[實用新型]煤礦井下分布式目標定位系統

有效

• 申請號: 201820656284.3
• 申請日: 2018-05-03
• 公開（公告）號: CN208739132U
• 公開（公告）日: 2019-04-12
• 發明（設計）人: 田子建;劉真真
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學（北京）
• 主分類號: H04L12/24
• 分類號: H04L12/24;H04L29/08;H04W4/021;H04W64/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本實用新型公開了礦井通信與安全生產領域中一種煤礦井下分布式目標定位系統，包括設于地面的地面管理工作站，井下定位計算機，井下交換機，光纖，總線，參考節點，目標節點，主要解決了煤礦井下現場供電受防爆要求、電纜敷設、巷道條件等限制，給礦井定位計算機供電帶來諸多不便的問題，該實用新型通過在傳統的礦井定位系統中引入分布式結構，使得定位計算機的功能下移并分散布置在井下，提高定位系統的時效性，降低因傳輸網絡擁堵造成的傳輸時延，在同等條件下可以顯著提高系統應急救援效率和抗干擾能力，大大簡化分布式定位計算機時間復雜度，降低能耗，更利于目標定位系統在煤礦井下的實際應用。

技術領域

本實用新型屬于煤礦井下安全監控與通信領域，涉及一種煤礦井下分布式目標定位系統，尤其涉及一種煤礦井下目標定位系統中提高定位時效性，降低硬件功耗的情況。

背景技術

在國民建設和工業發展的過程中，我國對于煤炭資源需求越來越高，但由于煤炭貯存條件惡劣、煤炭開采多以地下開采為主、開采過程中存在的自然災害較多，同時煤炭開采技術相對比較落后，因此煤炭開采中存在的事故以及井下工作人員的生命安全一直是我國安全生產管理中的重要問題。

由于礦井巷道作為一個密閉的受限空間，GPS等地面已有的定位技術在井下的目標定位中無用武之地；礦井定位目標是在有限的空間內，定位設備的體積應滿足現實實際情況；井下具有甲烷等可燃性氣體和煤塵，井下定位裝置必須是本安型電氣設備；巷道內的無線信道通信環境復雜，存在著大量的反射、衍射、散射以及透射等現象。這致使地面已有成熟的定位方法無法直接應用于煤礦井下。

目前國內取得礦用產品安全標志證的井下目標定位系統(有些稱為位置檢測系統或作業人員管理系統等)，采用的無線傳輸介質均是電磁波，如采用基于測距的RSSI方法，在近距離范圍內精度很難保證，如采用基于非測距方法,對參考節點的密度和布置策略有很高的要求，這在煤礦井下工作環境中存在一定的實施難度。

而當下現有的礦井目標定位系統主要采用集中式部署方案，其特點是布設在井下的參考結點測出目標節點相對參考節點的距離(RFID情況下，目標識別卡是否通過讀卡器)，參考節點將這些信息經由光纖以太網組成的礦井信息傳輸主干網絡傳送至地面定位計算機，由位于地面的定位計算機通過計算得出目標節點的坐標位置信息，礦井目標定位系統的可靠性取決于光纖以太網礦井信息傳輸主干網絡，一旦礦井信息傳輸主干網絡故障，則礦井目標定位系統就失效了，布設在地面的定位計算機將無法計算出目標結點的位置坐標或區塊網格。由于井下所有安全監測監控數據都占用礦井信息傳輸主干網絡，特別是井下視頻監視的普遍應用，不可避免地造成礦井目標定位數據的傳輸時延。導致存在定位精度低、實時性與可靠性較差的現象。

綜上所述，礦井目標的精確定位的實際應用中，集中式部署方案中布設在井下的參考節點需將采集的信息傳輸至地面計算機進行解算，不可避免地存在目標定位數據的傳輸時延，無法滿足在這種復雜的傳輸環境中定位方法對時效性的要求，而且巷道的復雜通信環境對現場供電存在著諸多限制，給定位計算機的就地供電帶來諸多不便。為此，我們必須找到一種技術方法來實現上述方案-一旦井下發生災害導致礦井信息傳輸主干網絡故障，可以快速方便地獲取人員位置信息提高應急救援的效率。

實用新型內容

本實用新型的目的在于針對傳統的集中式礦井定位系統部署方案存在定位精度低、實時性與可靠性較差的問題，從提高系統時效性的角度提出構建一種煤礦井下分布式目標定位系統。該系統是將傳統集中式系統的定位計算機的功能下移并分散布置在井下，由部署在井下的定位計算機根據預設的算法得到目標結點的位置坐標或區塊網格。一旦井下發生災害導致礦井信息傳輸主干網絡故障，井下人員的坐標位置信息貯存在就近的井下定位計算機上，在同等條件下可以顯著提高系統應急救援效率和抗干擾能力，有效消除因礦井信息傳輸主干網絡擁擠造成的時延更利于目標定位系統在礦井中的實際應用。

為實現上述目標，本實用新型實現的技術方案如下：