[發(fā)明專利]基于RFID的煤礦人員定位系統(tǒng)及定位方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210104643.5
• 申請(qǐng)日: 2022-01-28
• 公開（公告）號(hào): CN114325580A
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馮強(qiáng);董亞濤;沈雪松;竇濤;舒坦;張正東;雷尊兵;吳詳
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 四川航天電液控制有限公司
• 主分類號(hào): G01S5/10
• 分類號(hào): G01S5/10;G01S5/02
• 代理公司: 成都虹盛匯泉專利代理有限公司 51268
• 代理人: 周永宏

本發(fā)明公開了一種基于RFID的煤礦人員定位系統(tǒng)及定位方法，包括多個(gè)內(nèi)置RF信號(hào)發(fā)射器的液壓支架、順槽集控中心、上位機(jī)、多個(gè)交換機(jī)，與交換機(jī)相連的讀卡器，以及煤礦人員隨身攜帶的標(biāo)識(shí)卡；RF信號(hào)發(fā)射器發(fā)射低頻RF信號(hào)，標(biāo)識(shí)卡接收到低頻RF信號(hào)后，將RF信號(hào)和標(biāo)識(shí)卡本身標(biāo)識(shí)信號(hào)通過讀卡器上報(bào)到順槽集控中心，順槽集控中心將接收到的信息傳輸至上位機(jī)。本發(fā)明能夠?qū)崟r(shí)分析全員或任一人員與RF信號(hào)發(fā)射器的距離，隨時(shí)了解員工在井下的分布情況并對(duì)其進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤監(jiān)控，能夠及時(shí)、準(zhǔn)確地將井下各個(gè)區(qū)域人員及設(shè)備的情況反映到地面計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于RFID的煤礦人員定位系統(tǒng)及定位方法。

背景技術(shù)

近年來，國家對(duì)煤炭的需求日益高速增長，煤炭工業(yè)也隨之得到很大發(fā)展，但是煤礦重大、特大事故時(shí)有發(fā)生，仍未實(shí)現(xiàn)對(duì)災(zāi)害事故的有效控制。由于煤礦工業(yè)的特殊性，目前普遍存在下井人員管理困難，井上人員難以及時(shí)掌握井下人員的動(dòng)態(tài)分布及作業(yè)情況，一旦事故發(fā)生，井上人員缺乏可靠的井下信息，搶險(xiǎn)救災(zāi)、安全救護(hù)的效率低下，效果不理想，為此，一套先進(jìn)可靠的人員定位系統(tǒng)是非常重要的。當(dāng)事故發(fā)生后，能夠準(zhǔn)確判定井下生產(chǎn)作業(yè)人員的受困位置、遇險(xiǎn)人員撤退路線、井下的環(huán)境監(jiān)測(cè)情況等，為救援人員制定救援方案提供有力的信息保障。

目前市面上存在著一些人員定位系統(tǒng)，不足主要如下：

(1)井下人員的跟蹤，標(biāo)示卡基本上采用的是RFID。這種方法是在礦井井口處，或其它一些井下關(guān)鍵通道口，使用射頻卡(RFID)讀取的方法對(duì)下井人員進(jìn)行記錄跟蹤的方法。這種標(biāo)識(shí)卡存在以下問題：有效工作時(shí)間短；高速條件下定位人員漏檢率較高，射頻卡讀卡速度十分有限，不能處理多人同時(shí)快速通過讀卡系統(tǒng)的情況(例如乘車下井等)，會(huì)出現(xiàn)漏讀的現(xiàn)象；通信方式要求較高的信噪比，抗干擾能力差，而井下環(huán)境條件十分復(fù)雜，干擾因素?zé)o處不在，特別是最關(guān)鍵的采掘工作面；讀寫距離有限，標(biāo)示卡的方向位置和讀寫器天線的方向的匹配有一定的要求,系統(tǒng)的靈活性大受限制。

(2)單向信息傳輸，信息傳輸速率低。早期的人員定位系統(tǒng)信息傳輸?shù)姆较蚨际怯蓸?biāo)識(shí)卡到主站方向的，作為保證礦工安全的系統(tǒng)確沒有辦法向井下發(fā)送信息，使該類系統(tǒng)所能發(fā)揮的作用大打折扣。人員定位系統(tǒng)信息傳輸數(shù)據(jù)較低影響了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性。

(3)井下控制網(wǎng)或總線傳輸速率低、傳輸距離短、通信不可靠、誤碼率高，常常出現(xiàn)一個(gè)節(jié)點(diǎn)損壞導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)癱瘓的情況。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種能夠?qū)崟r(shí)分析全員或任一人員與RF信號(hào)發(fā)射器的距離，隨時(shí)了解員工在井下的分布情況并對(duì)其進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤監(jiān)控，能夠及時(shí)、準(zhǔn)確地將井下各個(gè)區(qū)域人員及設(shè)備的情況反映到地面計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基于RFID的煤礦人員定位系統(tǒng)，并且提供一種基于RFID的煤礦人員定位方法。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：基于RFID的煤礦人員定位系統(tǒng)，包括多個(gè)內(nèi)置RF信號(hào)發(fā)射器的液壓支架、順槽集控中心、上位機(jī)、多個(gè)交換機(jī)，與交換機(jī)相連的讀卡器，以及煤礦人員隨身攜帶的標(biāo)識(shí)卡；RF信號(hào)發(fā)射器發(fā)射低頻RF信號(hào)，標(biāo)識(shí)卡接收到低頻RF信號(hào)后，將RF信號(hào)和標(biāo)識(shí)卡本身標(biāo)識(shí)信號(hào)通過讀卡器上報(bào)到順槽集控中心，順槽集控中心將接收到的信息傳輸至上位機(jī)，通過上位機(jī)計(jì)算出標(biāo)識(shí)卡相對(duì)于發(fā)送器的相對(duì)位置。

本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種基于RFID的煤礦人員定位方法，包括以下步驟：

S1、等間距安裝多個(gè)液壓支架，液壓支架內(nèi)設(shè)有RF信號(hào)發(fā)射器，RF信號(hào)發(fā)射器向外發(fā)射低頻RF信號(hào)，并記錄信號(hào)發(fā)射時(shí)間，將信號(hào)發(fā)射時(shí)間與低頻RF信號(hào)一并向外發(fā)射；

S2、標(biāo)識(shí)卡接收到低頻RF信號(hào)后，記錄信號(hào)接收時(shí)間，將RF信號(hào)、信號(hào)發(fā)射時(shí)間、信號(hào)接收時(shí)間和標(biāo)識(shí)卡本身標(biāo)識(shí)通過讀卡器上報(bào)到順槽集控中心，順槽集控中心將接收到的信息傳輸至上位機(jī)；上位機(jī)通過三角計(jì)算方法或者TDOA定位原理計(jì)算出標(biāo)識(shí)卡相對(duì)于發(fā)送器的位置。