CN103161508A - 基于无线数据传输网络的井下定位系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了矿山安全监控技术领域的一种基于Zigbee的TOF技术的无线数据传输网络的井下定位系统。包括人员定位卡、定位系统模块、网络传输模块、中央处理模块和R485通信线，所述的网络传输模块为Zigbee的TOF通信模块，所述的人员定位卡包括人机接口模块、通信模块、主控制模块和生命体征监测模块，定位系统模块由定位分系统模块和定位主系统模块组成，所述的定位系统模块接收人员定位卡信号源信息，并通过R485通信线连接网络传输模块，所述网络传输模块通过光纤环网把信息传输给中央处理模块。本发明与现有技术相比具有人员定位精度高、提高管理水平和工作效率等优点。
Description
技术领域
本发明涉及矿山安全监控技术领域，特别是涉及一种基于Zigbee的TOF技术的无线数据传输网络的井下定位系统。
技术背景
采掘业是国家的基础产业，一直以来，由于矿井的井下工作存在地质环境复杂，且有各种有害气体和不明水体逸出的情况发生，随着科学技术的进步，虽然设置了多种探测系统和监控系统，但矿井的恶性事故仍然不断发生，严重威胁着井下作业人员的安全。而井下作业人员的流动性大，工作环境复杂,一旦意外事故发生，每个人所处的具体位置都很难确定，常常会延误营救的最佳时机，造成严重后果，按照国家安监总局的要求，井下作业人员同时达到30人以上的矿山企业必须建设井下定位系统、监测监控系统、通信联络系统、压风自救系统、供水施救系统和紧急避险系统这六大系统，井下定位系统是六大系统当中优先要建设的系统之一，井下定位系统是解决目前矿井下方作业人员具体位置，为矿井事前预警和事后自救提供精确人员位置数据，为事故发生后赢得抢救时间，也是物联网感知矿山当中的重要一环，目前市场应用于井下的人员定位系统主要采用Zigbee技术的RSSI(接收信号强度指示)原理来进行井下人员的定位，此定位技术误差范围大，对于煤矿和非煤矿山井下作业面不同，其误差范围在20-100米，在定位上只能达到区域定位的功能，这样井下一旦出现事故，只能确定井下遇险人员在某一区域，延误了抢险时间。而Zigbee的TOF（信号飞行时间）技术原理应用到了井下人员定位中实现了井下作业人员的精确定位。根据井下作业面的不同，定位误差范围在1-3米。增强了井下定位的精确度，节省了救援时间，从而能够及时挽救遇难者的生命。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种基于Zigbee的TOF技术的无线数据传输网络的井下定位系统，其特点是能够准确的定位井下工作人员的位置坐标，并实时传输有效可靠的定位信息到井上的管理中心。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种基于无线数据传输网络的井下定位系统，包括人员定位卡、定位系统模块、网络输模块、中央处理模块和R485通信线，所述的定位系统模块接收人员定位卡信号源信息，并通过R485通信线连接网络传输模块，所述网络传输模块通过光纤环网把信息传输给中央处理模块，其特征在于：所述的网络传输模块为Zigbee的TOF通信模块，所述的人员定位卡包括人机接口模块、通信模块、主控制模块和生命体征监测模块，定位系统模块由定位分系统模块和定位主系统模块组成，所述的生命体征监测模块包含体温监测模块和振动监测模块，其目的是用于测量井下人员的生命特征，实时通过定位传输设备向监测人员提供井下工作人员的体征信息；所述的人机接口模块设有人体感应器；所述的定位系统模块置于矿井内部，将定位系统模块放入矿井内部，有效的布置信号覆盖区域，让井下工作人员随时处于信号侦测范围；中央处理模块由计算机、服务器、网络设备及运行与计算机服务器的软件组成，利用PC机的信息定位管理软件实时的将井下人员的具体位置坐标显示出来，并方便井上管理人员随时监控井下的情况。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
1.人员定位精度高；
2.提高管理水平和工作效率。
附图说明
图1无线数据传输网络的井下定位系统原理图；
图2带生命体征监测传输功能的人员定位卡原理图。
图中：人员定位卡1、定位分系统模块2、R485通信线3，定位主系统模块4、网络传输模块5、中央处理模块6、通信模块8、主控制模块9，生命体征监测模块10，人体感应器11，电源12，臂带13。
具体实施方式
下面将结合附图和实施例对本发明的内容作进一步的的详细描述。
如图1所示的无线数据传输网络的井下定位系统，包括人员定位卡1、定位系统模块、、网络传输模块5、中央处理模块6和R485通信线3，所述的网络传输模块为Zigbee的TOF通信模块，所述的人员定位卡设包括人机接口模块、通信模块、主控制模块和生命体征监测模块，定位系统模块由定位分系统模块2和定位主系统模块4组成，所述的定位系统模块接收人员定位卡信号源信息，并通过R485通信线3连接网络传输模块，所述网络传输模块通过光纤环网把信息传输给中央处理模块6。
为了真正意上达到上述的智能调整，还需要有相应的方法进行配合，以及相应的计算公式与之相适应。
一种用于权利要求1所述的基于Zigbee的TOF技术原理的井下定位系统应用方法，包括以下步骤：
A、利以无线Zigbee模块获得相关真实参考信息。
B、CPU控制模块获得相关测量信息；
所述的Zigbee模块是一种无线通讯模块，并和CPU控制模块连接，实时处理、采集和发送工作人员的坐标信号，在B步骤中，CPU控制模块获得相关测量信息是指：工作人员的生命体征状态数据，以及通过测量计算的定位距离值。
C、将A步骤的信息与B步骤的信息相对比，计算出节点间的距离；
在C步骤中形成节点间距离的计算方法是： 在T OF 测距时，本地节点A 向远程节点B 发送一个数据包，当B 节点收到数据包时，会自动发送一个确认来响应这个数据包。节点A测量出从发送数据包到接收确认的时间,这段消耗总时间记为TT OT 时间; B 记录了B 从收到数据包到B 回应确认消息的这个时间段的时间，记为TT AT 。用T TOT 总时间减去周转时间TT AT 就是双方的数据包在飞行中度过的往返时间，记为TRTT 时间。假定在每个方向发生的飞行时间TTO F 等于50% 的往返时间，如式所示：TTOF=TRTT/2=(TTOT-TTAT)/2
当计算出TT OF 后，根据D = T c( T 代表T TOF ; c 代表光速，为3×108 ms- 1 ) 可以计算出节点间的距离。
D、利用光纤环网将数据传输给传输分站，并由传输分站发送至主处理PC机。
E、重复A到D步。
Claims (5)
1.一种基于无线数据传输网络的井下定位系统，包括人员定位卡、定位系统模块、网络传输模块、中央处理模块和R485通信线，所述的定位系统模块接收人员定位卡信号源信息，并通过R485通信线连接网络传输模块，所述网络传输模块通过光纤环网把信息传输给中央处理模块，其特征在于：所述的网络传输模块为Zigbee的TOF通信模块，所述的人员定位卡包括人机接口模块、通信模块、主控制模块和生命体征监测模块，定位系统模块由定位分系统模块和定位主系统模块组成。
2.根据权利要求1所述的一种基于无线数据传输网络的井下定位系统，其特征在于：所述的生命体征监测模块包括体温监测模块和振动监测模块。
3.根据权利要求1所述的一种基于无线数据传输网络的井下定位系统，其特征在于：所述的人机接口模块设有人体感应器。
4.根据权利要求1所述的一种基于无线数据传输网络的井下定位系统，其特征在于：所述的定位系统模块置于矿井内部。
5.根据权利要求1所述的一种基于无线数据传输网络的井下定位系统，其特征在于：中央处理模块由计算机、服务器、网络设备及运行与计算机服务器的软件组成。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN201310059200XA CN103161508A (zh) | 2013-02-26 | 2013-02-26 | 基于无线数据传输网络的井下定位系统 |
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| CN201310059200XA CN103161508A (zh) | 2013-02-26 | 2013-02-26 | 基于无线数据传输网络的井下定位系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN103161508A true CN103161508A (zh) | 2013-06-19 |
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ID=48585003
Family Applications (1)
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| CN201310059200XA Pending CN103161508A (zh) | 2013-02-26 | 2013-02-26 | 基于无线数据传输网络的井下定位系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN103161508A (zh) |
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2013
- 2013-02-26 CN CN201310059200XA patent/CN103161508A/zh active Pending
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