井下作業(yè)人員高精度定位系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種井下作業(yè)人員高精度定位系統(tǒng)及方法，該方法包括以下步驟：將井下巷道內(nèi)部空間分割成矩形空間網(wǎng)格并將每一個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)編號(hào)為，采集每一個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)Ni的標(biāo)定特征參數(shù)建立定位數(shù)據(jù)庫(kù)；井下作業(yè)人員配帶的定位終端實(shí)時(shí)發(fā)出含有該定位終端的ID的探測(cè)信號(hào)；井下巷道內(nèi)每一個(gè)定位AP分站分別將收到探測(cè)信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)給定位服務(wù)器；定位服務(wù)器解算得到探測(cè)信號(hào)的ID以及實(shí)時(shí)特征參數(shù)；將實(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)進(jìn)行對(duì)比獲得井下作業(yè)人員在井下巷道內(nèi)的準(zhǔn)確位置。本發(fā)明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)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明井下作業(yè)人員的定位，具體涉及井下作業(yè)人員高精度定位系統(tǒng)及方法。
【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, Radio Frequency IdenPif icaPion)的定位系統(tǒng)，該定位系統(tǒng)應(yīng)用比較廣泛，但是存在以下一些問(wèn)題:
[0005]定位精度受讀寫器分布密度限制，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 SPrengPh IndicaPion)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。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是如何提高井下作業(yè)人員的定位精度的問(wèn)題。
[0012]為了 解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是提供一種高精度礦井實(shí)時(shí)定位方法，包括以下步驟:
[0013]將井下巷道內(nèi)部空間分割成矩形空間網(wǎng)格并將每一個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)(X1、Yi, Zi)編號(hào)為Ni,采集每一個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)Ni的標(biāo)定特征參數(shù)Bi建立定位數(shù)據(jù)庫(kù)；所述標(biāo)定特征參數(shù)Bi采用如下方式獲得: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)，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，所述定位服務(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、到達(dá)角度、信干噪比和干擾強(qiáng)度作為該網(wǎng)格點(diǎn)的標(biāo)定特征參數(shù)Bi，其中:(Xi> Yi^Zi)為網(wǎng)格點(diǎn)Ni的坐標(biāo)，i = I~η, η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；
[0014]井下作業(yè)人員配帶的定位終端實(shí)時(shí)發(fā)出含有該定位終端的ID的探測(cè)信號(hào)，井下巷道內(nèi)該定位終端接收范圍內(nèi)的每一個(gè)定位AP分站分別將收到探測(cè)信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)給定位服務(wù)器；
[0015]定位服務(wù)器對(duì)每一個(gè)定位AP分站收到的探測(cè)信號(hào)進(jìn)行解算，得到定位終端的ID以及實(shí)時(shí)特征參數(shù)P，所述實(shí)時(shí)特征參數(shù)P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；
[0016]將實(shí)時(shí)特征參數(shù)P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)Bi進(jìn)行對(duì)比，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。
[0017]在上述方法中，隨井下掘進(jìn)機(jī)的移動(dòng)，實(shí)時(shí)更新定位數(shù)據(jù)庫(kù)，具體作法如下:
[0018]在井下掘進(jìn)機(jī)上設(shè)置支架，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；
[0019]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)，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和坐標(biāo)；
[0020]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。
[0021]在上述方法中，當(dāng)出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)故障時(shí)，將探測(cè)信號(hào)的實(shí)時(shí)特征參數(shù)保存在定位AP分站上的存儲(chǔ)器中，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)故障修復(fù)時(shí)，定位AP分站將存儲(chǔ)器中保存的每一個(gè)實(shí)時(shí)特征參數(shù)發(fā)送給定位服務(wù)器分別進(jìn)行解算。
[0022]在上述方法中，地面上設(shè)有監(jiān)控工作站，井下作業(yè)人員配帶的定位終端上設(shè)有用于發(fā)出報(bào)警信號(hào)的報(bào)警按鍵，定位AP分站收到報(bào)警信號(hào)后傳送給所述監(jiān)控工作站。
[0023]在上述方法中，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。
[0024]在上述方法中，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。
[0025]本發(fā)明還提供了 一種井下作業(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。
[0026]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、信干噪比和干擾強(qiáng)度。
[0027]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。
[0028]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。
[0029]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。
[0030]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。
[0031]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；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。
[0032]本發(fā)明，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】
[0033]圖1為本發(fā)明中井下作業(yè)人員高精度定位方法流程圖；
[0034]圖2為本發(fā)明中井下作業(yè)人員高精度定位系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0035]本發(fā)明提供了 一種井下作業(yè)人員高精度定位系統(tǒng)及方法，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)與定位數(shù)據(jù)庫(kù)的比較結(jié)果，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)明書附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明做出詳細(xì)的說(shuō)明。
[0036]如圖1所示，本發(fā)明提供的井下作業(yè)人員高精度定位方法包括以下步驟；
[0037]步驟10: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)(XpYpZi)編號(hào)為Ni,采集每一個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)Ni的標(biāo)定特征參數(shù)Bi建立定位數(shù)據(jù)庫(kù)。
[0038]其中，建立定位數(shù)據(jù)庫(kù)的方法如下:
[0039](I)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)；
[0040](2)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；
[0041](3)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 = I?η, η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。
[0042](4)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。
[0043]步驟20:井下作業(yè)人員配帶的定位終端實(shí)時(shí)發(fā)出含有該定位終端的ID的探測(cè)信號(hào)，井下巷道內(nèi)該定位終端接收范圍內(nèi)的每一個(gè)定位AP分站分別將收到探測(cè)信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)給定位服務(wù)器。
[0044]步驟30:定位服務(wù)器對(duì)每一個(gè)定位AP分站收到的探測(cè)信號(hào)進(jìn)行解算，得到定位終端的ID以及實(shí)時(shí)特征參數(shù)P，實(shí)時(shí)特征參數(shù)P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。
[0045]步驟40:將實(shí)時(shí)特征參數(shù)P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)Bi進(jìn)行對(duì)比，以數(shù)值最接近的網(wǎng)格點(diǎn)的位置(XpYpZi)作為井下作業(yè)人員在井下巷道內(nèi)的準(zhǔn)確位置。
[0046]在步驟40中，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。
[0047]如圖2所示，本發(fā)明提供的井下作業(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10、監(jiān)控工作站40和設(shè)置在井下巷道內(nèi)的探測(cè)裝置。
[0048]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。
[0049]其中，定位數(shù)據(jù)庫(kù)的建立方式在上面介紹的方法中已經(jīng)做出了詳細(xì)描述，在此不再重復(fù)介紹。
[0050]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。
[0051]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。
[0052]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。
[0053]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。
[0054]另外，本發(fā)明提供的系統(tǒng)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。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)器分別進(jìn)行銀算并據(jù)此生成歷史定位信息。
[0055]本發(fā)明提供的井下作業(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:
[0056](I)考勤管理及非法入井報(bào)警；
[0057](2)井下人員抵達(dá)超時(shí)報(bào)警；[0058](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；
[0059](4) 一人帶多卡報(bào)警；
[0060](5)區(qū)域超員報(bào)警；
[0061](6)網(wǎng)絡(luò)故障報(bào)警；
[0062](7)雙機(jī)備份與切換；
[0063](8)緊急報(bào)警與通知功能。
[0064]下面分別對(duì)上述功能的實(shí)現(xiàn)方式加以介紹。
[0065](I)考勤管理。
[0066]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；
[0067]由專業(yè)檢測(cè)人員檢查是否有一人攜帶多卡的情況，如果沒(méi)有則打開(kāi)控制閘道，人員從閘道入井；
[0068]根據(jù)定位終端上報(bào)的狀態(tài)信息可以有效判斷定位終端是否損壞，或者電量不足，且記錄入井人員的出入井時(shí)間；
[0069]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；
[0070]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。
[0071]井口考勤AP分站為一種特殊的定位AP分站，具體結(jié)構(gòu)為:將定位AP分站放置在一個(gè)盒子里，通過(guò)盒子的穿透損耗來(lái)衰減定位終端發(fā)出的信號(hào)，同時(shí)設(shè)置一個(gè)信號(hào)強(qiáng)度閾值，只有當(dāng)定位AP分站接收到的信號(hào)強(qiáng)度大于閾值時(shí)，系統(tǒng)才進(jìn)行考勤登記。該盒子五面為金屬殼，采用貼片或不銹鋼鐵片，另一面為厚玻璃，由于金屬能夠吸收電磁波信道，使得信號(hào)從金屬穿透進(jìn)行的信號(hào)幾乎為0，或者極其弱，這樣，定位終端發(fā)送的信號(hào)只能從玻璃方向穿透進(jìn)去，并且要保證定位終端在掃描范圍(目前設(shè)置為距離AP分站I米處)所接收到的信號(hào)強(qiáng)度值大于設(shè)置閾值(例如閾值可以設(shè)置為_(kāi)50dBm，由于2.4GHz的電磁波對(duì)12mm的厚玻璃的穿透損耗經(jīng)驗(yàn)值為IOdBm)。
[0072]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。
[0073](2)井下人員抵達(dá)超時(shí)報(bào)警。
[0074]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。
[0075](3)井下人員狀態(tài)監(jiān)測(cè)。
[0076]通過(guò)對(duì)井下人員的定位信息進(jìn)行分析，可以獲得井下人員的行走方向、行走速度、所在區(qū)域、工作時(shí)間等情況，并且可以進(jìn)行歷史軌跡回放，以方便井下人員的作業(yè)管理。
[0077](4) 一人帶多卡報(bào)警。[0078]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。具體方法為:
[0079]步驟31:定位服務(wù)器解算出定位終端的位置信息；
[0080]步驟32:將定位終端的位置信息存儲(chǔ)在緩存cache中，并且按照時(shí)間排序；
[0081]步驟33:劃分時(shí)間段win_count和時(shí)間最大值max_time ；
[0082]步驟34:按照時(shí)間段win_count循環(huán),并判斷是否到達(dá)最大時(shí)間值max_time,如果沒(méi)有達(dá)到，則執(zhí)行步驟35，反之執(zhí)行步驟39 ；
[0083]步驟35:提取Ti (i = I, 2,..., max_time)時(shí)刻的定位終端位置信息；
[0084]步驟36:在定位終端的位置信息中有距離定位終端最近的定位AP分站，以該定位AP分站為基準(zhǔn)找出最近定位AP分站相同的定位終端，如果最近的定位AP分站相同，則執(zhí)行步驟37，反之繼續(xù)循環(huán)；
[0085]步驟37:計(jì)算兩定位終端之間的距離并與距離門限值比較；
[0086]步驟38:如果小于距離門限值，則認(rèn)為這兩個(gè)定位終端在一個(gè)位置，記錄該兩兩定位終端的MAC地址；
[0087]步驟39:計(jì)算在時(shí)間段win_count內(nèi)兩定位終端在一起的概率,如果概率大于一定門限，則認(rèn)為該兩個(gè)定位終端有問(wèn)題，可能是一人攜帶多卡，進(jìn)行報(bào)警提示，并輸出到txt文件中。
[0088](5)區(qū)域超員報(bào)警。
[0089]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。
[0090](6)網(wǎng)絡(luò)故障報(bào)警及數(shù)據(jù)緩存。
[0091]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);
[0092]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)；
[0093]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)；
[0094]定位AP分站保存定位數(shù)據(jù)；
[0095]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；
[0096]定位服務(wù)器進(jìn)行定位解算。
[0097](7)雙機(jī)備份與切換，包括定位服務(wù)器的雙機(jī)切換和定位數(shù)據(jù)庫(kù)的備份。
[0098]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。具體操作步驟為:
[0099]主、從定位服務(wù)器同時(shí)開(kāi)運(yùn)行，服務(wù)程序讀取配置參數(shù)來(lái)決定自身的角色。如:定位服務(wù)器A作為主服務(wù)器，定位服務(wù)器B作為備份服務(wù)器，定位服務(wù)器A的IP地址為192.168.0.86，定位服務(wù)器B的IP地址為192.168.0.10，服務(wù)器自身的IP用來(lái)實(shí)現(xiàn)雙機(jī)備份內(nèi)部通信時(shí)使用。
[0100]主服務(wù)器創(chuàng)建虛擬IP192.168.0.87 (此IP為定位服務(wù)器對(duì)外的服務(wù)IP地址)，并啟動(dòng)相應(yīng)的socket服務(wù)。
[0101]待機(jī)服務(wù)器(備份服務(wù)器)的服務(wù)程序僅監(jiān)聽(tīng)主服務(wù)器的心跳報(bào)文，其他服務(wù)模塊暫不加載運(yùn)行。
[0102]當(dāng)主服務(wù)器發(fā)生故障時(shí)，定位服務(wù)器B (備份服務(wù)器)無(wú)法接收到心跳報(bào)文，于是備份服務(wù)器接替服務(wù)創(chuàng)建虛擬IP，啟動(dòng)相應(yīng)的socket服務(wù)，繼續(xù)完成定位數(shù)據(jù)處理，運(yùn)行角色變?yōu)橹鞣?wù)器。
[0103](8)緊急報(bào)警與通知功能。
[0104]考慮到煤礦環(huán)境的復(fù)雜性和危險(xiǎn)性，以及礦井中人員的區(qū)域性，工作流動(dòng)性等特點(diǎn)，本發(fā)明系統(tǒng)具有以下功能:(1)單獨(dú)控制功能，如單獨(dú)對(duì)某個(gè)礦工播放通知，單獨(dú)向某個(gè)區(qū)域礦工播放通知，或者進(jìn)行全礦廣播；(2)與安全監(jiān)控、綜合自動(dòng)化系統(tǒng)有機(jī)融合，共享安全監(jiān)控、綜合自動(dòng)化系統(tǒng)有關(guān)數(shù)據(jù)。例如:當(dāng)?shù)V井中出現(xiàn)瓦斯超限、風(fēng)機(jī)不能正常工作等情況時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)在特定區(qū)域發(fā)出安全警告，指揮相關(guān)人員采取必要的措施；(3)結(jié)合應(yīng)急預(yù)案，進(jìn)行自動(dòng)或應(yīng)急救援:當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到安全監(jiān)控系統(tǒng)告警，井下出現(xiàn)重大安全事故時(shí)，可以根據(jù)事先設(shè)定程序，調(diào)動(dòng)相關(guān)應(yīng)急預(yù)案，指揮現(xiàn)場(chǎng)人員撤離，也可以人工調(diào)用應(yīng)急預(yù)案語(yǔ)音，播放給指定區(qū)域，直接指揮有關(guān)人員撤離。工作過(guò)程如下:
[0105]步驟81: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。
[0106]步驟82: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。
[0107]步驟83: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。
[0108]步驟84: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。
[0109]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。
[0110]另外，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。
[0111]本發(fā)明不局限于上述最佳實(shí)施方式，任何人應(yīng)該得知在本發(fā)明的啟示下作出的結(jié)構(gòu)變化，凡是與本發(fā)明具有相同或相近的技術(shù)方案，均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.井下作業(yè)人員高精度定位方法，其特征在于，包括以下步驟: 將井下巷道內(nèi)部空間分割成矩形空間網(wǎng)格并將每一個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)(XpYpZi)編號(hào)為Ni，采集每一個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)Ni的標(biāo)定特征參數(shù)Bi建立定位數(shù)據(jù)庫(kù)；所述標(biāo)定特征參數(shù)Bi采用如下方式獲得: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)，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，所述定位服務(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、到達(dá)角度、信干噪比和干擾強(qiáng)度作為該網(wǎng)格點(diǎn)的標(biāo)定特征參數(shù)Bi,其中Zi)為網(wǎng)格點(diǎn)Ni的坐標(biāo)，i = 1~η, η為網(wǎng)格點(diǎn)的數(shù)量，k = 1~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； 井下作業(yè)人員配帶的定位終端實(shí)時(shí)發(fā)出含有該定位終端的ID的探測(cè)信號(hào)，井下巷道內(nèi)該定位終端接收范圍內(nèi)的每一個(gè)定位AP分站分別將收到探測(cè)信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)給定位服務(wù)器； 定位服務(wù)器對(duì)每一個(gè)定位AP分站收到的探測(cè)信號(hào)進(jìn)行解算，得到定位終端的ID以及實(shí)時(shí)特征參數(shù)P，所述實(shí)時(shí)特征參數(shù)P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； 將實(shí)時(shí)特征參數(shù)P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)Bi進(jìn)行對(duì)比，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。
2.如權(quán)利要求1所述的井下作業(yè)人員高精度定位方法，其特征在于，隨井下掘進(jìn)機(jī)的移動(dòng)，實(shí)時(shí)更新定位數(shù)據(jù)庫(kù)，具體作法如下: 在井下掘進(jìn)機(jī)上設(shè)置支架，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)，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和坐標(biāo)； 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。
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，當(dāng)出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)故障時(shí)，將探測(cè)信號(hào)的實(shí)時(shí)特征參數(shù)保存在定位AP分站上的存儲(chǔ)器中，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)故障修復(fù)時(shí)，定位AP分站將存儲(chǔ)器中保存的每一個(gè)實(shí)時(shí)特征參數(shù)發(fā)送給定位服務(wù)器分別進(jìn)行解算。
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，地面上設(shè)有監(jiān)控工作站，井下作業(yè)人員配帶的定位終端上設(shè)有用于發(fā)出報(bào)警信號(hào)的報(bào)警按鍵，定位AP分站收到報(bào)警信號(hào)后傳送給所述監(jiān)控工作站。
5.如權(quán)利要求4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。
6.如權(quán)利要求4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。
7.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)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、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； 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。
8.如權(quán)利要求7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。
9.如權(quán)利要求7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。
10.如權(quán)利要求7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；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。
【文檔編號(hào)】H04W64/00GK103957595SQ201410202988
【公開(kāi)日】2014年7月30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