CN108093475A - 一种矿井人员定位装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种矿井人员定位装置及方法，其装置包括至少两个第一定位标签、第二定位标签和远端控制器；至少两个第一定位标签等距离设置在矿井巷道墙壁上，第二定位标签设置在工作人员工作服上，远端控制器设置在矿井外的远端监控中心，至少两个第一定位标签、第二定位标签和远端控制器顺次无线连接。本发明的定位装置只需要工作人员佩戴第二定位标签在矿井下工作，远端控制器就可以计算出工作人员的位置，远端监控中心根据所述工作人员的位置就可以判断开采是否过界，不需要专业人员进行人工测量，且成本较低。

Description

一种矿井人员定位装置及方法

技术领域

本发明涉及矿井无线定位领域，尤其涉及一种矿井人员定位装置及方法。

背景技术

由于矿山的开采都是在地下进行，很难对开采的越界行为作出及时有效的判定，现有检测主要靠人工手段。专业人员利用专业仪器到矿井中进行测量，查看开采部分是否越界，这种手段效率低，且测量一次的成本需要十万元。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种矿井人员定位装置及方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种矿井人员定位装置，

包括至少两个第一定位标签、第二定位标签和远端控制器；至少两个第一定位标签等距离设置在矿井巷道墙壁上，第二定位标签设置在工作人员工作人员工作服上，远端控制器设置在矿井外的远端监控中心，至少两个第一定位标签、第二定位标签和远端控制器顺次无线连接；

第二定位标签用于接收至少两个第一定位标签中的一个或多个第一定位标签分别发送的识别信息，其中识别信息包括与第一定位标签对应的第一定位标签识别码；

第二定位标签还用于获取接收识别信息时的接收信号强度指示值；

第二定位标签还用于将与第二定位标签对应的第二定位标签识别码、一个或多个第一定位标签识别码，以及一个或者多个接收信号强度指示值发送至远端控制器；

远端控制器用于根据第二定位标签识别码、一个或多个第一定位标签识别码，以及一个或者多个接收信号强度指示值，确定工作人员的位置。

本发明的有益效果是：本发明的定位装置在矿井巷道设置至少两个第一定位标签，工作人员佩戴第二定位标签在矿井下工作，第二定位标签接收至少一个第一定位标签发送的第一定位标签识别码，并计算接收信号强度指示值后，将至少一个接收信号强度指示值、至少一个第一定位标签识别码和第二定位标签识别码发送到远端控制器，以计算工作人员的位置，远端监控中心根据远端控制器计算的工作人员的位置就可以判断开采是否过界，不需要专业人员进行人工测量，且成本较低。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进：

进一步：定位装置还包括网关，至少一个第二定位标签和远端控制器之间通过网关无线连接；第二定位标签通过网关将第二定位标签识别码、一个或多个第一定位标签识别码，以及一个或者多个接收信号强度指示值发送至远端控制器。

上述进一步方案是有益效果为：通过网关可在不同的网络环境下实现第二定位标签与远端控制器的无线连接，以将第二定位标签发送的至少一个第一定位标签识别码、接收信号强度指示值和第二定位标签识别码传到远端控制器。

进一步：远端控制器具体用于：

将一个或者多个第一定位标签识别码分别与预存储的标签信息进行匹配，获取一个或多个第一定位标签的位置信息，其中预存储的标签信息包括所有第一定位标签位置和第一定位标签识别码之间的映射关系表；

根据一个或多个第一定位标签的位置信息、一个或者多个接收信号强度指示值以及第二定位标签识别码确定工作人员的位置。

上述进一步方案的有益效果为：远端控制器可以根据第一定位标签识别码获取第一定位标签的位置，并进一步根据至少一个第一定位标签的位置、至少一个接收信号强度指示值和第二定位标签识别码计算出工作人员的位置。

进一步：远端控制器具体用于：

将一个或多个第一定位标签的位置信息以及一个或者多个接收信号强度指示值以及第二定位标签识别码代入基于接收信号强度指示测距的定位算法中，获取工作人员的位置。

上述进一步方案的有益效果为：远端控制器以一个或多个第一定位标签的位置信息、一个或者多个接收信号强度指示值以及第二定位标签识别码参数，利用基于接收信号强度指示测距的定位算法计算得到工作人员的位置。

进一步：预先存储的标签信息还包括第二定位标签识别码与工作人员信息的一一映射关系表；

当确定工作人员当前位置已经超出预设矿井范围时，根据第二定位标签识别码，从第二定位标签识别码与工作人员信息的一一映射关系表中获取工作人员的信息；

根据工作人员的信息向工作人员发出告警信息。

上述进一步方案的有益效果为：远端控制器可以在工作人员开采越界时从第二定位标签识别码与工作人员信息的一一映射关系表中获取工作人员的姓名或者联系方式信息，以向工作人员发出警告信息。

本发明还提供一种矿井人员定位方法，矿井人员定位方法包括如下步骤：

步骤1：第二定位标签接收至少两个第一定位标签中的一个或者多个第一定位标签分别发送的识别信息，其中识别信息包括与第一定位标签对应的第一定位标签识别码；

步骤2：第二定位标签获取接收识别信息时的接收信号强度指示值；

步骤3：第二定位标签将与第二定位标签对应的第二定位标签识别码、一个或者多个第一定位标签识别码，以及一个或者多个接收信号强度指示值发送至远端控制器；

步骤4：远端控制器根据第二定位标签识别码、一个或者多个第一定位标签识别码，以及一个或者多个接收信号强度指示值，确定工作人员的位置。

本发明的有益效果为：本发明的定位方法，在矿井巷道设置至少两个第一定位标签，工作人员佩戴第二定位标签在矿井下工作，第二定位标签接收至少一个第一定位标签发送的第一定位标签识别码，并计算接收信号强度指示值后将至少一个接收信号强度指示值、至少一个第一定位标签识别码和第二定位标签识别码发送到远端控制器，以计算工作人员的位置，远端监控中心根据远端控制器计算出的工作人员的位置就可以判断开采是否过界，不需要专业人员进行人工测量，且成本较低。

进一步：步骤2中，第二定位标签通过网关将第二定位标签识别码、一个或者多个第一定位标签识别码、以及一个或者多个接收信号强度指示值发送至远端控制器。

上述进一步方案的有益效果为：通过网关可在不同的网络环境下实现第二定位标签与远端控制器的无线连接，以将第二定位标签发送的至少一个第一定位标签识别码、接收信号强度指示值和第二定位标签识别码传到远端控制器。

进一步：步骤3的具体实现为：

步骤31：将一个或者多个第一定位标签识别码分别与预存储的标签信息进行匹配，获取一个或多个第一定位标签的位置信息，其中预存储的标签信息包括所有第一定位标签位置和第一定位标签识别码之间的映射关系表；

步骤32：根据一个或多个第一定位标签的位置信息、一个或者多个接收信号强度指示值以及第二定位标签识别码确定工作人员的位置。

上述进一步方案的有益效果为：远端控制器可以根据第一定位标签识别码获取第一定位标签的位置，并进一步根据至少一个第一定位标签的位置、至少一个接收信号强度指示值和第二定位标签识别码计算出工作人员的位置。

进一步：步骤32的具体实现为：

将一个或多个第一定位标签的位置信息、一个或者多个接收信号强度指示值以及第二定位标签识别码代入基于接收信号强度指示测距的定位算法中，获取工作人员的位置。

上述进一步方案对有益效果为：远端控制器以一个或多个第一定位标签的位置信息、一个或者多个接收信号强度指示值以及第二定位标签识别码参数，利用基于接收信号强度指示测距的定位算法计算得到工作人员的位置。

进一步：预先存储的标签信息还包括第二定位标签识别码与工作人员信息的一一映射关系；

当确定工作人员当前位置已经超出预设矿井范围时，根据第二定位标签识别码，从第二定位标签识别码与工作人员信息的一一映射关系表中获取工作人员的信息；

根据工作人员的信息向工作人员发出告警信息。

上述进一步方案对有益效果为：远端控制器可以在工作人员开采越界时从第二定位标签识别码与工作人员信息的一一映射关系表中获取工作人员的姓名或者联系方式信息，以向工作人员发出警告。

附图说明

图1为本发明的矿井人员定位装置的结构示意图；

图2为本发明的矿井人员定位方法的流程示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1所示，一种矿井人员定位装置，包括至少两个第一定位标签、第二定位标签和远端控制器；至少两个第一定位标签等距离设置在矿井巷道墙壁上，第二定位标签设置在工作人员工作服上，远端控制器设置在矿井外的远端监控中心，至少两个第一定位标签、第二定位标签和远端控制器顺次无线连接；

第二定位标签用于接收至少两个第一定位标签中的一个或多个第一定位标签分别发送的识别信息，其中识别信息包括与第一定位标签对应的第一定位标签识别码；

第二定位标签还用于获取接收识别信息时的接收信号强度指示值；

第二定位标签还用于将与第二定位标签对应的第二定位标签识别码、一个或多个第一定位标签识别码，以及一个或者多个接收信号强度指示值发送至远端控制器；

远端控制器用于根据第二定位标签识别码、一个或多个第一定位标签识别码，以及一个或者多个接收信号强度指示值，确定工作人员的位置。

在实际中，第一定位标签从井口开始沿主平垌布置，每隔第一预设距离(例如8米)设置一个点位，每个第一定位标签信号覆盖范围有限，但是所有的第一定位标签信号覆盖整个巷道。第一定位标签每隔一定时间发送定位标签识别码，当有工作人员携带第二定位标签下矿时，不断接收一定范围内的至少一个第一定位标签发送的定位标签识别码，并计算接收信号强度指示值后将与第二定位标签识别码、至少一个第一定位标签识别码和至少一个接收信号强度指示值发送给远端控制器进行计算，从而得到工作人员的位置。

本发明的定位装置只需要工作人员佩戴第二定位标签在矿井下工作，远端控制器就可以计算出工作人员的位置，远端监控中心根据工作人员的位置就可以判断开采是否过界，不需要专业人员进行人工测量，且成本较低。

本实施例中，定位装置还包括网关，网关设置在巷道墙壁上，至少一个第二定位标签和远端控制器之间通过网关无线连接；第二定位标签通过网关将第二定位标签识别码、一个或多个第一定位标签识别码，以及一个或者多个接收信号强度指示值发送至远端控制器。

在实际中，第一定位标签采用Jmark-T6409智能标签。Jmark-T6409智能标签通过蓝牙将第一定位标签识别码向外发送。且Jmark-T6409智能标签尺寸小，成本低，发射间隔可调节，且采用3M胶粘贴方式安装，安装简单。

第二定位标签采用蓝牙扫描终端，蓝牙扫描终端的识别码即为第二定位标签识别码。蓝牙扫描终端支持蓝牙扫描功能，可以实现对固定安装的第一定位标签进行扫描计算，可同时接收多个第一定位标签发送的第一定位标签识别码并计算接收信号强度指示值，且可以支持Jura通信功能，可以将第二定位标签识别码、至少一个第一定位标签发送的定位标签识别码和至少一个信号接收强度指示值通过Jura网络发送给网关。

网关采用Jmark-TG6509智能网关，设置在距离井口第二预设距离(例如72米)的位置，与远端监控中心以4G/RJ45外部公共网络连接。Jmark-TG6509具有Jura网络数据的汇聚功能，且具有8路上行通道，支持同时接收8个第二定位标签发送的数据，大大的提高了第二定位标签数据上传的实时性。

本实施例中，远端控制器，具体用于：

将一个或者多个第一定位标签识别码分别与预存储的标签信息进行匹配，获取一个或多个第一定位标签的位置信息，其中预存储的标签信息包括所有第一定位标签位置和第一定位标签识别码之间的映射关系表；

根据一个或多个第一定位标签的位置信息、一个或者多个接收信号强度指示值以及第二定位标签识别码确定工作人员的位置。

远端控制器可以根据第一定位标签识别码获取第一定位标签的位置，并进一步根据计算出工作人员的位置。

本实施例中，远端控制器具体用于：

将一个或多个第一定位标签的位置信息以及一个或者多个接收信号强度指示值以及第二定位标签识别码代入基接收信号强度指示测距的定位算法中，获取述工作人员的位置。

具体地，基于接收信号强度测距的定位算法是结合接收信号强度指示测距和多点定位的现有定位技术，通过接收信号强度指示测距原理将接收信号强度指示值转变为第一定位标签与第二定位标签的距离，并利用多点定位原理，根据第二定位标签识别码、至少一个第一定位标签的位置和至少一个第一定位标签与第二定位标签的距离确定工作人员的位置。当第二定位标签接收到一个第一定位标签发送的数据时，根据第二定位标签与这个第一定位标签的距离和这第一定位标签的位置，只能得到第二定位标签的所在区域范围；当第二定位标签接收到两个第一定位标签发送的数据时，根据第二定位标签与两个第一定位标签的距离和两个第一定位标签的位置，可计算出两个可能的位置，此时根据矿井巷道的范围可排除一个可能的位置，从而得到工作人员的确切位置；当第二定位标签接收到至少三个第一定位标签发送的数据时，可任意提取三个定位标签，根据第二定位标签与三个第一定位标签的距离和三个第一定位标签的位置，可唯一确定工作人员的位置。

本实施例中，预先存储的标签信息还包括第二定位标签识别码与工作人员信息的一一映射关系表；

当确定工作人员当前位置已经超出预设矿井范围时，根据第二定位标签识别码，从第二定位标签识别码与工作人员信息的一一映射关系表中获取工作人员的信息；

根据工作人员的信息向工作人员发出告警信息。

在实际中，远端控制器还可以与手机等移动设备连接，第二定位标签的使用者信息包括工作人员的工号，姓名和手机号码，当工作人员的位置越界，远端控制器可根据手机号码向工作人员发短信以提醒工作人员。不需专业人员带着专业仪器下矿人工测量，来判断开采是否过界，节约了人力与物力。

如图2所示，本发明还提供一种矿井人员定位方法，包括如下步骤：

步骤1：第二定位标签接收至少两个第一定位标签中的一个或者多个第一定位标签分别发送的识别信息，其中识别信息包括与第一定位标签对应的第一定位标签识别码；

步骤2：第二定位标签获取接收识别信息时的接收信号强度指示值；

步骤3：第二定位标签将与第二定位标签对应的第二定位标签识别码、一个或者多个第一定位标签识别码，以及一个或者多个接收信号强度指示值发送至远端控制器；

步骤4：远端控制器根据第二定位标签识别码、一个或者多个第一定位标签识别码，以及一个或者多个接收信号强度指示值，确定工作人员的位置。

在实际中，第一定位标签从井口开始沿主平垌布置，每隔第一预设距离(例如8米)设置一个点位，每个第一定位标签信号覆盖范围有限，但是所有的第一定位标签信号覆盖整个巷道。第一定位标签每隔一定时间发送第一定位标签识别码，当有工作人员携带第二定位标签下矿时，不断接收一定范围内的至少一个第一定位标签发送的定位标签识别码，并计算接收信号强度指示值后将第二定位标签识别码，至少一个第一定位标签识别码和至少一个接收信号强度指示值发送给远端控制器进行计算，从而得到工作人员的位置。

本发明的定位方法只需要工作人员佩戴第二定位标签在矿井下工作，远端控制器就可以计算出工作人员的位置，远端监控中心根据工作人员的位置就可以判断开采是否过界，不需要专业人员进行人工测量，且成本较低。

本实施例中，步骤2中，第二定位标签通过网关将第二定位标签识别码、一个或者多个第一定位标签识别码、以及一个或者多个接收信号强度指示值发送至远端控制器。

在实际中，第一定位标签采用Jmark-T6409智能标签。Jmark-T6409智能标签通过蓝牙将第一定位标签识别码向外发送。且Jmark-T6409智能标签尺寸小，成本低，发射间隔可调节，且采用3M胶粘贴方式安装，安装简单。

第二定位标签采用蓝牙扫描终端，蓝牙扫描终端的识别码即为第二定位标签识别码。蓝牙扫描终端支持蓝牙扫描功能，可以实现对固定安装的第一定位标签进行扫描计算，可同时接收多个第一定位标签发送的第一定位标签识别码。并计算接收信号强度指示值，且可以支持Jura通信功能，可以将第二定位标签识别码、至少一个第一定位标签发送的至少一个第一定位标签识别码和至少一个信号接收强度指示值通过Jura网络发送给网关。

网关采用Jmark-TG6509智能网关，设置在距离井口第二预设距离(例如72米)的位置，与远端监控中心以4G/RJ45外部公共网络连接。Jmark-TG6509具有Jura网络数据的汇聚功能，且具有8路上行通道，支持同时接收8个第二定位标签发送的数据，大大的提高了第二定位标签数据上传的实时性。

本实施例中，步骤3的具体实现为：

步骤31：将一个或者多个第一定位标签识别码分别与预存储的标签信息进行匹配，获取一个或多个第一定位标签的位置信息，其中预存储的标签信息包括所有第一定位标签位置和第一定位标签识别码之间的映射关系表；

步骤32：根据一个或多个第一定位标签的位置信息、一个或者多个接收信号强度指示值以及第二定位标签识别码确定工作人员的位置。

远端控制器可以根据第一定位标签识别码获取第一定位标签的位置，并进一步根据计算出工作人员的位置。

本实施例中，步骤32的具体实现为：

将一个或多个第一定位标签的位置信息、一个或者多个接收信号强度指示值以及第二定位标签识别码代入基于接收信号强度指示测距的定位算法中，获取工作人员的位置。

具体地，基于接收信号强度测距的定位算法是结合接收信号强度指示测距和多点定位的现有定位技术，通过接收信号强度指示测距原理将接收信号强度指示值转变为第一定位标签与第二定位标签的距离，并利用多点定位原理，根据第二定位标签识别码、至少一个第一定位标签的位置和至少一个第一定位标签与第二定位标签的距离确定工作人员的位置。当第二定位标签接收到一个第一定位标签发送的数据时，根据第二定位标签与这个第一定位标签的距离和这第一定位标签的位置，只能得到第二定位标签的所在区域范围；当第二定位标签接收到两个第一定位标签发送的数据时，根据第二定位标签与两个第一定位标签的距离和两个定位标签的位置，可计算出两个可能的位置，此时根据矿井巷道的范围可排除一个可能的位置，从而得到工作人员的确切位置；当第二定位标签接收到至少三个第一定位标签发送的数据时，可任意提取三个第一定位标签，根据第二定位标签与三个第一定位标签的距离和三个第一定位标签的位置，可唯一确定工作人员的位置。

本实施例中，预先存储的标签信息还包括第二定位标签识别码与工作人员信息的一一映射关系；

当确定工作人员当前位置已经超出预设矿井范围时，根据第二定位标签识别码，从第二定位标签识别码与工作人员信息的一一映射关系表中获取工作人员的信息；

根据工作人员的信息向工作人员发出告警信息。

在实际中，远端控制器还可以与手机等移动设备连接，第二定位标签的使用者信息包括工作人员的工号，姓名和手机号码，当工作人员的位置越界，远端控制器可根据手机号码向工作人员发短信以提醒工作人员。不需专业人员带着专业仪器下矿人工测量，来判断开采是否过界，节约了人力与物力。

以上仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种矿井人员定位装置，其特征在于，包括至少两个第一定位标签、第二定位标签和远端控制器；所述至少两个第一定位标签等距离设置在矿井巷道墙壁上，所述第二定位标签设置在工作人员工作服上，所述远端控制器设置在矿井外的远端监控中心，所述至少两个第一定位标签、第二定位标签和远端控制器顺次无线连接；

所述第二定位标签用于接收至少两个第一定位标签中的一个或多个第一定位标签分别发送的识别信息，其中所述识别信息包括与所述第一定位标签对应的第一定位标签识别码；

所述第二定位标签还用于获取接收所述识别信息时的接收信号强度指示值；

所述第二定位标签还用于将与所述第二定位标签对应的第二定位标签识别码、一个或多个第一定位标签识别码，以及一个或者多个接收信号强度指示值发送至所述远端控制器；

所述远端控制器用于根据所述第二定位标签识别码、一个或多个第一定位标签识别码，以及一个或者多个接收信号强度指示值，确定所述工作人员的位置。

2.根据权利要求1所述的矿井人员定位装置，其特征在于，所述定位装置还包括网关，所述网关设置在巷道墙壁上，所述至少一个第二定位标签和远端控制器之间通过所述网关无线连接；所述第二定位标签通过所述网关将所述第二定位标签识别码、一个或多个第一定位标签识别码，以及一个或者多个接收信号强度指示值发送至所述远端控制器。

3.根据权利要求1所述的矿井人员定位装置，其特征在于，所述远端控制器，具体用于：

将所述一个或者多个第一定位标签识别码分别与预存储的标签信息进行匹配，获取所述一个或多个第一定位标签的位置信息，其中所述预存储的标签信息包括所有第一定位标签位置和第一定位标签识别码之间的映射关系表；

根据所述一个或多个第一定位标签的位置信息、所述一个或者多个接收信号强度指示值以及所述第二定位标签识别码确定所述工作人员的位置。

4.根据权利要求3所述的矿井人员定位装置，其特征在于，所述远端控制器具体用于：

将所述一个或多个第一定位标签的位置信息以及所述一个或者多个接收信号强度指示值以及所述第二定位标签识别码代入基接收信号强度指示测距的定位算法中，获取所述述工作人员的位置。

5.根据权利要求1-4任一项所述的矿井人员定位装置，其特征在于，所述预先存储的标签信息还包括所述第二定位标签识别码与工作人员信息的一一映射关系表；

当确定所述工作人员当前位置已经超出预设矿井范围时，根据所述第二定位标签识别码，从所述第二定位标签识别码与工作人员信息的一一映射关系表中获取所述工作人员的信息；

根据所述工作人员的信息向所述工作人员发出告警信息。

6.一种矿井人员定位方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

步骤1：第二定位标签接收至少两个第一定位标签中的一个或者多个第一定位标签分别发送的识别信息，其中所述识别信息包括与所述第一定位标签对应的第一定位标签识别码；

步骤2：所述第二定位标签获取接收所述识别信息时的接收信号强度指示值；

步骤3：所述第二定位标签将与所述第二定位标签对应的第二定位标签识别码、一个或者多个第一定位标签识别码，以及一个或者多个接收信号强度指示值发送至所述远端控制器；

步骤4：所述远端控制器根据所述第二定位标签识别码、一个或者多个第一定位标签识别码，以及一个或者多个接收信号强度指示值，确定所述工作人员的位置。

7.根据权利要求6所述的矿井人员定位方法，其特征在于，所述步骤2中，所述第二定位标签通过网关将所述第二定位标签识别码、一个或者多个第一定位标签识别码、以及一个或者多个接收信号强度指示值发送至所述远端控制器。

8.根据权利要求6所述的矿井人员定位方法，其特征在于，所述步骤3的具体实现为：

步骤31：将所述一个或者多个第一定位标签识别码分别与预存储的标签信息进行匹配，获取所述一个或多个第一定位标签的位置信息，其中所述预存储的标签信息包括所有第一定位标签位置和第一定位标签识别码之间的映射关系表；

步骤32：根据所述一个或多个第一定位标签的位置信息、所述一个或者多个接收信号强度指示值以及所述第二定位标签识别码确定所述工作人员的位置。

9.根据权利要求8所述的矿井人员定位方法，其特征在于，所述步骤32的具体实现为：

将所述所述一个或多个第一定位标签的位置信息、所述一个或者多个接收信号强度指示值以及所述第二定位标签识别码代入基于接收信号强度指示测距的定位算法中，获取所述工作人员的位置。

10.根据权利要求6至9任一项所述的矿井人员定位方法，其特征在于，所述预先存储的标签信息还包括所述第二定位标签识别码与工作人员信息的一一映射关系；

当确定所述工作人员当前位置已经超出预设矿井范围时，根据所述第二定位标签识别码，从所述第二定位标签识别码与工作人员信息的一一映射关系表中获取所述工作人员的信息；

根据所述工作人员的信息向所述工作人员发出告警信息。