(yǔ) 音通信終端發(fā)送的語(yǔ)音通信數(shù)據(jù)；另一個(gè)信道專門用于接收人員定位終端發(fā)送的實(shí)時(shí)廣播 定位數(shù)據(jù)包。通過(guò)使用雙信道技術(shù)降低無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的通信量，實(shí)現(xiàn)對(duì)定位和傳輸?shù)牟⑿刑幚恚?保證通信的可靠性。優(yōu)選地，基站網(wǎng)關(guān)和無(wú)線定位基站自動(dòng)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)檢測(cè)，當(dāng)發(fā)生網(wǎng)絡(luò)故障時(shí)，自 動(dòng)將接收到的所述的個(gè)人終端數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)保存。網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)正常后，自動(dòng)將存儲(chǔ)數(shù)據(jù)上傳，不丟 失數(shù)據(jù)。優(yōu)選地，人員定位終端可設(shè)置有報(bào)警按鈕，以實(shí)現(xiàn)快速報(bào)警信號(hào)傳送。下面將列舉具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。如圖2所示為本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的無(wú)線定位基站的結(jié)構(gòu)圖，包括雙頻通信模塊、 存儲(chǔ)模塊、微控制處理器、電源管理單元以及傳感器接口。其中，微控制器和雙頻通信模 塊、存儲(chǔ)模塊、電源管理單元互相聯(lián)結(jié)。雙頻通信模塊為雙頻道收發(fā)器，包括兩個(gè)短距離無(wú) 線通信模塊，雙頻設(shè)計(jì)，其中一個(gè)頻段用來(lái)接收定位數(shù)據(jù)包，一個(gè)頻道用來(lái)完成短信及語(yǔ)音 通信；存儲(chǔ)模塊為一非易失性存儲(chǔ)器，具有512K的FLASH，可用于定位數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，以防備網(wǎng) 絡(luò)故障；微控制器為一個(gè)帶有單周期硬件乘法器的處理器，完成定位數(shù)據(jù)濾波、通信協(xié)議處 理，以及運(yùn)行應(yīng)用軟件；同時(shí)該處理器輸出一個(gè)控制信號(hào)作為對(duì)礦燈亮度的控制；傳感器 接口用于根據(jù)需要連接各類傳感器以檢測(cè)周邊環(huán)境或人員生命特征，并將采集的數(shù)據(jù)通過(guò) 本系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)傳送到控制中心；所述無(wú)線定位基站還可設(shè)置WIFI接口，通過(guò)WIFI連接 不便布線區(qū)域的主干通信網(wǎng)絡(luò)；該無(wú)線定位基站具有有線電源接口和電池接口，體積小，可 置于巷道燈等礦用設(shè)備中，電源管理模塊用于對(duì)可充電電池的充電管理。如圖3所示為本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的基站網(wǎng)關(guān)的結(jié)構(gòu)圖，包括雙頻通信模塊、存儲(chǔ) 模塊、微控制處理器、電源管理單元、AD采樣單元，以及傳感器接口、以太網(wǎng)控制器、CAN通 信接口、RS485通信接口、光纖接口、RJ45以太網(wǎng)接口、WIFI接口。其中，雙頻通信模塊為 雙頻道收發(fā)器，優(yōu)選為兩個(gè)短距離無(wú)線通信模塊，分別用于接收定位數(shù)據(jù)包及通信數(shù)據(jù)包； 存儲(chǔ)單元為非易失性存儲(chǔ)器，用于在突發(fā)事件(斷電，礦井事故等)時(shí)保存定位和傳感器數(shù) 據(jù)；AD采樣單元用于傳感器數(shù)據(jù)的采集。微控制處理器具有精簡(jiǎn)的實(shí)時(shí)嵌入式操作系統(tǒng)， 用于微處理器任務(wù)調(diào)度，協(xié)議轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)融合處理；傳感器接口用于根據(jù)需要連接各類傳感 器以檢測(cè)周邊環(huán)境或人員生命特征，并將采集的數(shù)據(jù)通過(guò)本系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)傳送到控制中 心；以太網(wǎng)接口、CAN總線接口、RS-485接口等用于與現(xiàn)有其他井下已布設(shè)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)無(wú)縫連 接；所述基站網(wǎng)關(guān)還可設(shè)置WIFI接口，通過(guò)WIFI連接不便布線區(qū)域的主干通信網(wǎng)絡(luò)；該基 站網(wǎng)關(guān)外接直流電源供電，帶有后備電池，通過(guò)電池充電管理模塊實(shí)現(xiàn)充電功能。本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的人員定位終端由射頻模塊、電源模塊、狀態(tài)顯示LED和緊急 按鈕采用密封填充方式構(gòu)成。其中，射頻模塊為短距離無(wú)線通信模塊，定時(shí)發(fā)送廣播信號(hào)； 電源模塊為IOOOmAH的鈕扣電池，可持續(xù)工作3年；狀態(tài)顯示LED可設(shè)置為響應(yīng)不同情形呈現(xiàn)不同狀態(tài)；當(dāng)周邊出現(xiàn)突發(fā)緊急事件時(shí)，可通過(guò)緊急按鍵將報(bào)警信息通過(guò)基站傳送到地 面控制中心，由此，地面控制中心可向井下指定人群發(fā)送通知信息。如圖4所示為本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的手持短信終端的結(jié)構(gòu)圖，包括微處理器，無(wú)線 收發(fā)模塊、存儲(chǔ)模塊、顯示單元、電源管理單元以及傳感器接口。其中，微處理器為Cortex 內(nèi)核的32位微處理器，用于設(shè)備的核心控制和信息處理；無(wú)線收發(fā)模塊為一個(gè)短距離無(wú)線 通信芯片，用于發(fā)送和接收短信數(shù)據(jù)；存儲(chǔ)模塊為非易失性存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)通信數(shù)據(jù)；顯 示單元為彩色LCD，用于顯示短信息內(nèi)容；傳感器接口用于根據(jù)需要連接各類傳感器以檢 測(cè)周邊環(huán)境或人員生命特征；采用可充電電池供電，通過(guò)電源管理單元實(shí)現(xiàn)充電管理；該 手持短信終端使用圖形化的操作界面，采用一組80模式的8位并行總線控制，輸入采用單 獨(dú)IO的輸入中斷，軟件去抖動(dòng)；通過(guò)按鍵來(lái)操作短信的輸入，讀取以及設(shè)備的參數(shù)設(shè)置。 如圖5所示為本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的手持語(yǔ)音通信定位終端的結(jié)構(gòu)圖，包括微處 理器，無(wú)線收發(fā)模塊、存儲(chǔ)模塊、顯示單元、語(yǔ)音輸入輸出單元、電源管理單元以及傳感器接 口。其中，微處理器用于完成基于G. 729的語(yǔ)音編碼，并實(shí)現(xiàn)與整個(gè)系統(tǒng)之間的語(yǔ)音傳輸； 無(wú)線收發(fā)模塊為一個(gè)短距離無(wú)線通信芯片，用于發(fā)送和接收短信數(shù)據(jù)；語(yǔ)音輸入輸出單元 為語(yǔ)音codec芯片，用于語(yǔ)音信號(hào)的數(shù)字化采集和播放；存儲(chǔ)模塊為非易失性存儲(chǔ)器，用于 存儲(chǔ)通信數(shù)據(jù)；顯示單元為彩色LCD ；采用可充電電池供電，通過(guò)電源管理單元實(shí)現(xiàn)充電管 理；該語(yǔ)音通信終端除了可以采用與手持短信終端相同的方式實(shí)現(xiàn)與整個(gè)系統(tǒng)的短信通信 及信息的顯示和存儲(chǔ)外，還能實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音通信；在語(yǔ)音信號(hào)的傳輸過(guò)程中，本實(shí)施例的系統(tǒng)在 傳輸上使用在時(shí)分復(fù)用的信道上保留專用語(yǔ)音傳輸時(shí)隙，并且在路由時(shí)建立面向連接的數(shù) 據(jù)通路。上述實(shí)施方式僅用于說(shuō)明本發(fā)明，而并非對(duì)本發(fā)明的限制，有關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的普通 技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化和變型，因此所有 等同的技術(shù)方案也屬于本發(fā)明的范疇，本發(fā)明的專利保護(hù)范圍應(yīng)由權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求
1.一種基于通信網(wǎng)絡(luò)的井下定位與安全監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，包括地面控制中心，接收基站網(wǎng)關(guān)發(fā)送的定位數(shù)據(jù)包和通信數(shù)據(jù)包，對(duì)其進(jìn)行解析后計(jì)算 并顯示與所述定位數(shù)據(jù)包相對(duì)應(yīng)的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的位置信息，以及通過(guò)所述基站網(wǎng)關(guān)和多個(gè)無(wú) 線定位基站將所述通信數(shù)據(jù)包發(fā)送給指定的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)；多個(gè)與移動(dòng)節(jié)點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的人員定位終端，通過(guò)廣播頻段定時(shí)發(fā)送廣播信號(hào)；多個(gè)與移動(dòng)節(jié)點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的手持短信定位終端，響應(yīng)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的指令通過(guò)信號(hào)范圍內(nèi)的 無(wú)線定位基站向指定移動(dòng)節(jié)點(diǎn)或地面控制中心發(fā)送短信息數(shù)據(jù)包，以及接收地面控制中心 或其他移動(dòng)節(jié)點(diǎn)通過(guò)所述多個(gè)無(wú)線定位基站發(fā)送的短信息或指令；多個(gè)與移動(dòng)節(jié)點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的語(yǔ)音通信定位終端，響應(yīng)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的指令通過(guò)信號(hào)范圍內(nèi)的 無(wú)線定位基站向指定移動(dòng)節(jié)點(diǎn)或地面控制中心發(fā)送語(yǔ)音通信數(shù)據(jù)包，以及接收地面控制中 心或其他移動(dòng)節(jié)點(diǎn)通過(guò)所述多個(gè)無(wú)線定位基站發(fā)送的短信息、語(yǔ)音信息或指令；多個(gè)無(wú)線定位基站，接收信號(hào)范圍內(nèi)的廣播信號(hào)及通信數(shù)據(jù)，獲取所述廣播信號(hào)的強(qiáng) 度數(shù)據(jù)，按協(xié)議封裝后生成定位數(shù)據(jù)包，與所述通信數(shù)據(jù)包一起發(fā)送給基站網(wǎng)關(guān)；基站網(wǎng)關(guān)，接收所述多個(gè)無(wú)線定位基站的定位數(shù)據(jù)包和通信數(shù)據(jù)包，發(fā)送給地面控制 中心。
2.如權(quán)利要求1所述的基于無(wú)線通信的井下定位與安全監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述 多個(gè)無(wú)線定位基站設(shè)置于井下照明設(shè)備中，根據(jù)照明范圍內(nèi)是否存在定位終端，按照指定 的延時(shí)通過(guò)調(diào)節(jié)PWM的占空比來(lái)調(diào)節(jié)所述照明設(shè)備的亮度。
3.如權(quán)利要求1所述的基于無(wú)線通信的井下定位與安全監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述 地面控制中心與所述基站網(wǎng)關(guān)通過(guò)有線網(wǎng)絡(luò)相連接。
4.如權(quán)利要求1所述的基于無(wú)線通信的井下定位與安全監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述 基站網(wǎng)關(guān)與所述多個(gè)無(wú)線定位基站之間，以及每一所述多個(gè)無(wú)線定位基站之間通過(guò)無(wú)線網(wǎng) 絡(luò)相連接。
5.如權(quán)利要求1所述的基于無(wú)線通信的井下定位與安全監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述 基站網(wǎng)關(guān)、每一所述無(wú)線定位基站、人員定位終端、手持短信定位終端及語(yǔ)音通信定位終端 均設(shè)置有傳感器接口，用于根據(jù)需要連接不同類型的傳感器以檢測(cè)周邊環(huán)境數(shù)據(jù)及人員生 命特征數(shù)據(jù)。
6.如權(quán)利要求1所述的基于無(wú)線通信的井下定位與安全監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，每一 所述無(wú)線定位基站和所述基站網(wǎng)關(guān)均包括雙頻通信模塊，分別用于傳輸定位數(shù)據(jù)包以及通 信數(shù)據(jù)包，所述通信數(shù)據(jù)包包括短信息數(shù)據(jù)包和語(yǔ)音通信數(shù)據(jù)包。
7.如權(quán)利要求1所述的基于無(wú)線通信的井下定位與安全監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，每一 所述人員定位終端設(shè)置有報(bào)警按鈕，用于響應(yīng)人員指令發(fā)送緊急報(bào)警信息。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種基于通信網(wǎng)絡(luò)的井下定位與安全監(jiān)控系統(tǒng)，包括地面控制中心、多個(gè)人員定位終端、多個(gè)短信定位終端、多個(gè)語(yǔ)音通信定位終端、多個(gè)無(wú)線定位基站以及基站網(wǎng)關(guān)。人員定位終端通過(guò)廣播頻段定時(shí)廣播信號(hào)，基站網(wǎng)關(guān)或者無(wú)線基站接收到廣播信號(hào)，獲取其內(nèi)容和信號(hào)強(qiáng)度，將這些信息按照協(xié)議封裝后通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)降孛婵刂浦行亩ㄎ惶幚?，獲取相應(yīng)的位置信息；同時(shí)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)采用定時(shí)POLL機(jī)制接收數(shù)據(jù)中心的下行指令實(shí)現(xiàn)雙向數(shù)據(jù)傳輸.網(wǎng)絡(luò)基站根據(jù)當(dāng)前區(qū)域內(nèi)的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)存在與否控制照明設(shè)備實(shí)現(xiàn)節(jié)能生產(chǎn)。本發(fā)明具有施工簡(jiǎn)單，可靠性高，定位準(zhǔn)確的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)H04W84/18GK102083236SQ20091023849
公開(kāi)日2011年6月1日 申請(qǐng)日期2009年11月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月27日
發(fā)明者于立庚, 劉瑞禎, 李學(xué)恩, 段勃 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院自動(dòng)化研究所