CN106897644A - 一种基于gis系统的矿山人机定位系统 - Google Patents
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Abstract
一种基于GIS系统的矿山人机定位系统，包括有置于矿井下的信息采集系统和置于矿井上的信息传输监测系统，信息传输监测系统包括有主控板、光纤交换机和控制台，控制台设有GIS系统；信息采集系统具有若干个信息采集单元，信息采集单元由不多于200个安装在作业人员或机器上的识别卡和一个读卡器以及zigbee组网传输系统组成，每个信息采集单元将采集到的信息发送给主控板，主控板通过光纤交换机将信息传输给控制台，控制台在矿井下发生突发事故时发布控制指令，控制相应的识别卡发出声光报警指示；本发明采用zigbee通讯技术，信息传输稳定，效率高，实现了对作业人员或机器的精确定位，确保了矿井下作业安全。
Description
技术领域
本发明涉及一种定位系统，尤其是一种基于GIS系统的矿山人机定位系统。
背景技术
当下，国内矿山事故频频发生，矿下安全越来越引起关注，保证矿下作业人员的生命安全刻不容缓。
现有的矿山中主要采用基于控制台GIS系统的人机定位系统，来对矿井下的作业人员进行定位。该人机定位系统包括有用于矿井下的信息采集的读卡器和识别卡，在使用时将读卡器设置在一个固定的位置，识别卡安装在作业人员或作业机器上，当作业人员或机器处于读卡器的检测范围内时，识别卡自动将作业人员或机器的ID信息发送给读卡器，读卡器通过RS485将信息传输给控制台，处于控制台的监测人员通过GIS系统实时监测矿井下作业人员或机器的作业动态。
然而，上述人机定位系统存在以下问题：(1)该人机定位系统只能定位作业人员或机器的大概位置、误差较大，不能对每个作业人员或机器的坐标位置进行精确定位；(2)该人机定位系统中，由于读卡器在矿井下通过RS485与控制台之间进行实施通讯，布线复杂，通讯线路在通讯使用时由于受环境影响损耗大，故障率高，且信息传输滞后，在比较大的矿下信息传输时不能将信息及时传输给控制台；(3)处于控制台的监测人员不能在矿井下发生故障时，及时警示矿井下相应位置的作业人员作出防范措施或安全撤离。
发明内容
本发明的目的就是要解决当前用于矿山的人机定位系统存在定位精度低、布线复杂、故障率高、信息传输滞后，且不能对相应位置的作业人员进行报警指示的问题，为此提供一种基于GIS系统的矿山人机定位系统。
本发明的具体方案是：一种基于GIS系统的矿山人机定位系统，包括有置于矿井下的信息采集系统和置于矿井上的信息传输监测系统，信息传输监测系统包括有主控板、光纤交换机和控制台，在控制台设有GIS系统，其特征是：信息采集系统具有若干个信息采集单元，每个信息采集单元均由不多于200个识别卡和一个读卡器以及由若干个zigbee通信模块构成的zigbee组网传输系统组成，其中每个识别卡用于向读卡器发送作业人员或机器的ID信息及相应的坐标信息，读卡器接收到信息后通过RS485将信息传输给相邻的zigbee通信模块，并由zigbee组网传输系统采用zigbee技术将信息以依次接力的方式发送给主控板，主控板对接收到的每个作业人员或机器的ID信息及相应的坐标信息进行处理并通过光纤交换机将信息传输给控制台，控制台通过GIS系统向监测人员实时显示每个作业人员或机器的坐标变化，并在矿井下发生突发事故时发布控制指令，控制相应的识别卡发出声光报警指示。
本发明中所述识别卡安装在作业人员或机器上，在识别卡内集成有电源管理模块A、GPS模块、处理器A、存储器A和第一RF模块以及声光报警模块，电源管理模块A为识别卡内各个模块提供工作电源，GPS模块用于将采集到的作业人员或机器的坐标信息传输给处理器A；存储器A用于存储作业人员或机器的ID信息；处理器A负责调用存储器A中的ID信息，并将ID信息与坐标信息传输给第一RF模块；第一RF模块将接收到的ID信息与坐标信息发送给读卡器，并在矿井下发生突发事故时，接收读卡器发送过来的控制指令，将控制指令传输给处理器A，处理器A控制声光报警模块发出声光报警指示。
本发明中所述读卡器内置有电源管理模块B、IO输出模块、处理器B和存储器B以及第二RF模块；电源管理模块B为读卡器内各个模块提供工作电源；第二RF模块用于接收识别卡发送过来的ID信息与坐标信息，并将该信息传输给处理器B，处理器B将信息通过IO输出模块传输给与读卡器相邻的zigbee通信模块，同时在矿井下发生突发事故时，IO输出模块负责将与读卡器相邻的zigbee通信模块发送过来的控制指令传输给处理器B，处理器B将控制指令传输给第二RF模块，第二RF模块将控制指令发送给相应的识别卡；存储器B用于存储读卡器的数据信息。
本发明中所述主控板内置有电源管理模块C、zigbee通信模块和处理器C以及存储器C，并提供有JR45网线接口，电源管理模块C为主控板内各个模块提供工作电源，zigbee通信模块负责将zigbee组网传输系统发送过来的各个作业人员或机器的ID信息及相应的坐标信息传输给处理器C，并将处理器C传输过来的控制指令发送给zigbee组网传输系统；处理器C通过网线接口与光纤交换机进行光纤通讯连接；存储器C用于存储主控板的数据信息。
本发明中所述识别卡和读卡器的防护等级均为IP54，采用完全密封方式，识别卡的无线发射距离大于等于100m，发射功率小于1mW；读卡器的无线传输距离大于80m。
本发明相对于现有的人机定位系统具有以下优点：
(1)本发明结构简单、设计巧妙，实现了对作业人员或机器的精确定位；
(2)本发明通过zigbee组网传输系统，实现了读卡器与主控板之间信号的无线传输，克服了当前在矿井下通过RS485与控制台之间进行实施通讯所出现的布线复杂、故障率高、信息传输滞后的问题；
(3)本发明实现了对矿井下相应故障位置的各个作业人员的实时报警指示，避免了由于报警对非故障位置作业人员带来的恐慌，确保了管理秩序和安全生产。
附图说明
图1是本发明的结构框图；
图2是本发明中识别卡内置的各模块的通讯结构框图；
图3是本发明中读卡器内置的各模块的通讯结构框图；
图4是本发明中主控板内置的各模块的通讯结构框图。
图中：1—主控板，2—光纤交换机，3—控制台，4—识别卡，5—读卡器，6—zigbee通信模块，7—电源管理模块A，8—GPS模块，9—处理器A，10—存储器A，11—第一RF模块，12—声光报警模块，13—电源管理模块B，14—IO输出模块，15—处理器B，16—存储器B，17—第二RF模块，18—电源管理模块C，19—处理器C，20—存储器C，21—网线接口。
具体实施方式
参见图1-4，本发明包括有置于矿井下的信息采集系统和置于矿井上的信息传输监测系统，信息传输监测系统包括有主控板1、光纤交换机2和控制台3，在控制台3设有GIS系统；所述信息采集系统具有若干个信息采集单元，每个信息采集单元均由不多于200个识别卡4和一个读卡器5以及由若干个zigbee通信模块6构成的zigbee组网传输系统组成，其中每个识别卡4用于向读卡器5发送作业人员或机器的ID信息及相应的坐标信息，读卡器5接收到信息后通过RS485将信息传输给相邻的zigbee通信模块，并由zigbee组网传输系统采用zigbee技术将信息以依次接力的方式发送给主控板1，主控板1对接收到的每个作业人员或机器的ID信息及相应的坐标信息进行处理并通过光纤交换机2将信息传输给控制台3，控制台3通过GIS系统向监测人员实时显示每个作业人员或机器的坐标变化，并在矿井下发生突发事故时发布控制指令，控制相应的识别卡4发出声光报警指示。
本实施例中所述识别卡4安装在作业人员或机器上，在识别卡4内集成有电源管理模块A7、GPS模块8、处理器A9、存储器A10和第一RF模块11以及声光报警模块12，电源管理模块A7为识别卡4内各个模块提供工作电源，GPS模块8用于将采集到的作业人员或机器的坐标信息传输给处理器A9；存储器A9用于存储作业人员或机器的ID信息；处理器A10负责调用存储器A9中的ID信息，并将ID信息与坐标信息传输给第一RF模块11；第一RF模块11将接收到的ID信息与坐标信息发送给读卡器5，并在矿井下发生突发事故时，接收读卡器5发送过来的控制指令，将控制指令传输给处理器A9，处理器A9控制声光报警模块12发出声光报警指示。
本实施例中所述读卡器5内置有电源管理模块B13、IO输出模块14、处理器B15和存储器B16以及第二RF模块17；电源管理模块B13为读卡器5内各个模块提供工作电源；第二RF模块17用于接收识别卡4发送过来的ID信息与坐标信息，并将该信息传输给处理器B15，处理器B15将信息通过IO输出模块14传输给与读卡器5相邻的zigbee通信模块6，同时在矿井下发生突发事故时，IO输出模块14负责将与读卡器5相邻的zigbee通信模块6发送过来的控制指令传输给处理器B15，处理器B15将控制指令传输给第二RF模块17，第二RF模块17将控制指令发送给相应的识别卡4；存储器B16用于存储读卡器5的数据信息。
本实施例中所述主控板1内置有电源管理模块C18、zigbee通信模块6和处理器C19以及存储器C20，并提供有一个JR45网线接口21，电源管理模块C18为主控板1内各个模块提供工作电源，zigbee通信模块6负责将zigbee组网传输系统发送过来的各个作业人员或机器的ID信息及相应的坐标信息传输给处理器C19，并将处理器C19传输过来的控制指令发送给zigbee组网传输系统；处理器C19通过网线接口21与光纤交换机2进行光纤通讯连接；存储器C20用于存储主控板1的数据信息。
本实施例中所述识别卡4和读卡器5的防护等级均为IP54，采用完全密封，识别卡4可配置为帽卡、腰卡、矿灯卡，识别卡4的无线发射距离大于等于100m，识别卡4的发射功率小于1mW，从而对人体的辐射很低；读卡器5的无线传输距离大于80m。
本实施例中所述zigbee通信模块6选用广州致远电子股份有限公司或广州晓网电子科技有限公司生产的zigbee通信模块。
本实施例中所述电源管理模块A7、电源管理模块B13和电源管理模块C18均选用纽扣型非充电锂电池，使用寿命2年以上。
Claims (5)
1.一种基于GIS系统的矿山人机定位系统，包括有置于矿井下的信息采集系统和置于矿井上的信息传输监测系统，信息传输监测系统包括有主控板、光纤交换机和控制台，在控制台设有GIS系统，其特征是：信息采集系统具有若干个信息采集单元，每个信息采集单元均由不多于200个识别卡和一个读卡器以及由若干个zigbee通信模块构成的zigbee组网传输系统组成，其中每个识别卡用于向读卡器发送作业人员或机器的ID信息及相应的坐标信息，读卡器接收到信息后通过RS485将信息传输给相邻的zigbee通信模块，并由zigbee组网传输系统采用zigbee技术将信息以依次接力的方式发送给主控板，主控板对接收到的每个作业人员或机器的ID信息及相应的坐标信息进行处理并通过光纤交换机将信息传输给控制台，控制台通过GIS系统向监测人员实时显示每个作业人员或机器的坐标变化，并在矿井下发生突发事故时发布控制指令，控制相应的识别卡发出声光报警指示。
2.根据权利要求1所述的一种基于GIS系统的矿山人机定位系统，其特征是：所述识别卡安装在作业人员或机器上，在识别卡内集成有电源管理模块A、GPS模块、处理器A、存储器A和第一RF模块以及声光报警模块，电源管理模块A为识别卡内各个模块提供工作电源，GPS模块用于将采集到的作业人员或机器的坐标信息传输给处理器A；存储器A用于存储作业人员或机器的ID信息；处理器A负责调用存储器A中的ID信息，并将ID信息与坐标信息传输给第一RF模块；第一RF模块将接收到的ID信息与坐标信息发送给读卡器，并在矿井下发生突发事故时，接收读卡器发送过来的控制指令，将控制指令传输给处理器A，处理器A控制声光报警模块发出声光报警指示。
3.根据权利要求1所述的一种基于GIS系统的矿山人机定位系统，其特征是：所述读卡器内置有电源管理模块B、IO输出模块、处理器B和存储器B以及第二RF模块；电源管理模块B为读卡器内各个模块提供工作电源；第二RF模块用于接收识别卡发送过来的ID信息与坐标信息，并将该信息传输给处理器B，处理器B将信息通过IO输出模块传输给与读卡器相邻的zigbee通信模块，同时在矿井下发生突发事故时，IO输出模块负责将与读卡器相邻的zigbee通信模块发送过来的控制指令传输给处理器B，处理器B将控制指令传输给第二RF模块，第二RF模块将控制指令发送给相应的识别卡；存储器B用于存储读卡器的数据信息。
4.根据权利要求1所述的一种基于GIS系统的矿山人机定位系统，其特征是：所述主控板内置有电源管理模块C、zigbee通信模块和处理器C以及存储器C，并提供有JR45网线接口，电源管理模块C为主控板内各个模块提供工作电源，zigbee通信模块负责将zigbee组网传输系统发送过来的各个作业人员或机器的ID信息及相应的坐标信息传输给处理器C，并将处理器C传输过来的控制指令发送给zigbee组网传输系统；处理器C通过网线接口与光纤交换机进行光纤通讯连接；存储器C用于存储主控板的数据信息。
5.根据权利要求1或2或3所述的一种基于GIS系统的矿山人机定位系统，其特征是：所述识别卡和读卡器的防护等级均为IP54，采用完全密封方式，识别卡的无线发射距离大于等于100m，发射功率小于1mW；读卡器的无线传输距离大于80m。
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| CN201510949550.2A CN106897644A (zh) | 2015-12-18 | 2015-12-18 | 一种基于gis系统的矿山人机定位系统 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114325580A (zh) * | 2022-01-28 | 2022-04-12 | 四川航天电液控制有限公司 | 基于rfid的煤矿人员定位系统及定位方法 |
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2015
- 2015-12-18 CN CN201510949550.2A patent/CN106897644A/zh active Pending
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| CN114325580A (zh) * | 2022-01-28 | 2022-04-12 | 四川航天电液控制有限公司 | 基于rfid的煤矿人员定位系统及定位方法 |
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