CN103323813A - 矿井机车信标定位系统及其定位方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种矿井机车信标定位系统，包括工控机、显示器、传输接口箱、信标机和标识器；信标机至少设置2台以上；各信标机分散设置在矿井内；标识器在每辆矿用机车上各设置1台；显示器及传输接口箱均与工控机信号电连接；信标机通过RS485总线与传输接口箱信号电连接；信标机与标识器红外信号电连接；标识器还与信标机RFID信号电连接；标识器与信标机的红外通信距离为3米；定位方法主要包括信标机发送红外方式的位置编码信号、标识器接收后附加本机编码后以RFID信号发送、信标机接收信号并上传、工控机处理信号并显示。本发明结构简单、实现方便、成本较低、定位精确且方便。

Description

矿井机车信标定位系统及其定位方法

技术领域

本发明涉及一种矿井机车信标定位系统和定位方法，具体涉及一种采用信标机的矿井定位系统及定位方法。

背景技术

矿井下运行的无轨胶轮车、有轨电机车等各类矿井机车数量众多，矿井各类机车也是引起矿井事故的重要因素之一。因此，对矿井机车的监测得到了矿业企业普遍的重视，一般都建立起了矿井下机车监测系统，以期实现对矿井下机车的位置监测，为矿井运营管理提供信息化的手段和工具，为保障运输安全、提高运输效率提供信息保障。

矿井机车定位系统采用区域定位的方式或方法时，通常只能检测目标矿井机车所在的区域；目标所在区域通常为五十米到几百米不等，定位精确程度相对不足，较严重地影响矿井精细化管理、运输效率和运输安全。

现有机车定位系统也见采用RFID技术的定位系统，如公布号为CN103029726A、名称为“一种矿井机车精确定位及防撞系统”的中国专利文献，其采用的即为RFID技术的无源电子标签卡。所谓RFID（Radio Frequency IDentification）技术，又称电子标签、无线射频识别，是一种通信技术，可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据。采用RFID技术的有源射频卡作为位置标签时，定位的准确度与区域定位的相似，通常为五十米到几百米不等的区域；采用RFID技术的无源射频卡作为位置标签时，受无源卡极化特性的影响，读卡器天线应与无源卡对准，读取距离5m，设备安装复杂，并且读卡器功耗大、成本高，矿井适应能力差、系统造价高。

发明内容

本发明的目的是：克服现有技术的不足，提供一种结构简单、实现方便、成本较低、定位精确高的采用信标定位技术的矿井机车信标定位系统及其定位方法。

本发明的技术方案是：本发明的矿井机车信标定位系统，其结构特点是：包括工控机、显示器、传输接口箱、信标机和标识器；

上述的信标机至少设置2台以上；各信标机分散设置在矿井内；标识器在每辆矿用机车上各设置1台；

上述的显示器与工控机信号电连接；传输接口箱通过以太网与工控机信号电连接；信标机通过RS485总线与传输接口箱信号电连接；信标机与标识器红外信号电连接；标识器与信标机RFID信号电连接；

上述的标识器与信标机的红外通信距离为3米。

进一步的方案是：上述的信标机包括RFID信号接收单元、总线通信单元和红外发送单元；总线通信单元与RFID信号接收单元信号电连接；信标机通过其总线通信单元经RS485总线与传输接口箱信号电连接。

进一步的方案是：上述的标识器包括红外接收单元、信号处理单元和RFID发送单元；标识器的红外接收单元与信标机的红外发送单元红外信号电连接；标识器的信号处理单元与红外接收单元信号电连接；标识器的RFID发送单元与信号处理单元信号电连接；标识器的RFID发送单元与信标机的RFID信号接收单元无线信号电连接。

一种由上述的矿井机车信标定位系统对矿井机车的定位方法，包括以下步骤：

①各信标机不间断发送带有各自位置编码信息的红外信号；

②各机车上的标识器接收信标机发送的信号后向外发送附加本机编码的位置信息的RFID信号；

③信标机接收机车上的标识器所发的RFID信号并将其通过RS485总线和传输接口箱上传；

④工控机实时接收上传的各矿井机车的位置信息，自动进行车辆信息的数据分析、存储，实时向显示器传输需要显示的信息；并按照设定的条件查询存储的历史数据并输出矿井机车超时、报警的统计报表；

⑤显示器接收工控机传输的信息并进行实时显示。

本发明具有积极的效果：（1）本发明的矿井机车信标定位系统，结构简单、实现方便且成本较低。（2）本发明的矿井机车信标定位系统，对矿井机车的定位精度等同于设定的红外通信距离，能够精确到3米，较之现有技术，定位精度有较大幅度的提高。（3）本发明的定位方法，基本由定位系统自动执行，步骤简洁，方法简练，定位精确，能为矿业企业对矿井机车的管理调度、出现事故时的抢险救灾提供坚实的技术保障手段。

附图说明

图1为本发明的矿井机车信标定位系统的构成示意图；

图2为图1中的信标机的结构框图；

图3为图1中的标识器的结构框图；

图4为本发明的定位方法的流程图。

上述附图中的附图标记如下：

工控机1，显示器2，传输接口箱3，信标机4，RFID信号接收单元41，总线通信单元42，红外发送单元43，标识器5，红外接收单元51，信号处理单元52，RFID发送单元53。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的说明。

（实施例1）

见图1至图3，本实施例的矿井机车信标定位系统，主要由工控机1、显示器2、传输接口箱3、信标机4和标识器5组成。

工控机1、显示器2和传输接口箱3设置在地面的监控中心。工控机1至少设置1台以上，其具体的数量根据实际需要进行相应的设置。工控机1本实施例中优选采用研华IPC-610型工控机。

显示器2与工控机1配套设置。显示器2与工控机1信号电连接。显示器2用于对工控机1传输的相关信息进行实时显示。

传输接口箱3用于信号的转接和传输。传输接口箱3通过以太网与工控机1信号电连接。

信标机4至少设置2台以上，具体数量根据矿井内的实现情况进行相应的设置。各信标机4分散设置在矿井下。信标机4主要由RFID信号接收单元41、总线通信单元42和红外发送单元43组成。信标机4通过其总线通信单元42经RS485总线与传输接口箱3信号电连接。各个信标机4通过红外发送单元43不间断向外发送带有本信标机的位置信息的编码信号；信标机4发送位置编码信号时的红外通信距离限定在3米内。本实施例中，信标机4优选采用型号为KJ650-B的信标机。

标识器5在每辆矿井机车上各安装设置1台。标识器5主要由红外接收单元51、信号处理单元52和RFID发送单元53组成。标识器5的红外接收单元51用于和信标机4进行红外信号通信，标识器5的红外接收单元51与信标机4的红外发送单元43的红外通信距离限定在3米内。因此，对矿井机车的定位精度即为3米内。标识器5的红外接收单元51接收信标机4发送的位置信息编码信号并传输给信号处理单元52，信号处理单元52将接收的信号附加本机车的编码后由RFID发送单元53将信号发出；标识器5的RFID发送单元53用于和信标机4的RFID信号接收单元41进行无线通信，将带有矿井机车位置信息和机车编码的混合信号无线发送给信标机4；该信号经信标机4的总线通信单元42、RS485总线以及传输接口箱和以太网最终将矿井机车位置信息传输给工控机1。

工控机1实时获取各矿井机车的位置信息后，自动进行车辆数据分析、存储，并向显示器2传输相应信息，通过显示器2实时展示矿井机车的相关信息；工控机1能够按照设定条件查询存储的历史数据，并输出矿井机车超时、报警的统计报表。

本实施例的矿井机车信标定位系统的定位方法，主要包括以下步骤：

①各信标机4不间断发送带有各自位置编码信息的红外信号；

②各机车上的标识器5接收信标机4发送的红外信号后向外发送附加本机编码的位置信息的RFID信号；

③信标机4接收机车上的标识器5所发的无线信号并将其通过RS485总线和传输接口箱3上传；

④工控机1实时接收上传的各矿井机车的位置信息，自动进行车辆信息的数据分析、存储，实时向显示器2传输需要显示的信息；按照设定的条件查询存储的历史数据并输出矿井机车超时、报警的统计报表；

⑤显示器2接收工控机1传输的信息并进行实时显示。

综上所述，本实施例的矿井机车信标定位系统，结构简单、实现方便且成本较低；对矿井机车的定位精确到3米的范围内，较之现有技术，定位精度有较大幅度的提高；本实施例的定位方法，基本由定位系统自动执行，步骤简洁，方法简练，定位精确，能为矿业企业对矿井机车的管理调度、出现事故时的抢险救灾提供坚实的技术保障手段。

以上实施例是对本发明的具体实施方式的说明，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变换和变化而得到相对应的等同的技术方案，因此所有等同的技术方案均应该归入本发明的专利保护范围。

Claims (4)

1.一种矿井机车信标定位系统，其特征在于：包括工控机（1）、显示器（2）、传输接口箱（3）、信标机（4）和标识器（5）；

所述的信标机至少设置2台以上；各信标机（4）分散设置在矿井内；标识器（5）在每辆矿用机车上各设置1台；

所述的显示器（2）与工控机（1）信号电连接；传输接口箱（3）通过以太网与工控机（1）信号电连接；信标机（4）通过RS485总线与传输接口箱（3）信号电连接；信标机（4）与标识器（5）红外信号电连接；标识器（5）与信标机（4）RFID信号电连接；

所述的标识器（5）与信标机（4）的红外通信距离为3米。

2.根据权利要求1所述的矿井机车信标定位系统，其特征在于：所述的信标机（4）包括RFID信号接收单元（41）、总线通信单元（42）和红外发送单元（43）；总线通信单元（42）与RFID信号接收单元（41）信号电连接；信标机（4）通过其总线通信单元（42）经RS485总线与传输接口箱（3）信号电连接。

3.根据权利要求2所述的矿井机车信标定位系统，其特征在于：所述的标识器（5）包括红外接收单元（51）、信号处理单元（52）和RFID发送单元（53）；标识器（5）的红外接收单元（51）与信标机（4）的红外发送单元（43）红外信号电连接；标识器（5）的信号处理单元（52）与红外接收单元（51）信号电连接；标识器（5）的RFID发送单元（53）与信号处理单元（52）信号电连接；标识器（5）的RFID发送单元（53）与信标机（4）的RFID信号接收单元（41）无线信号电连接。

4.一种由权利1到3任一所述的矿井机车信标定位系统对矿井机车的定位方法，其特征在于：包括以下步骤：

①各信标机（4）不间断发送带有各自位置编码信息的红外信号；

②各机车上的标识器（5）接收信标机（4）发送的信号后向外发送附加本机编码的位置信息的RFID信号；

③信标机（4）接收机车上的标识器（5）所发的RFID信号并将其通过RS485总线和传输接口箱（3）上传；

④工控机（1）实时接收上传的各矿井机车的位置信息，自动进行车辆信息的数据分析、存储，实时向显示器（2）传输需要显示的信息；并按照设定的条件查询存储的历史数据并输出矿井机车超时、报警的统计报表；

⑤显示器（2）接收工控机（1）传输的信息并进行实时显示。

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