[發明專利]基于射頻識別技術的井下人員定位系統及方法

有效

• 申請號: 201210306339.5
• 申請日: 2012-08-27
• 公開（公告）號: CN102890767A
• 公開（公告）日: 2013-01-23
• 發明（設計）人: 孫繼平;王帥
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學(北京)
• 主分類號: G06K7/00
• 分類號: G06K7/00;E21F17/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于射頻識別技術的井下人員定位系統，包括標簽讀卡器、電子標簽、交換機、上位機PC、中央顯示屏和光纖，其特征在于井下巷道內安裝固定至少三臺標簽讀卡器，標簽讀卡器通過射頻電磁波與井下人員佩戴的電子標簽建立連接，標簽讀卡器根據測距算法測定井下人員與標簽讀卡器間距，將測量結果通過通信總線傳至井下交換機，經交換機匯總后通過光纖傳至地面上位機PC，上位機PC依據電子標簽識別符將所有上傳數據整合歸類，將每三個相同識別符的間距值運用三邊定位公式依次計算每位井下人員坐標，將定位結果連同人員基本信息統一存入服務器中，并在中央顯示屏中實時顯示，為井上管理人員和即將下井作業的人員提供位置參考。

2.根據權利要求1所述的基于射頻識別技術的井下人員定位系統，其特征在于標簽讀卡器包括以下模塊：微控制模塊、數據處理模塊、存儲模塊、計時模塊、射頻模塊、接口電路、顯示模塊；電子標簽包括以下模塊：微控制模塊、檢測模塊、防碰撞模塊、存儲模塊、電壓控制模塊、調制模塊、射頻模塊、時鐘發生模塊。

3.根據權利要求1或2所述的基于射頻識別技術的井下人員定位系統，其特征在于標簽讀卡器的數據處理模塊包括數字信號處理器、解調器和冗余校驗器；存儲模塊包括內部數據存儲器、高壓產生器和模式寄存器；射頻模塊采用符合ISO/IEC?18000-6協議的標準芯片，射頻天線端采用了多根全向天線。

4.根據權利要求1或2所述的基于射頻識別技術的井下人員定位系統，其特征在于電子標簽的電壓控制模塊包括限幅電路和電壓基準器；調制模塊包括調制器、包絡檢波器、脈沖整形器和16MHz晶振；防碰撞模塊包括隨機數發生器和時隙計數器；時鐘發生模塊包括定時器和時鐘發生器。

5.根據權利要求1所述的基于射頻識別技術的井下人員定位系統，其特征在于每臺標簽讀卡器相隔直線距離保持在3米以上；標簽讀卡器置于一個金屬防護外殼中。

6.一種基于射頻識別技術的井下人員定位方法，其特征在于，包括下列步驟：

步驟A，在事先設定的坐標點安裝固定至少三臺礦用本安型標簽讀卡器，三臺標簽讀卡器為一個測量點，根據精度需求可適當增加標簽讀卡器數量，將標簽讀卡器置于金屬防護外殼中，每個標簽讀卡器相隔直線距離保持在3米以上，電子標簽內置于井下人員佩戴的安全帽內，使用礦燈的攜帶式充電電池為電子標簽供電；

步驟B，標簽讀卡器與電子標簽采用符合ISO/IEC?18000-6協議標準的無線通信模式進行連接，標簽讀卡器周期性搜索輻射場區內的電子標簽，搜索到信號后電子標簽檢測器將檢測信號的狀態由1置換成0，則電子標簽發送申請連接信號至標簽讀卡器；

步驟C，標簽讀卡器將申請信號解調制，并通過冗余校驗器CRC-16檢驗信號的準確性，如果存在錯誤，標簽讀卡器會停止響應，轉入防碰撞處理模式，確保標簽讀卡器與單一電子標簽進行通信；

步驟D，標簽讀卡器向電子標簽發送讀數據命令，電子標簽做出應答，將32位電子識別符和設備工作參數反射回標簽讀卡器，標簽讀卡器接收回波信號提取載波信息，電子標簽檢測器信號狀態由0置換成1，通信完成；

步驟E，重復步驟D使得標簽讀卡器與所有電子標簽建立通信并逐一提取載波信息，提取的參數通過標簽讀卡器中的數字信號處理芯片進行數據運算，計算出的電子標簽與標簽讀卡器間距值備份在內部數據存儲器中，電子標簽與標簽讀卡器的間距值即為井下人員與標簽讀卡器的間距值；

步驟F，使用通信總線將間距值由標簽讀卡器傳至井下交換機，交換機將所有間距值匯總后通過光纖傳至地面上位機PC，上位機PC依據電子標簽識別符將所有上傳間距結果整合歸類，將每三個相同識別符的間距值運用三邊定位公式依次計算每位人員坐標；

步驟G，將定位結果連同人員基本信息統一存入服務器中，并在中央顯示屏中實時顯示，為井上管理人員和即將下井作業的人員提供位置參考。