CN103150530B - 一种煤矿井下人员定位方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种煤矿井下人员定位方法，在煤矿井下需要实现人员定位的巷道内，敷设射频标尺电缆，该射频标尺电缆基带为一根导线，贴近导线等距设置多个被动式射频标签，其与入井人员随身携带的主动式射频标签进行非接触式的射频识别通讯，阅读器即可读取正在通讯状态的射频标签的ID识别码和时序信息，并通过网络上传至地面服务器，然后通过计算分析，结合矿井二维或三维矿图完成人员定位功能。此定位方法与传统定位方法相比，具有定位精度高、抗干扰性强、建设成本低等优点，尤其适用于矿山井下特殊环境，亦可扩展应用于坑道、隧道、山洞等呈长条状，其它无线定位方式受限，且移动物体（人员、车辆、物资等）需要实时精确定位的环境。
Description
技术领域
本发明涉及自动识别和定位技术领域，尤其涉及一种煤矿井下人员定位方法。
背景技术
矿井人员定位系统，是国家安全监察部门强制要求建设的煤矿安全六大保安系统之一，该系统的定位功能在入井作业人员日常管理，尤其是事故状态下及时准确地组织搜救方面具有极为重要的作用。现在所用的矿井人员定位系统，主要以阅读器的分布位置决定定位精度，多为数十米甚至数百米，数据可用度低。随着我国煤矿开采深度不断延伸，高瓦斯和瓦斯突出矿井数量越来越多，煤矿安全生产难度越来越大，建立定位精度更高的人员定位系统，对于保障煤矿安全生产、事故状态下快速搜救具有重要的现实意义。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种煤矿井下人员定位方法，用于煤矿井下人员的定位，其成本低，定位精度可比原用系统提高一至两个数量级，可以达到米级。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种煤矿井下人员定位方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）在煤矿井下需要实现人员定位的巷道内，敷设射频标尺电缆，所述射频标尺电缆基带为一根导线，贴近导线等距设置多个被动式射频标签，各被动式射频标签均具有唯一ID识别码；
（2）在井下分布安放多个阅读器，使与其连接的射频标尺电缆能够覆盖矿井需要实现定位功能的所有巷道，所述阅读器包含有高频发送器和接收器、控制单元以及天线，阅读器通过射频标尺电缆内的导线与被动式射频标签的天线互相耦合，向其提供工作能源和时序，对被动式射频标签ID识别码和内存数据进行读取和写入操作，阅读器同时与矿井网络连接；
（3）入井人员随身携带主动式射频标签，当其从射频标尺电缆旁经过，主动式射频标签与被动式射频标签处于射频通讯有效距离时，完成无线非接触式的射频识别通讯，阅读器即可读取正在通讯状态的射频标签的ID识别码和时序信息，并通过网络上传；
（4）地面上安装服务器，服务器与阅读器可双向通讯；服务器从阅读器获取射频标签的ID识别码和时序信息，然后通过计算分析，结合矿井二维或三维矿图完成人员定位功能。
所述被动式射频标签呈圆柱状，直径为0.3～0.4mm。
所述被动式射频标签长2～4cm。
相邻两个被动式射频标签的间隔距离为1m～10m。
本发明带来的有益效果为：定位准确，射频标尺电缆内的射频标签间隔距离可根据需要在1m～10m范围内选择，其与入井人员随身携带的主动式射频标签进行无线非接触式的射频识别通讯，阅读器获取相互通讯的被动式射频标签的ID识别码和时序信息，并将信息通过网络上传至地面的服务器。井下巷道宽度通常为2～6m，此定位系统的定位精度可精确到米，为生产管理和矿难救援带来极大便利。由于物联网行业的迅速发展，射频标签的制造成本已经较低，本发明将射频标签非接触式的设置于射频标尺电缆内部，生产工艺简单，制造成本低，现场安装和维修简便。现有的定位方法是在巷道内布置多个阅读器，井下人员随身携带射频卡，由于阅读器无法大量设置，也不能延展定位位置，只能按照阅读器的相互距离估算位置。若要达到与本系统同级的定位精度，必须设置大量的阅读器，不仅技术上难以实现，建设成本也远高于本发明的成本。
附图说明
图1为本发明的示意图。
其中，1.射频标尺电缆，2.被动式射频标签，20.导线，3.主动式射频标签，4.阅读器，5.服务器。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
如图1所述，一种煤矿井下人员定位方法，包括以下步骤：
（1）在煤矿井下有作业人员的巷道内，沿巷道壁敷设射频标尺电缆1，所述射频标尺电缆1的绝缘护套内有一根导线20，导线20上间隔设置有多个被动式射频标签2，其中的每个被动式射频标签2都有唯一固定的ID识别码；所述射频标尺电缆1内部的被动式射频标签2按照一定距离排列，排列间距的大小确定射频标尺电缆1的计量单位及定位精度。射频标尺电缆1、内部的被动式射频标签2与矿图对照即可准确的标示矿井巷道的实际位置。
（2）在射频标尺电缆1的末端设置阅读器4，阅读器4有效传递能量和通讯距离决定射频标尺电缆1的长度，通过合理设计，使阅读器4所连接的射频标尺电缆1能够覆盖所有需要完成定位功能的巷道。阅读器4的间隔距离根据射频标尺电缆1的长度而定。射频标尺电缆1内的导线20与阅读器4连接，阅读器4通过导线（天线）与多个被动式射频标签2的天线互相耦合，向被动式射频标签2提供工作能源和时序，对被动式射频标签2的ID识别码和内存数据进行读取或写入操作；阅读器4同时与矿井网络连接。
（3）入井人员随身携带主动式射频标签3，当其从射频标尺电缆1旁经过，主动式射频标签3与被动式射频标签2处于射频通讯有效距离时，完成无线非接触式的射频识别通讯，阅读器4通过天线耦合，即可读取正在通讯状态的射频标签的ID识别码和时序信息，并通过网络上传；所述主动式射频标签3具有电源。
（4）在地面安装应用程序服务器5，服务器5与阅读器4通过专用或公用网络（总线网络、以太网络等）连接通讯，利用与阅读器4的上下行通讯能力，获取射频标签的ID识别码和时序信息，通过计算分析，结合矿井二维或三维矿图完成人员定位功能，必要时下行向射频标签写入信息，如通知人员撤离信号等。应用程序依据所有通讯状态的射频标签信息，结合阅读器4、射频标尺电缆1、被动式射频标签2在矿井巷道中的标示位置，确定入井人员所携带的主动式射频标签3的实际位置。选择相应时段的射频标签通讯信息，即可确定入井人员的活动轨迹。
所述被动式射频标签2呈圆柱状，长2～4cm，直径为0.3～0.4mm。相邻被动式射频标签2的距离等间距设置为宜，一般为1m～10m，如1m、2m、5m、10m等；间距大小可以根据煤矿井下不同位置所要求的定位精度而定，被动式射频标签2采用无源系统的形式。
此定位方法利用射频标尺电缆1内部起位置标志作用的被动式射频标签2，与入井人员携带的主动式射频标签3，在移动过程中，按设定的射频有效通讯距离，完成无线非接触式的射频识别通讯，从而以固定的被动式射频标签2位置确认移动的主动式射频标签3位置，以达到设计要求的定位精度。
本发明与传统定位方法相比，具有定位精度高（可达米级）、抗干扰性强、建设成本低等优点，尤其适用于矿山井下特殊环境，亦可扩展应用于坑道、隧道、山洞等呈长条状，其它无线定位方式受限，且移动物体（人员、车辆、物资等）需要实时精确定位的环境。
Claims (4)
1.一种煤矿井下人员定位方法，在煤矿井下需要实现人员定位的巷道内，敷设射频标尺电缆，其特征在于，包括以下步骤：
（1）所述射频标尺电缆基带为一根导线，贴近导线等距设置多个被动式射频标签，各被动式射频标签均具有唯一ID识别码；
（2）在井下分布安放多个阅读器，使与其连接的射频标尺电缆能够覆盖矿井需要实现定位功能的所有巷道，所述阅读器包含有高频发送器和接收器、控制单元以及天线，阅读器通过射频标尺电缆内的导线与被动式射频标签的天线互相耦合，向其提供工作能源和时序，对被动式射频标签ID识别码和内存数据进行读取和写入操作，阅读器同时与矿井网络连接；
（3）入井人员随身携带主动式射频标签，当其从射频标尺电缆旁经过，主动式射频标签与被动式射频标签处于射频通讯有效距离时，完成无线非接触式的射频识别通讯，阅读器即可读取正在通讯状态的射频标签的ID识别码和时序信息，并通过网络上传；
（4）地面上安装服务器，服务器与阅读器可双向通讯；服务器从阅读器获取射频标签的ID识别码和时序信息，然后通过计算分析，结合矿井二维或三维矿图完成人员定位功能。
2.根据权利要求1所述的一种煤矿井下人员定位方法，其特征在于：所述被动式射频标签呈圆柱状，直径为0.3～0.4mm。
3.根据权利要求2所述的一种煤矿井下人员定位方法，其特征在于：所述被动式射频标签长2～4cm。
4.根据权利要求1所述的一种煤矿井下人员定位方法，其特征在于：相邻两个被动式射频标签的间隔距离为1m～10m。
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