CN108487923A - 用于锚杆钻机的定位系统 - Google Patents

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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
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Abstract

本公开涉及一种用于锚杆钻机的定位系统。系统包括：设置在锚杆钻机上的射频识别电子标签，多个定位基站，服务器；射频识别电子标签，与n个定位基站分别连接，用于将带有锚杆钻机的标识信息的射频识别电子标签信号发送至n个定位基站；n个定位基站，分别用于根据接收到的射频识别电子标签信号，获取标识信息和射频识别电子标签信号的接收时间，并将标识信息和接收时间发送至服务器；服务器，与n个定位基站连接，用于接收每个定位基站发送的标识信息和接收时间，根据接收时间确定标识信息所标识的锚杆钻机的实际位置。由此，该定位系统的定位精度高，实时性、信号传输性好，便于实时了解锚杆钻机所在施工地带的施工进展。

Description

用于锚杆钻机的定位系统
技术领域
本公开涉及工程机械领域，具体地，涉及一种用于锚杆钻机的定位系统。
背景技术
我国经济正持续快速地发展，而经济的快速发展离不开铁路、公路的铺设。在铺设铁路、公路时，常需要穿过隧道，因此国内的隧道施工项目越来越多。在暗挖隧道施工时，经常会遇到破碎带、松散带、软弱底层等施工困难层。为保证隧道工程开挖工作面的稳定，通常对隧道拱顶部分进行加固和超前支护，期间通常使用到锚杆钻机。并且，现有的锚杆钻机大多不配备有定位装置，通常情况下，如果不对隧道内的锚杆钻机进行定位将无法获知该锚杆钻机的实际位置，不便于了解施工进展。
发明内容
为了解决相关技术中存在的问题，本公开提供一种用于锚杆钻机的定位系统。
为了实现上述目的，本公开提供一种用于锚杆钻机的定位系统，所述系统包括：
设置在锚杆钻机上的射频识别电子标签，n个定位基站，服务器，其中，n≥3；
所述射频识别电子标签，与所述n个定位基站分别连接，用于将带有所述锚杆钻机的标识信息的射频识别电子标签信号发送至所述n个定位基站；
所述n个定位基站，分别用于根据接收到的所述射频识别电子标签信号，获取所述标识信息和所述射频识别电子标签信号的接收时间，并将所述标识信息和所述接收时间发送至所述服务器；
所述服务器，与所述n个定位基站分别连接，用于接收每个所述定位基站发送的所述标识信息和所述接收时间，并根据所述接收时间，确定所述标识信息所标识的锚杆钻机的实际位置。
可选地，所述定位基站包括射频识别读写器和电源；
所述电源，与所述射频识别读写器连接，用于为所述射频识别读写器供电；
所述射频识别读写器，包括接收装置、处理器以及发送装置；
所述接收装置，与所述处理器连接，用于接收所述射频识别电子标签信号，并将所述射频识别电子标签信号发送至所述处理器；
所述处理器，与所述发送装置连接，用于根据接收到的所述射频识别电子标签信号，获取所述标识信息和所述接收时间，并通过所述发送装置将所述标识信息和所述接收时间发送至所述服务器。
可选地，所述射频识别电子标签为无源标签或有源标签。
可选地，所述系统还包括：
至少一个显示设备，与所述服务器连接，用于显示所述服务器确定出的所述实际位置。
可选地，所述服务器还用于：
根据预设时段内确定出的所述锚杆钻机的实际位置，生成所述锚杆钻机的移动轨迹；
所述至少一个显示设备，还用于显示所述服务器生成的所述移动轨迹。
可选地，所述系统还包括：
存储设备，用于存储所述锚杆钻机所在施工地带的地图；
所述服务器，与所述存储设备连接，还用于将确定出的所述实际位置标记在所述地图上；
所述至少一个显示设备，用于显示标记后的地图。
可选地，所述存储设备还用于存储所述实际位置和/或所述标记后的地图。
可选地，所述显示设备通过无线网络或有线网络与所述服务器连接。
可选地，所述显示设备为显示器或智能终端。
在上述技术方案中，n个定位基站通过与设置在锚杆钻机上的射频识别电子标签通信，可以获取到该锚杆钻机的标识信息以及带有该标识信息的射频识别电子标签信号的接收时间，并将其发送至服务器；之后，服务器根据其接收到的接收时间，确定出该标识信息所标识的锚杆钻机的实际位置。这样，采用射频识别技术来定位锚杆钻机，不但定位精度高，而且实时性好，便于实时了解锚杆钻机所在施工地带的施工进展。并且，该定位系统的信号传输性好，即使在导航信号较差的隧道内，也能保证良好的信号传输性能和定位精度，从而解决了在隧道内无法通过卫星定位装置来定位锚杆钻机的问题。
本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：
图1是根据一示例性实施例示出的一种用于锚杆钻机的定位系统的框图。
图2是根据另一示例性实施例示出的一种用于锚杆钻机的定位系统的框图。
图3是根据另一示例性实施例示出的一种用于锚杆钻机的定位系统的框图。
图4是根据另一示例性实施例示出的一种用于锚杆钻机的定位系统的框图。
附图标记说明
10 射频识别电子标签 20 定位基站
30 服务器 40 显示设备
50 存储设备 201 射频识别读写器
202 电源 2011 接收装置
2012 处理器 2013 发送装置
具体实施方式
以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。
图1是根据一示例性实施例示出的一种用于锚杆钻机的定位系统的框图。如图1所示，该定位系统可以包括：设置在锚杆钻机上的射频识别电子标签10，n个定位基站20，服务器30。其中，该定位系统是通过射频识别(Radio Frequency Identification，RFID)技术来实现锚杆钻机定位的，该射频识别技术是利用射频信号通过空间耦合(交变磁场或电磁场)来实现无接触信息传递、并通过所传递的信息达到识别目的的技术。
其中，如图1所示，射频识别电子标签10，可以与n个定位基站20(其中，该n个定位基站20分别为定位基站201、定位基站202、…、定位基站20n-1以及定位基站20n，且，n≥3)分别连接，它可以用于将带有上述锚杆钻机的标识信息的射频识别电子标签信号分别发送至n个定位基站20，其中，该设置在锚杆钻机上的射频识别电子标签中所包含的标识信息可以唯一标识该锚杆钻机，它可以例如是锚杆钻机的ID；该n个定位基站20接收该射频识别电子标签10发送的射频识别电子标签信号。
n个定位基站20，可以分别用于接收上述射频识别电子标签10发送的射频识别电子标签信号，并根据该射频识别电子标签信号获取上述标识信息和该射频识别电子标签信号的接收时间；当各定位基站获取到上述标识信息和接收时间后，可以将其发送至与其进行通信的服务器30，以由该服务器30根据该接收时间来确定出该标识信息所标识的锚杆钻机的实际位置，即实现该锚杆钻机的定位。
另外，通常情况下，定位基站20的辐射范围(即，其可接收到信号的范围)是有限的，并且锚杆钻机会随着施工进展的变化而移动，因此，为了使得锚杆钻机在其施工地带内随时移动也可定位到该锚杆钻机的实际位置，需要合理部署该n个定位基站20的位置，例如，该n个定位基站20在锚杆钻机的施工地带内均匀分布。示例地，当锚杆钻机在隧道内作业时，可以按照预设距离间隔(例如，150m～200m)来部署上述n个定位基站20。
此外，如图2所示，上述定位基站20可以包括射频识别读写器201和电源202。其中，该电源202，可以与上述射频识别读写器201连接，它可以用于为该射频识别读写器201供电；并且，该射频识别读写器201，可以包括接收装置2011、处理器2012以及发送装置2013。具体来说，上述接收装置2011，可以与处理器2012连接，用于接收上述射频识别电子标签10发射的射频识别电子标签信号，并将其接收到的射频识别电子标签信号发送至处理器2012；该处理器2012接收该射频识别电子标签信号，由于该射频识别电子标签信号中包含有上述锚杆钻机的标识信息以及该射频设备电子标签信号的接收时间戳，因此，该处理器2012可以通过解析其接收到的射频识别电子标签信号来获取到上述锚杆钻机的标识信息，并可以根据该射频识别电子标签信号中携带的接收时间戳来获取到该射频识别电子标签信号的接收时间，之后，通过上述发送装置2013将该标识信息和接收时间发送至上述服务器30。
并且，在一种实施方式中，上述射频识别电子标签10可以为有源标签，该射频识别电子标签10的工作电源完全由内部电池提供，并且该内部电池的能量供应也部分地转换为该射频识别电子标签10与射频识别读写器201通信所需的射频能量。
在另一种实施方式中，上述射频识别电子标签10还可以是无源标签，该射频识别电子标签10没有内装电池，在射频识别读写器201的读出范围之外时，该射频识别电子标签10处于无源状态，在射频识别读写器201的读出范围之内时，该射频识别电子标签10从该射频识别读写器201发出的射频能量中提取出其工作所需的电源。并且，该无源标签的体积小，成本低，但在读写距离及适应锚杆钻机运动方面不如有源标签。
返回图1，服务器30，与上述n个定位基站20分别连接，它可以用于接收每个定位基站20发送的标识信息和接收时间，并根据该接收时间，确定上述标识信息所标识的锚杆钻机的实际位置。
在本公开中，上述服务器30可以同时获取到n个定位基站20发送的标识信息和n个接收时间，并根据该n个接收时间来确定该标识信息所标识的锚杆钻机的实际位置，即上述服务器30可以根据至少三个定位基站20发送的射频识别电子标签信号的接收时间来确定上述标识信息所标识的锚杆钻机的实际位置。在一种实施方式中，上述服务器30可以采用到达时间差(Time Difference of Arrival，TDOA)算法来确定上述标识信息所标识的锚杆钻机的实际位置，即，根据上述至少三个定位基站20发送的接收时间，确定各接收时间两两之间的时间差，之后，根据确定出的至少三个时间差以及射频识别标签信号的传播速度(例如，3.0*108m/s)，分别确定上述锚杆钻机与上述至少三个接收时间相对应的至少三个目标定位基站20的之间的距离差，进而根据该距离差确定该锚杆钻机的实际位置。
另外，需要说明的是，上述服务器30通过TDOA算法来确定上述标识信息所标识的锚杆钻机的实际位置的具体方式属于本领域技术人员公知的，在本公开中不再赘述。
在上述技术方案中，n个定位基站通过与设置在锚杆钻机上的射频识别电子标签通信，可以获取到该锚杆钻机的标识信息以及带有该标识信息的射频识别电子标签信号的接收时间，并将其发送至服务器；之后，服务器根据其接收到的接收时间，确定出该标识信息所标识的锚杆钻机的实际位置。这样，采用射频识别技术来定位锚杆钻机，不但定位精度高，而且实时性好，便于实时了解锚杆钻机所在施工地带的施工进展。并且，该定位系统的信号传输性好，即使在导航信号较差的隧道内，也能保证良好的信号传输性能和定位精度，从而解决了在隧道内无法通过卫星定位装置来定位锚杆钻机的问题。
图3是根据另一示例性实施例示出的一种用于锚杆钻机的定位系统的框图。如图3所示，上述系统还可以包括至少一个显示设备40(其中，如图4所示，该定位系统包括m个显示设备，它们分别为显示设备401、显示设备402、…、显示设备40m-1以及显示设备40m)，它们与上述服务器30可以通过无线网络或有线网络进行通信连接，用于显示该服务器30确定出的上述锚杆钻机的实际位置。另外，上述至少一个显示设备40可以设置在锚杆钻机的施工地带内，也可以设置在其他任意位置，以锚杆钻机的施工地带为隧道内为例，可以在隧道内至少设置一台显示设备40，在隧道外至少设置一台显示设备40。并且，该至少一个显示设备40可以例如是显示器或智能终端。这样，用户通过该显示设备40即可实时获知锚杆钻机的实际位置，便于实时了解该锚杆钻机所在施工地带的施工进展。
另外，为了便于用户更加清楚、直观地了解锚杆钻机所在施工地带的施工进展，如图4所示，上述系统还可以包括存储设备50，可以用于存储上述锚杆钻机所在施工地带的地图；上述服务器30，可以与该存储设备50连接，它还可以用于将其确定出的锚杆钻机的实际位置标记在该施工地带的地图上；之后，可以通过上述至少一个显示设备40来显示标记后的地图。
可选地，上述存储设备50还可以用于存储上述服务器30确定出的锚杆钻机的实际位置和/或上述标记后的地图。由此，可以自动、实时地记录锚杆钻机的实际位置、标记后的地图等作业参数，便于保存、日后查阅和工程质量追溯。
此外，上述服务器30还可以用于根据预设时段内确定出的上述锚杆钻机的实际位置，生成该锚杆钻机的移动轨迹；上述至少一个显示设备40，还可以用于显示该服务器30生成的锚杆钻机的移动轨迹，这样，用户通过该移动轨迹可以更加清楚、直观地了解到锚杆钻机所在施工地带的施工进展。并且，上述存储设备50还可以用于保存上述服务器30确定出的锚杆钻机的移动轨迹。其中，上述预设时段可以是用户设定的时段，也可以默认的，在本公开中不作具体限定。
以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

Claims (9)

1.一种用于锚杆钻机的定位系统，其特征在于，所述系统包括：
设置在锚杆钻机上的射频识别电子标签，n个定位基站，服务器，其中，n≥3；
所述射频识别电子标签，与所述n个定位基站分别连接，用于将带有所述锚杆钻机的标识信息的射频识别电子标签信号发送至所述n个定位基站；
所述n个定位基站，分别用于根据接收到的所述射频识别电子标签信号，获取所述标识信息和所述射频识别电子标签信号的接收时间，并将所述标识信息和所述接收时间发送至所述服务器；
所述服务器，与所述n个定位基站分别连接，用于接收每个所述定位基站发送的所述标识信息和所述接收时间，并根据所述接收时间，确定所述标识信息所标识的锚杆钻机的实际位置。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述定位基站包括射频识别读写器和电源；
所述电源，与所述射频识别读写器连接，用于为所述射频识别读写器供电；
所述射频识别读写器，包括接收装置、处理器以及发送装置；
所述接收装置，与所述处理器连接，用于接收所述射频识别电子标签信号，并将所述射频识别电子标签信号发送至所述处理器；
所述处理器，与所述发送装置连接，用于根据接收到的所述射频识别电子标签信号，获取所述标识信息和所述接收时间，并通过所述发送装置将所述标识信息和所述接收时间发送至所述服务器。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述射频识别电子标签为无源标签或有源标签。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：
至少一个显示设备，与所述服务器连接，用于显示所述服务器确定出的所述实际位置。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述服务器还用于：
根据预设时段内确定出的所述锚杆钻机的实际位置，生成所述锚杆钻机的移动轨迹；
所述至少一个显示设备，还用于显示所述服务器生成的所述移动轨迹。
6.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：
存储设备，用于存储所述锚杆钻机所在施工地带的地图；
所述服务器，与所述存储设备连接，还用于将确定出的所述实际位置标记在所述地图上；
所述至少一个显示设备，用于显示标记后的地图。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，其特征在于，所述存储设备还用于存储所述实际位置和/或所述标记后的地图。
8.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述显示设备通过无线网络或有线网络与所述服务器连接。
9.根据权利要求4-8中任一项所述的系统，其特征在于，所述显示设备为显示器或智能终端。
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