CN112822631A - 一种矿井人员定位感知系统的自供能方法 - Google Patents

一种矿井人员定位感知系统的自供能方法 Download PDF

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穆思宇
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Abstract

本发明涉及一种矿井人员定位感知系统的自供能方法，属于矿井人员定位感知系统技术领域；本发明将基站本体设置于矿井内，并将设置于基站本体外部的风能收集管道朝着矿井内部风流动的方向设置，通过风能收集管道将收集到的风能转化为电能，实现了矿井人员定位系统的基站自供能；将设置有温差能量捕获器的标签佩戴于人体体表，标签主体的上表面裸露于矿井环境中，标签主体的下表面与人体的皮肤相接触，温差能量捕获器将矿井中环境与人体体表温度差的能量捕获出来并转化为电能，实现了矿井人员定位系统标签的自供能；可以极大的提高矿井人员定位系统的工作时间，为矿井人员的应急救援搜救提供能加强大的系统保障。

Description

一种矿井人员定位感知系统的自供能方法
技术领域
本发明属于矿井人员定位感知系统技术领域，具体涉及一种矿井人员定位感知系统的自供能方法。
背景技术
在矿井人员定位中，能量供给常常是影响定位系统工作时间长短的重要因素。由于矿井人员定位感知系统常常使用锂电池进行供电，然而锂电池的容量是有限的，当电池能量消耗完时，系统便会瘫痪，无法正常进行矿井人员定位，只有通过更换电池或者更换传感器的方法来解决这一问题。这样不仅大大影响了整个矿井人员定位系统的使用效率和维护费用，而且为矿井下突发事故的人员定位搜救埋下了不可预测的安全隐患。然而，矿井中的巷道常常存在风能能量，标签所处的人体表明与环境之间存在温差能量。通过对风能和温差能量的采集以解决矿井人员定位感知系统电池续航能力有限的问题，让矿井人员定位感知系统在矿井人员搜救中发挥更加显著的效果。
发明内容
本发明克服了现有技术的不足，提出一种矿井人员定位感知系统的自供能方法；解决目前矿井人员定位感知系统电池续航能力有限的问题。
为了达到上述目的，本发明是通过如下技术方案实现的。
一种矿井人员定位感知系统的自供能方法，包括下述步骤：
步骤 A.将基站本体设置于矿井内，并将设置于基站本体外部的风能收集管道朝着矿井内部风流动的方向设置，通过风能收集管道将收集到的风能转化为电能;
步骤B. 将设置有温差能量捕获器的标签佩戴于人体体表，标签主体的上表面裸露于矿井环境中，标签主体的下表面与人体的皮肤相接触，温差能量捕获器将矿井中环境与人体体表温度差的能量捕获出来并转化为电能；
步骤C. 将步骤A中通过捕获风能转化的电能供给给基站本体；
步骤D. 将步骤B中通过温差能量捕获器捕获的温度差能量转化的电能供给给人体携带的标签；
步骤E. 基站以及标签通过步骤C以及步骤D实现自供能，标签可以持续地向外发射信号，基站可以持续地接受标签发出的信号来测量与标签之间的距离，并将标签的ID、相对的距离值等信息上传给服务器。
进一步的，所述基站本体设置于矿井内的岩层中。
更进一步的，所述标签佩戴于人体的手腕上。
本发明相对于现有技术所产生的有益效果为：
（1）通过对矿井风能和人体与环境温差能量的捕获，实现矿井人员定位系统的自供能，有效地提高了矿井人员定位系统的使用时间，极大的提高的系统稳定性；
（2）由于本系统可以实现能源自给，所以在矿井人员搜救中，不会因为供电不足导致矿井人员定位系统的瘫痪，所以会给应急救援提供强大的技术支持；
（3）本矿井人员定位感知系统可以长时间使用，节省它的更换和维护成本，极大的提高了基站和标签的使用效率；
（4）本系统极大的利用了矿井环境中的能量，当系统在智慧矿山中大量推广时，可以极大地提高矿井里面能源的利用率，极大地提高了系统的稳定性。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步详细的说明：
图1是本发明的结构示意图；
其中，1为矿井、2为基站主体、3为风能收集管道、4为标签。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，结合实施例和附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。下面结合实施例及附图详细说明本发明的技术方案，但保护范围不被此限制。
如图1所示，本发明提供了一种矿井人员定位感知系统的自供能方法，所述矿井人员定位感知系统由具有风能捕获功能的基站和标签组成，所述基站安装在矿井1内的岩层中，所述标签4佩戴在人体手腕上。
所述基站包括基站本体2以及风能收集管道3，所述风能收集管道3设置于基站本体2外部。由于矿井1中有流动的风，所以将风能收集管道3朝着风流动的方向设置，并将基站主体2嵌入岩层中，具有防水防尘的效果。风能收集管道3将收集到的转化为电能，并将电能实时供给给基站主体2部分，实现了矿井人员定位系统基站的能量自给。
所述标签4安装在人体手腕表面，由于人体的体表温度约为37℃，矿井1的环境温度约为10℃~16℃，所以两者之间存在较大的温度落差。标签主体的上表面是裸露在矿井环境中，标签主体的下表面与人体皮肤接触，标签主体的上下表面组成了温差能量捕获器。温差能量捕获器可以将矿井中环境与人体表面温度差能量捕获出来，提供标签4使用，实现了矿井人员定位系统标签的能量自给。
工作人员在矿井1内移动时，标签4作为被定位的装置设备，可以对工作人员进行实时定位。标签4向外发射射频信号，处于固定位置的基站可以通过接受标签的射频信号来测量与标签4之间的距离，并将标签4的ID、相对的距离值等信息上传给服务器。通过在基站本体2外部设置风能收集管道3，可以将矿井1中的风能转化为电能，供给基站本体2，使其具有足够的能量供给可以持续工作；通过在人体表面佩戴的标签4设置温差能量捕获器，可以将矿井1中环境与人体表面温度差能量捕获出来，提供标签4使用，使其有足够的能量供给可以持续工作。
所述的自供能矿井人员定位感知系统的具体工作步骤为：
A.将基站本体2设置于矿井1内的岩层中，并将设置于基站本体2外部的风能收集管道3朝着矿井1内部风流动的方向设置，通过风能收集管道3将收集到的风能转化为电能;
B.将设置有温差能量捕获器的标签4佩戴于人体体表，标签主体的上表面裸露于矿井环境中，标签主体的下表面与人体的皮肤相接触，温差能量捕获器将矿井中环境与人体体表温度差的能量捕获出来并转化为电能；
C.将步骤A中通过捕获风能转化的电能供给给基站本体2；
D.将步骤B中通过温差能量捕获器捕获的温度差能量转化的电能供给给人体携带的标签4；
E. 基站以及标签4通过步骤C以及步骤D实现自供能，标签4可以持续地向外发射信号，基站可以持续地接受标签4发出的信号来测量与标签之间的距离，并将标签4的ID、相对的距离值等信息上传给服务器。
本发明通过对矿井1中的风力能量的捕获，实现了矿井人员定位系统的基站自供能；通过对人体表面和矿井环境温差能量的捕获，实现了矿井人员定位系统标签4的自供能。可以极大的提高矿井人员定位系统的工作时间，为矿井人员的应急救援搜救提供能加强大的系统保障。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (3)

1.一种矿井人员定位感知系统的自供能方法，其特征在于，包括下述步骤：
步骤 A.将基站本体（2）设置于矿井（1）内，并将设置于基站本体（2）外部的风能收集管道（3）朝着矿井（1）内部风流动的方向设置，通过风能收集管道（3）将收集到的风能转化为电能;
步骤B. 将设置有温差能量捕获器的标签（4）佩戴于人体体表，标签主体的上表面裸露于矿井环境中，标签主体的下表面与人体的皮肤相接触，温差能量捕获器将矿井（1）中环境与人体体表温度差的能量捕获出来并转化为电能；
步骤C. 将步骤A中通过捕获风能转化的电能供给给基站本体（2）；
步骤D. 将步骤B中通过温差能量捕获器捕获的温度差能量转化的电能供给给人体携带的标签（4）；
步骤E. 基站以及标签通过步骤C以及步骤D实现自供能，标签（4）可以持续地向外发射信号，基站可以持续地接受标签发出的信号来测量与标签（4）之间的距离，并将标签（4）的ID、相对的距离值等信息上传给服务器。
2.根据权利要求1所述的一种矿井人员定位感知系统的自供能方法，其特征在于：所述基站本体（2）设置于矿井（1）内的岩层中。
3.根据权利要求1所述的一种矿井人员定位感知系统的自供能方法，其特征在于：所述标签（4）佩戴于人体的手腕上。
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