CN110656980A - 矿井打卡和定位系统 - Google Patents

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Abstract

一种矿井打卡和定位系统，包括便携式信号发射装置，多个信号接收装置和远程监控终端；所述信号接收装置与远程监控终端信号连接；所述便携式信号发射装置包括发射装置本体和设于发射装置本体表面的指纹信息采集器，所述发射装置本体内设有身份识别模块、控制模块、信号发射模块，以及蓄电池；所述指纹信息采集器与身份识别模块电性连接，所述身份识别模块、信号发射模块分别与控制模块电性连接；所述信号接收装置用于接收信号发射模块所发射的信号；所述远程监控终端根据信号接收装置所接收信息，对便携式信号发射装置进行定位，本发明可在现有打卡系统上该造而成，成本低，可实现快速准确的定位，并能有效防止代打卡等现象的发生。

Description

矿井打卡和定位系统
技术领域
本发明属于矿井监控技术领域，具体涉及一种矿井打卡和定位系统。
背景技术
矿井中的定位通常采用无线定位技术，常见的无线定位技术有七种：红外线定位、超声波定位、蓝牙定位、射频识别定位、超宽带定位、无线高保真定位和Zigbee(传感器)定位。
其中，红外线定位的定位距离较短，由于红外线没有越过障碍物的能力，这就要求定位环境没有障碍物，或说定位只能在可视距条件下，局限性较大；超声波定位的准确度很高却难以克服多径效应和非视距影响，而且造价很高；蓝牙定位的优点是设备小巧而且不受障碍物和非视距的影响，但是它容易受到噪声的影响导致稳定性较差，而且价格昂贵；射频识别定位可以迅速对位置信息做出误差较小的定位，而且信号传播范围较大，造价不高，但定位范围却较小；超宽带定位穿透能力强、功耗低、受多径效应的影响小、安全系数高、系统复杂度低与定位精度高等优点。然而超宽带定位定位因需要十分准确的时钟所以造价较高，从而在室内定位的应用范围尚未很广；无线高保真定位定位技术将经验测试数据与传播模型进行数据融合，从而精度较好，并且通常用在环境面积较小的情况下。但是它的传播信号十分容易遭到噪声信号的干扰，从而影响定位结果，并且WIFI定位小号的能量较高，导致它的利用率不高；Zigbee定位具有传输距离短(介于RFID与Blue tooth技术之间)而且功耗很低。其最突出的特点就是复杂度不高而且成本低。Zigbee技术可以通过网络内的传感器相互之间的通信进行传递信息，所以经常被用在定位技术上，而且精度可观。
专利CN109286895A公开了一种基于蓝牙定位技术的矿井定位系统，但该专利方案的整体造价较高；专利CN101922310B公开了一种基于ZigBee技术的煤矿井下作业人员的安全监控与管理系统，具有较好的应用效果，成本也较低，还能起到较好的打卡考勤记录功能，但是该方案仍难以避免代打卡等不良现象的发生，仍存在较大的考勤漏洞。
当前的矿山井下工人考勤主要借助非接触射频识别(RFID)技术，通过刷卡完成考勤，该打卡形式随十分方便，但缺点在于，用于打卡的卡片易丢失，并且，尤其对于无需到采煤工作面的部分技术人员来说，由别人代打卡即可完成考勤，造成较大的管理漏洞。
利用人的生物特征，如指纹、虹膜等来完成考勤打卡，可有效防止代打卡现象的发生，但是，由于在井下往往需要进行多点、多次打卡(井下定位需要)，指纹、虹膜等接触式打卡需要工作人员走近打卡机采集身份信息，会麻烦很多，有可能降低工作效率，甚至引起工作人员的不满。并且，虽然虹膜识别尚未出现有效的代打卡、伪打卡方法，但指纹打卡已经可通过复刻有指纹信息的手模、胶片等进行伪打卡，因此，寻找高效的打卡手段来弥补考勤管理漏洞是一个亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种成本较低的矿井打卡和定位系统。
本发明的另一个目的是提供一种可防止代打卡的矿井打卡和定位系统。
为了解决上述技术问题，本发明公开了一种矿井打卡和定位系统，包括：便携式信号发射装置，安装于矿井各处的多个信号接收装置，以及远程监控终端；
所述信号接收装置与远程监控终端信号连接；多个信号接收装置沿矿井巷道呈线型或面型设置，每隔一段距离设置一个，信号接收装置的信号接收范围覆盖矿井的个角落；
所述便携式信号发射装置包括发射装置本体和设于发射装置本体表面的指纹信息采集器，所述发射装置本体内设有身份识别模块、控制模块、信号发射模块，以及蓄电池；所述指纹信息采集器与身份识别模块电性连接，所述身份识别模块、信号发射模块分别与控制模块电性连接；所述身份识别模块内存储有便携式信号发射装置所有者的指纹信息，身份识别模块判定该指纹信息与指纹信息采集器所存储的指纹信息相匹配后，信号发射模块向外发射信号；
所述信号接收装置用于接收信号发射模块所发射的信号；
所述远程监控终端包括显示屏和多媒体控制终端；所述各信号接收装置的坐标录入到远程监控终端中；
所述远程监控终端根据信号接收装置所接收信息，对便携式信号发射装置进行定位。
优选的是，所述便携式信号发射装置为块状或片状，所述指纹信息采集器包括第一指纹采集器和第二指纹采集器，所述第一指纹采集器和第二指纹采集器分别设于便携式信号发射装置相对两侧面上。
优选的是，所述便携式信号发射装置上设有固定器，所述固定器包括固定带、卡扣、磁力吸附装置、魔术贴中的一种，使便携式信号发射装置可方便的安装佩戴于矿灯、安全帽或工装上衣的表面。
优选的是，所述信号接收装置设于矿井巷道的侧壁。
优选的是，所述矿井打卡和定位系统采用的定位方案包括射频识别定位技术和Zigbee定位技术中的一种或其结合；每1-3个信号接收装置可对一个便携式信号发射装置进行定位。
优选的是，所述信号接收装置集成有通讯和广播功能。
优选的是，所述远程监控终端用于显示和记录每个便携式信号发射装置的位置，远程监控终端形成每个便携式信号发射装置的移动轨迹并存档；
当两便携式信号发射装置之间的距离长时间小于限定值，且该段时间内两便携式信号发射装置的移动速度保持同步，可判定有非正常嫌疑，远程监控终端向该有非正常嫌疑的便携式信号发射装置附近的信号接收装置发出广播指令，要求该便携式信号发射装置的佩戴者重新打卡；重新打卡后，便携式信号发射装置所发射的信号改变，远程监控终端解除该广播指令。
优选的是，所述远程监控终端根据每个工作人员的具体任务来设定工作人员的预期移动轨迹，根据便携式信号发射装置的移动轨迹和预期移动轨迹相比对来判定工作人员的任务完成情况。
优选的是，所述便携式信号发射装置还用于安装在矿井内的运输工具上，对运输工具的移动速度和运行轨迹进行监控，在运输工具失控时，控制信号发射装置发出警报。
优选的是，所述远程监控终端通过对便携式信号发射装置的位置短时间发生的高程大幅度变化情况进行大数据分析，可得到工作人员跌落、摔倒之类危险情况的判定，对危险情况发生频率较高的地方，进行分析整改。
本发明的矿井打卡和定位系统，至少具有以下优点：
1.第一指纹采集器和第二指纹采集器分别设于便携式信号发射装置相对两侧面上，打卡时，工作人员的拇指和同一只手的另一指张开呈C形，双指分别按于第一指纹识别装置和第二指纹识别装置来采集两种指纹，通过该特定打卡动作来进行双重打卡验证，可防止手模等进行伪打卡现象的发生，这种打卡方式大大增加了伪打卡实现的成本和难度。
2.当前的矿山井下工人考勤主要借助非接触射频识别(RFID)技术，本发明可在现有的RFID读卡机系统上进行改进，增大或适当调整RFID读卡机和中继站的铺设密度，使信号发射模块发射模拟有源RFID卡发射信号，以便携式信号发射装置取代普通的RFID员工卡，并在远程监控终端安装相应软件，通过信号接收装置的坐标形成电子地图，即可低成本完成改造。
3.两便携式信号发射装置之间的距离长时间小于限定值，且该段时间内两便携式信号发射装置的移动速度保持同步，可能存在有怠工、打卡后将便携式信号发射装置交给另一人等违规操作，判定非正常嫌疑并通过信号接收装置发出警告；通过此方法防止工作人员在打卡后由通行人员代工、脱岗等情况的发生。
4.矿井下每个工作人员都有较为固定的职责，如负责检修的技术人员，往往有较为固定的检测路线，通常是到达检修点后打卡；本发明的远程监控终端根据每个工作人员的具体任务来设定工作人员的预期移动轨迹，与相应便携式信号发射装置的移动轨迹向比对，判定该工作人员在每个点的逗留时间、所到位置是否正常，从而对工作人员的工作完成情况进行有效评价。
5.矿井内空间狭小，容易发生信号的相互干扰从而影响定位精度；本发明的信号发射模块发射功率小，发射的信号只能被附近的信号接收装置所接收，信号的相互干扰小，定位更为准确。
附图说明
图1为一种便携式信号发射装置的结构示意图。
图2为图1所示便携式信号发射装置的侧视图。
附图标记为：1-发射装置本体，2-第一指纹采集器，3-第二指纹采集器，4-固定器。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解，本文所使用的诸如“具有”，“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
实施例1
一种矿井打卡和定位系统，包括：便携式信号发射装置，安装于矿井各处的多个信号接收装置，以及远程监控终端；
所述信号接收装置与远程监控终端信号连接；多个信号接收装置沿矿井巷道呈线型或面型设置，每隔一段距离设置一个，信号接收装置的信号接收范围覆盖矿井的个角落；
如图1-2所示，所述便携式信号发射装置包括发射装置本体1和设于发射装置本体表面的指纹信息采集器，所述发射装置本体内设有身份识别模块、控制模块、信号发射模块，以及蓄电池；所述指纹信息采集器与身份识别模块电性连接，所述身份识别模块、信号发射模块分别与控制模块电性连接；所述身份识别模块内存储有便携式信号发射装置所有者的指纹信息，身份识别模块判定该指纹信息与指纹信息采集器所存储的指纹信息相匹配后，信号发射模块向外发射信号；
所述信号接收装置用于接收信号发射模块所发射的信号；
所述远程监控终端包括显示屏和多媒体控制终端；所述各信号接收装置的坐标录入到远程监控终端中；
所述远程监控终端根据信号接收装置所接收信息，对便携式信号发射装置进行定位。
所述便携式信号发射装置为圆形块状，所述指纹信息采集器包括第一指纹采集器2和第二指纹采集器3，所述第一指纹采集器和第二指纹采集器分别设于便携式信号发射装置相对两侧面上。打卡时，工作人员的拇指和同一只手的另一指张开呈C形，双指分别按于第一指纹识别装置和第二指纹识别装置来采集指纹，双指同时打卡。通过该特定打卡动作来进行双重打卡验证，可防止手模等进行伪打卡现象的发生，这种打卡方式大大增加了伪打卡实现的成本和难度，降低了伪打卡的成功率。
所述便携式信号发射装置上设有固定器4，所述固定器包括固定带、卡扣、磁力吸附装置、魔术贴中的一种，使便携式信号发射装置可方便的安装佩戴于矿灯、安全帽或工装上衣的表面。便携式信号发射装置的应固定于人体头部或肩、胸部，以便于信号的有效发射范围更大，尽量不要放置在口袋内。
所述信号接收装置设于矿井巷道的侧壁。
所述矿井打卡和定位系统采用定位方案为射频识别定位技术；每1-3个信号接收装置可对一个便携式信号发射装置进行定位。
所述信号接收装置集成有通讯和广播功能。矿井中各机房、工作面都会设置固定电话或小灵通等通讯器材，将通讯和广播功能集成于信号接收装置上，可减少其他通讯、广播装置的设置，降低成本。
所述远程监控终端用于显示和记录每个便携式信号发射装置的位置，远程监控终端形成每个便携式信号发射装置的移动轨迹并存档；
当两便携式信号发射装置之间的距离长时间小于限定值，且该段时间内两便携式信号发射装置的移动速度保持同步，可判定有非正常嫌疑，远程监控终端向该有非正常嫌疑的便携式信号发射装置附近的信号接收装置发出广播指令，要求该便携式信号发射装置的佩戴者重新打卡；重新打卡后，便携式信号发射装置所发射的信号改变，远程监控终端解除该广播指令。
所述远程监控终端根据每个工作人员的具体任务来设定工作人员的预期移动轨迹，根据便携式信号发射装置的移动轨迹和预期移动轨迹相比对来判定工作人员的任务完成情况。
所述便携式信号发射装置还用于安装在矿井内的运输工具上，对运输工具的移动速度和运行轨迹进行监控，在运输工具失控时，控制信号发射装置发出警报。
所述远程监控终端通过对便携式信号发射装置的位置短时间发生的高程大幅度变化情况进行大数据分析，可得到工作人员跌落、摔倒之类危险情况的判定，对危险情况发生频率较高的地方，进行分析整改。
对便携式信号发射装置的定位就是对工作人员的定位，其移动轨迹所包含的信息很多，可对矿井的安全高效运营和管理有重要的参考价值。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的实施例。

Claims (10)

1.一种矿井打卡和定位系统，其特征在于，包括：便携式信号发射装置，安装于矿井各处的多个信号接收装置，以及远程监控终端；
所述信号接收装置与远程监控终端信号连接；多个信号接收装置沿矿井巷道呈线型或面型设置，每隔一段距离设置一个，信号接收装置的信号接收范围覆盖矿井的个角落；
所述便携式信号发射装置包括发射装置本体和设于发射装置本体表面的指纹信息采集器，所述发射装置本体内设有身份识别模块、控制模块、信号发射模块，以及蓄电池；所述指纹信息采集器与身份识别模块电性连接，所述身份识别模块、信号发射模块分别与控制模块电性连接；所述身份识别模块内存储有便携式信号发射装置所有者的指纹信息，身份识别模块判定该指纹信息与指纹信息采集器所存储的指纹信息相匹配后，信号发射模块向外发射信号；
所述信号接收装置用于接收信号发射模块所发射的信号；
所述远程监控终端包括显示屏和多媒体控制终端；所述各信号接收装置的坐标录入到远程监控终端中；
所述远程监控终端根据信号接收装置所接收信息，对便携式信号发射装置进行定位。
2.如权利要求1所述的矿井打卡和定位系统，其特征在于，所述便携式信号发射装置为块状或片状，所述指纹信息采集器包括第一指纹采集器和第二指纹采集器，所述第一指纹采集器和第二指纹采集器分别设于便携式信号发射装置相对两侧面上。
3.如权利要求2所述的矿井打卡和定位系统，其特征在于，所述便携式信号发射装置上设有固定器，所述固定器包括固定带、卡扣、磁力吸附装置、魔术贴中的一种，使便携式信号发射装置可方便的安装佩戴于矿灯、安全帽或工装上衣的表面。
4.如权利要求1所述的矿井打卡和定位系统，其特征在于，所述信号接收装置设于矿井巷道的侧壁。
5.如权利要求1所述的矿井打卡和定位系统，其特征在于，所述矿井打卡和定位系统采用的定位方案包括射频识别定位技术和Zigbee定位技术中的一种或其结合；每1-3个信号接收装置可对一个便携式信号发射装置进行定位。
6.如权利要求4所述的矿井打卡和定位系统，其特征在于，所述信号接收装置集成有通讯和广播功能。
7.如权利要求6所述的矿井打卡和定位系统，其特征在于，所述远程监控终端用于显示和记录每个便携式信号发射装置的位置，远程监控终端形成每个便携式信号发射装置的移动轨迹并存档；
当两便携式信号发射装置之间的距离长时间小于限定值，且该段时间内两便携式信号发射装置的移动速度保持同步，可判定有非正常嫌疑，远程监控终端向该有非正常嫌疑的便携式信号发射装置附近的信号接收装置发出广播指令，要求该便携式信号发射装置的佩戴者重新打卡；重新打卡后，便携式信号发射装置所发射的信号改变，远程监控终端解除该广播指令。
8.如权利要求7所述的矿井打卡和定位系统，其特征在于，所述远程监控终端根据每个工作人员的具体任务来设定工作人员的预期移动轨迹，根据便携式信号发射装置的移动轨迹和预期移动轨迹相比对来判定工作人员的任务完成情况。
9.如权利要求8所述的矿井打卡和定位系统，其特征在于，所述便携式信号发射装置还用于安装在矿井内的运输工具上，对运输工具的移动速度和运行轨迹进行监控，在运输工具失控时，控制信号发射装置发出警报。
10.如权利要求9所述的矿井打卡和定位系统，其特征在于，所述远程监控终端通过对便携式信号发射装置的位置短时间发生的高程大幅度变化情况进行大数据分析，可得到工作人员跌落、摔倒之类危险情况的判定，对危险情况发生频率较高的地方，进行分析整改。
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