[發明專利]井下采空區內無線網絡節點的定位方法與透地通信系統

在審

• 申請號: 201810176151.0
• 申請日: 2018-03-02
• 公開（公告）號: CN110225477A
• 公開（公告）日: 2019-09-10
• 發明（設計）人: 趙彤宇;楊相玉;任吉凱;路培超;陳猛;秦學凱
• 申請（專利權）人: 光力科技股份有限公司
• 主分類號: H04W4/33
• 分類號: H04W4/33;H04W4/38;H04W52/02;H04W64/00;H04W84/18
• 代理公司: 鄭州睿信知識產權代理有限公司 41119
• 代理人: 陳浩

本發明涉及井下采空區內無線網絡節點的定位方法與透地通信系統，在井下巷道里布置網絡集中控制器，在井下采空區內布置無線傳感器網絡節點，無線傳感器網絡節點通過自組網將所有無線傳感器網絡節點的節點屬性和定位等信息發送給網絡集中控制器，在采空區發生事故或異常報警時，能夠較精確的定位到事故或異常報警的發生位置，方便相關人員有針對性地采取措施，實現高效的“靶向”處置，有效保護井下工作人員的生命安全，及其他財產安全。

技術領域

本發明屬于無線通信技術領域，具體涉及井下采空區內無線網絡節點的定位方法與透地通信系統。

背景技術

礦井、地鐵和隧道等地下作業場合，環境危險復雜，時常發生安全事故，如透水、巖爆、塌方和井下瓦斯爆炸、火災等。傳統通信方式可以應對日常指揮調度、人員定位、礦井上下通信等需求，但事故會破壞現有的通信信道，造成有線通信線路斷路、通信中斷的問題，導致地面人員無法及時了解地下被困人員的具體情況，影響災后救援，因此，傳統的礦井通信系統不能滿足應急情況下的通信要求。

以大地介質為信道的透地通信，信道特性相對穩定，不易受事故的影響，可作為一種保持地面和地下聯絡的有效通信方式，實現災害發生時的緊急通信，保持地面與地下災后實時聯系。利用中波信號能穿透地層等障礙物的原理進行通信，該通信方式能夠實現透地通信，提供較穩定的通信信道。

現有技術中，公告號為CN206061162U的中國專利提供了一種“無線電波自組網透地通信系統”，如圖1所示，通過設置的地面通信系統和井下通信單元進行井上井下通信，但該井下通信單元設置的位置是在井下巷道里，能夠解決的是巷道里發生事故的緊急聯絡問題，不能夠檢測井下采空區的位置情況，一旦采空區發生事故，將危及到巷道內的工作人員的生命安全，并伴有一定程度的經濟損失，因此，現有技術無法解決井下采空區發生事故時的定位通信問題。

發明內容

本發明的目的是提供井下采空區內無線網絡節點的定位方法與透地通信系統，用于解決現有技術無法解決井下采空區發生事故時的定位通信問題。

為解決上述技術問題，本發明提出一種井下采空區內無線網絡節點的定位方法，包括以下解決方案：

方法方案一，包括以下步驟：

1)在井下巷道里布置網絡集中控制器，在井下采空區塌陷前，在井下采空區內布置三個以上的無線傳感器網絡節點，并且其中三個無線傳感器網絡節點的坐標已知；或者在井下采空區塌陷后，通過打孔在塌陷的井下采空區內布置三個以上的無線傳感器網絡節點，并且其中三個無線傳感器網絡節點的坐標已知；

2)所述無線傳感器網絡節點之間在通信范圍內通過自組網形成透地通信系統，將各個無線傳感器網絡節點的節點定位信息發送給網絡集中控制器。

方法方案二，在方法方案一的基礎上，網絡集中控制器接收所述節點定位信息后，網絡集中控制器接收所述節點定位信息后，還包括將所述節點定位信息進行展示并上傳至地面的礦井安全監控預警系統的步驟。

方法方案三，在方法方案一的基礎上，根據已知坐標的三個無線傳感器網絡節點的位置信息，采用比較接收信號強度定位算法計算剩余無線傳感器網絡節點的位置信息，得到所述剩余無線傳感器網絡節點的節點定位信息。該定位算法的效果在于定位精度達到5米。

方法方案四，在方法方案一的基礎上，每個無線傳感器網絡節點均包括微處理器，及連接微處理器的透地通信定位模塊、信息采集模塊和電池。

方法方案五，在方法方案四的基礎上，每個無線傳感器網絡節點將所述節點定位信息發送給網絡集中控制器的同時，還用于將電池的電量信息和信息采集模塊采集的節點環境信息發送給網絡集中控制器。

方法方案六，在方法方案一的基礎上，當所有無線傳感器網絡節點通信完成后立即進入休眠狀態，各無線傳感器網絡節點以設定時間進行自組網的拓撲更新。