CN113316247A - 煤矿井下工作面的定位系统及方法、装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种煤矿井下工作面的定位系统及方法、装置，该系统至少包括：多个UWB定位标签，设置于煤矿井下的工作人员和采煤机上，用于采集工作人员的第一测距信息和采煤机的第二测距信息，并将第一测距信息和第二测距信息上传至UWB定位基站；UWB定位基站，设于煤矿井下的液压支架上，通过支架控制器与工作面集中控制器通信连接，用于基于第一测距信息和第二测距信息计算出工作人员的第一位置信息和采煤机的第二位置信息，后经由支架控制器发送至工作面的顺槽集控中心的工作面集中控制器。通过本发明，解决了现有定位系统因需要依靠地面上定位引擎而存在定位响应速度慢、系统复杂度高以及采煤进程中定位不准确的技术问题。

Description

煤矿井下工作面的定位系统及方法、装置

技术领域

本发明涉及煤矿领域，具体而言，涉及一种煤矿井下工作面的定位系统及方法、装置。

背景技术

目前，煤矿井下人员定位系统已经被国家纳入智能化煤矿必备功能，同时出台有相应的国家技术标准，一些省市的煤矿基本已经实现人员定位功能；但专门针对综采工作面的定位系统，基本处于整套煤矿定位系统中的一部分，并未有特殊要求。由于工作面的特殊情况，常见的定位系统无法满足实际应用需求。

相关技术中，针对综采工作面的人员定位系统目前已经有成熟应用，有采用RFID(全称为Radio Frequency Identification，即射频识别技术)+zigbee方式的，有UWB+WIFI定位方式的，应用广泛的是后者。图1是现有的矿山应用的定位系统架构，如图1所示，在地面布置有定位引擎，一般是x86架构的PC机，提供定位算法服务。工业以太网交换机，用于和井下设备通信。

井下配置有环网交换机，一般有多个，用于地面和井下的数据通信；读卡分站和人员车辆标识卡组成定位网络，读卡分站将标识卡的数据通过环网交换机上传到地面定位引擎，也可通过不同的算法，将定位数据在读卡分站上进行缓存，等网络恢复后，由定位引擎计算标识卡位置；其中，读卡分站作为定位基站使用，不能移动位置，否则定位会产生偏差。通常在综采工作面应用时，如图1所示，将液压支架上安装固定基站，定位基站之间采用大功率Wi-Fi或者蓝牙无线通信，或者有线以太网通信。人员携带标识卡，读卡分站接收标识卡发送的射频信号，分站把其接收到的员工数据和检测到的时间一起，暂存于自身数据存储器(Random Access Memory，简称为RAM，即随机存取存储器)中,待定位引擎主机巡检时，通过光缆传输接口传送至定位引擎数据库，再对数据进行判别、分析、处理。可见，现有的煤矿井下的定位系统，是将定位引擎安装在地面上，位置距离综采工作面太远，位置计算响应时间慢；必须依赖IP(全称为Internet Protocol，即网络之间互连的协议)的网络架构，现场网络部署复杂，成本高；定位基站的位置固定，测量结果不准确。

针对相关技术中存在的上述问题，目前尚未发现有效的解决方案。

发明内容

本发明实施例提供了一种煤矿井下工作面的定位系统及方法、装置，以至少解决了现有的定位系统对煤矿井下的人员、采煤机等定位不准确的技术问题。

根据本发明的一个实施例，提供了一种煤矿井下工作面的定位系统，所述系统至少包括多个UWB定位标签、UWB定位基站以及工作面集中控制器，其中，所述多个UWB定位标签，设置于煤矿井下的工作人员和采煤机上，用于采集所述工作人员的第一测距信息和所述采煤机的第二测距信息，并将所述第一测距信息和所述第二测距信息上传至所述UWB定位基站；所述UWB定位基站，设于煤矿井下的液压支架上，通过支架控制器与所述工作面集中控制器通信连接，用于接收所述第一测距信息和所述第二测距信息，并在基于所述第一测距信息和所述第二测距信息计算出所述工作人员的第一位置信息和所述采煤机的第二位置信息后，经由所述支架控制器发送至所述工作面集中控制器；所述工作面集中控制器，设于工作面的顺槽集控中心上，设有用于显示所述UWB定位基站发送的第一位置信息和所述第二位置信息的第一显示屏；所述工作面集中控制器用于根据所述第一位置信息和所述第二位置信息对煤矿井下的工作人员和所述采煤机进行位置监测，并将所述第一位置信息、所述第二位置信息以及位置监测结果发送至地面监控平台。

可选的，所述系统还包括以太网交换机，其中，所述以太网交换机，设于煤矿井下，通过第一电口与所述UWB定位基站进行连接，并用于接收所述UWB定位基站上传的所述第一位置信息和所述第二位置信息；所述以太网交换机还通过第二电口与所述工作面集中控制器连接，并用于将所述第一位置信息和所述第二位置信息发送至所述工作面集中控制器。

可选的，所述系统还包括与所述支架控制器关联的遥控装置，其中，所述遥控装置，设有UWB模块和/或无线通信模块，与所述UWB定位基站通信连接，用于获取所述第一位置信息和所述第二位置信息；所述遥控装置还设有第二显示屏，用于显示所述第一位置信息和所述第二位置信息。

可选的，所述系统还包括：行程传感器，与所述支架控制器连接，用于采集所述UWB定位基站移动的第三测距信息，并通过所述支架控制器将所述第三测距信息发送至所述UWB定位基站；陀螺仪，设于所述UWB定位基站上，用于确定所述UWB定位基站随着所述液压支架移动时的移动方向；所述UWB定位基站还用于根据所述第三测距信息和所述移动方向更新自身的当前位置信息。

根据本发明的一个实施例，提供了一种煤矿井下工作面的定位方法，包括：获取多个UWB定位标签上传的测距信息；其中，所述多个UWB定位标签设置于煤矿井下的工作人员和采煤机上，用于采集煤矿井下工作人员的第一测距信息和所述采煤机的第二测距信息，并将所述第一测距信息和所述第二测距信息发送至UWB定位基站，所述UWB定位基站设于煤矿井下的液压支架上；根据所述第一测距信息和所述第二测距信息计算煤矿井下的工作人员的第一位置信息和所述采煤机的第二位置信息；通过支架控制器将所述第一位置信息和所述第二位置信息发送至工作面集中控制器，其中，所述工作面集中控制器，设于煤矿井下工作面的顺槽集控中心上，用于根据所述第一位置信息和所述第二位置信息对煤矿井下的工作人员和所述采煤机进行位置监测，并将所述第一位置信息、所述第二位置信息以及位置监测结果发送至地面监控平台。

可选的，在根据所述第一测距信息和所述第二测距信息计算煤矿井下的工作人员的第一位置信息和所述采煤机的第二位置信息之后，所述方法还包括：通过第一电口将所述第一位置信息和所述第二位置信息发送至以太网交换机；其中，所述以太网交换机，用于通过第二电口将所述UWB定位基站发送的所述第一位置信息和所述第二位置信息发送至所述工作面集中控制器。

可选的，所述方法还包括：接收所述支架控制器发送的第三测距信息；其中，所述第三测距信息为通过行程传感器采集的所述UWB定位基站移动的距离信息，其中，所述行程传感器与所述支架控制器连接；以及，通过所述UWB定位基站中的陀螺仪确定所述液压支架移动的移动方向；根据所述第三测距信息和所述移动方向更新所述UWB定位基站的当前位置信息。

根据本发明的一个实施例，提供了一种煤矿井下工作面的定位装置，包括：获取模块，用于获取多个UWB定位标签上传的测距信息；其中，所述多个UWB定位标签设置于煤矿井下的工作人员和采煤机上，用于采集煤矿井下工作人员的第一测距信息和所述采煤机的第二测距信息，并将所述第一测距信息和所述第二测距信息发送至UWB定位基站，所述UWB定位基站设于煤矿井下的液压支架上；计算模块，用于根据所述第一测距信息和所述第二测距信息计算煤矿井下的工作人员的第一位置信息和所述采煤机的第二位置信息；第一发送模块，用于通过支架控制器将所述第一位置信息和所述第二位置信息发送至工作面集中控制器，其中，所述工作面集中控制器，设于煤矿井下工作面的顺槽集控中心上，用于根据所述第一位置信息和所述第二位置信息对煤矿井下的工作人员和所述采煤机进行位置监测，并将所述第一位置信息、所述第二位置信息以及位置监测结果发送至地面监控平台。

可选的，所述装置还包括：第二发送模块，用于在根据所述第一测距信息和所述第二测距信息计算煤矿井下的工作人员的第一位置信息和所述采煤机的第二位置信息之后，通过第一电口将所述第一位置信息和所述第二位置信息发送至以太网交换机；其中，所述以太网交换机，用于通过第二电口将所述UWB定位基站发送的所述第一位置信息和所述第二位置信息发送至所述工作面集中控制器。

可选的，所述装置还包括：接收模块，用于接收所述支架控制器发送的第三测距信息；其中，所述第三测距信息为通过行程传感器采集的所述UWB定位基站移动的距离信息，其中，所述行程传感器与所述支架控制器连接；以及，通过所述UWB定位基站中的陀螺仪确定所述液压支架移动的移动方向；更新模块，用于根据所述第三测距信息和所述移动方向更新所述UWB定位基站的当前位置信息。

根据本发明的又一个实施例，还提供了一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被设置为运行所述计算机程序以执行上述任一项方法实施例中的步骤。

根据本发明的又一个实施例，还提供了一种存储介质，所述存储介质中存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被设置为运行时执行上述任一项装置实施例中的步骤。

通过本发明，由多个UWB定位标签、UWB定位基站以及工作面集中控制器构建的定位系统，多个UWB定位标签设置于煤矿井下的工作人员和采煤机上，UWB定位基站设置煤矿井下的液压支架上，多个UWB定位标签和UWB定位基站之间通过UWB模块通信，不仅精准地定位出煤矿井下的工作人员的位置，还对采煤机进行了定位，标签和基站之间、基站和基站之间、标签和标签之间通过UWB无线通讯方式组成了mesh网络，相互之间都可以通信，不再依赖于地面上的定位引擎实现算法以及其他IP网络，提高了定位精度和定位响应速度；另外，由于UWB定位基站安装在液压支架上，随着液压支架的移动而变化位置，可以实现自身位置更新，进而得出准确的位置信息；然后经由支架控制器将煤矿井下工作人员和采煤机的位置信息，发送至工作面的顺槽集控中心上的工作面集中控制器，可以实现在煤矿井下对工作人员和采煤机进行位置监测，并将煤矿井下的工作人员、采煤机的位置以及位置监测结果发送至地面监控平台，避免在地面上安装定位引擎等成本较高、计算响应慢的大型设备。通过本发明，解决了现有定位系统因需要依靠地面上定位引擎而存在定位响应速度慢、系统复杂度高以及采煤进程中定位不准确的技术问题，进而降低了现场勘查时间以及人力成本。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是现有的矿山应用的定位系统架构；

图2是根据本发明提供的一种煤矿井下的应用场景示例图；

图3是根据本发明实施例的一种煤矿井下工作面的定位系统的系统框架图；

图4是根据本发明实施例提供的人员定位标签和UWB定位基站在矿井下的分布示意图；

图5是本发明实施例提供的一种煤矿井下的定位系统的结构框图；

图6是根据本发明实施例提供的行程传感器的位置示意图；

图7是根据本发明实施例提供的一种校准定位基站的示意图；

图8是本发明实施例的一种煤矿井下工作面的定位方法应用于计算机终端的硬件结构框图；

图9是根据本发明实施例的一种煤矿井下工作面的定位方法的流程图；

图10是根据本发明实施例的一种煤矿井下工作面的定位装置的结构框图；

图11是根据本发明实施例的一种电子设备的结构示意图。

具体实施方式

下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。

在本案的一个应用场景中，图2是根据本发明提供的一种煤矿井下的应用场景示例图，如图2所示，1：采煤机，2：刮板输送机，3、液压支架，4：下端头支架；5，上端头支架。

图3是根据本发明实施例的一种煤矿井下工作面的定位系统的系统框架图，如图3所示，该系统包括如下：多个UWB定位标签(即图3中UWB定位标签0，UWB定位标签1，……，UWB定位标签n)、UWB定位基站10以及工作面集中控制器20。

在本实施例中，定位标签和定位基站之间进行无线通信采用UWB(全称为UltraWide Band，即超宽带)技术，它是一种新型的无线通信技术。UWB通信不需要使用传统通信体制中的载波，而是通过发送和接收具有纳秒或纳秒级以下的极窄脉冲来传输数据，因此具有GHz量级的带宽。UWB技术具有穿透力强、抗多径效果好、安全性高、系统复杂度低等优点，能够实现对产品、人员等目标的精准定位。

在本实施例中，标签和基站之间、基站和基站之间、标签和标签之间通过UWB无线通讯方式组成了mesh网络，相互之间都可以通信。

其中，多个UWB定位标签，设置于煤矿井下的工作人员和采煤机上，用于采集工作人员的第一测距信息和采煤机的第二测距信息，并将第一测距信息和第二测距信息上传至UWB定位基站10；

优选地，本实施例中的UWB定位标签，集成了UWB模块的电子元器件，可以是单独存在的便携式UWB标签，比如工牌定位标签；也可以是集成在其他设备上，比如手机、穿戴设备、便携式设备等。针对UWB定位测量，在测距的时候，采用测量光速飞行时间的方式，计算两点之间电磁波飞行的时间，通过时间计算出两点之间的距离。其用于定位，先通过计算到达时间差来确定标签和基站之间的距离，然后通过三角定位的方式，计算出标签的位置。

本实施例中，煤矿井下的每个工作人员均佩戴一个UWB定位标签；优选地，将工作人员的ID号与UWB定位标签的ID进行绑定，可通过定位UWB定位标签的位置可知工作人员的位置。图4是根据本发明实施例提供的人员定位标签和UWB定位基站在矿井下的分布示意图，如图4所示，小长方形标志表示人员定位标签。现有的定位系统中未曾考虑对采煤机位置进行定位，本发明实施例通过在煤矿井下的工作人员和采煤机上增加定位标签，因此实现了人员和采煤机的定位；在定位标签上实现定位算法，不依赖地面上的定位引擎。

UWB定位基站10，设于煤矿井下的液压支架上，通过支架控制器与工作面集中控制器通信连接，用于接收第一测距信息和第二测距信息，并在基于第一测距信息和第二测距信息计算出工作人员的第一位置信息和采煤机的第二位置信息后，经由支架控制器发送至工作面集中控制器；

优选地，本实施例中的UWB定位基站10具备RJ45标准的电口和RS485标准的接口，可以通过有线方式接入现场工业以太网网络，或者接入液压控制器上的RS485接口，通过液压支架控制器的CAN总线来通信。

本实施例中的UWB定位基站10可以为一个或多个，如图4所示，在现场布置了若干定位基站，小三角形标志表示定位基站。

优选地，在液压支架上安装定位基站，例如，每隔10架液压支架上安装一台定位基站，保证基站有效的通信距离。现有的定位系统中因定位基站(即读卡分站)位置必须固定，导致一旦读卡分站变化，既会影响测量结果；因此在液压支架上安装UWB定位基站，定位基站位置的变化可自动感知和测量修正，从而提高了定位的准确性。

在本实施例中，定位基站和定位标签之间通过UWB直接通信，自动组成mesh网络，不再需要IP网络，解决了现有的定位系统中必须依赖IP的网络架构，现场网络部署复杂、成本高的问题。

工作面集中控制器20，设于工作面的顺槽集控中心上，设有用于显示UWB定位基站发送的第一位置信息和第二位置信息的第一显示屏；工作面集中控制器用于根据第一位置信息和第二位置信息对煤矿井下的工作人员和采煤机进行位置监测，并将第一位置信息、第二位置信息以及位置监测结果发送至地面监控平台。

本实施例中的工作面集中控制器20，可以是顺槽集控中心的工控机，可通过顺槽集控中心工控机设置煤矿井下的限制区域(比如采煤机正在采煤的区域，禁止人员进入)，通过在顺槽集控中心工控机设置显示屏(即上述第一显示屏)，时刻显示每个工作人员的位置(即上述第一位置信息)和采煤机的位置(即上述第二位置信息)，通过工控机(即工作面集中控制器)监测有人员进入到限制区域，可通过发生告警以提示工作人员；可选的，工控机还会将人员位置和采煤机位置，以及告警信息发送至地面(即上述地面监控平台)，可以实现人员、采煤机、车辆定位、报警、考勤管理等各项功能。

本发明实施例提供的煤矿井下工作面的定位系统，由多个UWB定位标签、UWB定位基站以及工作面集中控制器构建而成的，多个UWB定位标签设置于煤矿井下的工作人员和采煤机上，UWB定位基站设置煤矿井下的液压支架上，多个UWB定位标签和UWB定位基站之间通过UWB模块通信，不仅精准地定位出煤矿井下的工作人员的位置，还对采煤机进行了定位，标签和基站之间、基站和基站之间、标签和标签之间通过UWB无线通讯方式组成了mesh网络，相互之间都可以通信，不再依赖于地面上的定位引擎实现算法以及其他IP网络，提高了定位精度和定位响应速度；另外，由于UWB定位基站安装在液压支架上，随着液压支架的移动而变化位置，可以实现自身位置更新，进而得出准确的位置信息；然后经由支架控制器将煤矿井下工作人员和采煤机的位置信息，发送至工作面的顺槽集控中心上的工作面集中控制器，可以实现在煤矿井下对工作人员和采煤机进行位置监测，并将煤矿井下的工作人员、采煤机的位置以及位置监测结果发送至地面监控平台，避免在地面上安装定位引擎等成本较高、计算响应慢的大型设备。通过本发明，解决了现有定位系统因需要依靠地面上定位引擎而存在定位响应速度慢、系统复杂度高以及采煤进程中定位不准确的技术问题，进而降低了现场勘查时间以及人力成本。

在本案的一个实施例中，图5是本发明实施例提供的一种煤矿井下的定位系统的结构框图，如图5所示，该定位系统专门针对综采工作面而设计的，将UWB定位基站安装在液压支架上，例如，每隔10架左右安装一台，保证基站有效的通信距离；人员佩戴定位标签，采煤机安装定位标签，假设有3个人员标签，1个采煤机标签，UWB定位标签将采集到的测距信息(即上述第一测距信息和第二测距信息)发送至UWB定位基站，其中，基站和定位标签可以自主实现定位功能，定位算法在标签内部实现，计算出人员和采煤机的位置(即上述第一位置信息和第二位置信息)，现场仅需定位基站、定位标签，无需其他定位引擎、数据服务器、定位服务器等设备；进一步地，UWB定位基站通过RS485接口将人员和采煤机的位置发送至支架控制器，其中，支架控制器与顺槽集控中心工控机相连，然后通过CAN总线将人员和采煤机的位置信息发送至顺槽集控中心工控机(即上述工作面集中控制器)和地面监控站(即上述地面监控平台)等即可。

优选地，工作面集中控制器配置有本安型液晶显示屏(即上述第一显示屏)和工控机，将综采工作面进行模拟显示，同时显示各个标签的实时位置。例如，工控机还会下发报警信息，比如现场设备损坏，瓦斯超标等，也会在液晶显示屏上显示并报警提示。

在本案的一个实施例中，该系统还包括以太网交换机，其中，以太网交换机，设于煤矿井下，通过第一电口与UWB定位基站进行连接，并用于接收UWB定位基站上传的第一位置信息和第二位置信息；以太网交换机还通过第二电口与工作面集中控制器连接，并用于将第一位置信息和第二位置信息发送至工作面集中控制器。

在上述实施例的一个示例中，如图5所示，UWB定位基站将计算出的人员和采煤机的位置通过RJ45电口(即上述第一电口)发送至以太网交换机，以太网交换机再通过RJ45电口(即上述第二电口)将人员和采煤机的位置发送至顺槽集控中心工控机。

根据上述实施例，该系统还包括与支架控制器关联的遥控装置，其中，遥控装置，设有UWB模块和/或无线通信模块，与UWB定位基站通信连接，用于获取第一位置信息和第二位置信息；遥控装置还设有第二显示屏，用于显示第一位置信息和第二位置信息。在本实施例中，遥控装置用于无线控制支架控制器的，比如支架的降柱、抬底等动作；遥控装置可用于设置一些快捷信息，及时将告警信息通报给现场的操作人员，比如，工作人员闯入采煤机正在采煤的限制区域，便会发生报警；另外，遥控装置可防止标签丢失，可以找到标签的位置。

如图5所示，该煤矿井下的定位系统还包括：与支架控制器配套的手持遥控器(即上述遥控装置)，遥控器中增设UWB定位功能，可以用于定位操作该遥控器的操作人员；该遥控器还可配置有液晶屏(即上述第二显示屏)，可用于搜索标签位置，或者实现报警功能的显示，例如，工作人员进入了采煤机工作的区域，还可实现特殊情况下的避险功能；遥控器自身配置有zigbee等无线通信功能，再配合UWB通信方式，实现了双通道无线通信功能。

优选地，该系统还包括：行程传感器，与支架控制器连接，用于采集UWB定位基站移动的第三测距信息，并通过支架控制器将第三测距信息发送至UWB定位基站；陀螺仪，设于UWB定位基站上，用于确定UWB定位基站随着液压支架移动时的移动方向；UWB定位基站还用于根据第三测距信息和移动方向更新自身的当前位置信息。

在本实施例中，由于定位基站在定位系统中需要处于静止不变的状态，可以起到参考系的作用；一旦基站位置发生变化，整个定位系统定位就会出现位置偏差，导致定位结果出现错误，尤其是综采工作面的液压支架每天都在移动，基站的位置也相应发生变化。

优选地，定位基站可通过支架控制器的RS485接口，获取液压支架的行程传感器信息(即上述第三测距信息)，同时定位基站内置有陀螺仪，可以判断出自身的移动方向，行程传感器装入液压支架的千斤顶活塞杆内，监测千斤顶行程，一般可测量的行程范围是0到1.2m。行程传感器数据通过RS485等通讯接口发送给支架控制器，支架控制器再将行程传感器数据(即上述第三测距信息)发送给定位基站；在安装有定位基站的液压支架上，根据行程传感器数据和陀螺仪进行修正自身位置。因此，根据行程传感器移动距离信息和陀螺仪的移动方向信息，可精确调整定位基站的位置，使得测量数据更加可靠，精度更高。如图6所示，图6是根据本发明实施例提供的行程传感器的位置示意图。

在上述实施例的一个示例中，图7是根据本发明实施例提供的一种校准定位基站的示意图，如图7所示，初始定位基站安装于AB两个位置，并且在上位机地图中绘制好位置。y轴为液压支架方向；x轴为液压支架的移动方向；B基站坐标为原点(0,0)。通过2点测距方法，可测出标签的位置坐标(x,y)数值，其中，偏离液压支架移动方向的另外一个坐标位置删除不用。

随着采煤进程的推进，基站会随着液压支架移动，假设从(0,0)位置向移动方向移动到坐标C(0,a)的位置，虽然标签的坐标还是可以正确测量的，但是在上位机地图中，基站仍然处于B的位置，导致出测算出来的标签坐标位置变为(x-a,y)的位置，标签位置产生了偏差。因此，本发明实施例会根据行程传感器的数据，对基站原始坐标进行修正，从(0,0)位置增加行程传感器数据a，变为(a,0)的位置，再次测量出标签的准确位置。

通过上述本发明实施例，实现了综采工作面的人员、采煤机定位功能；在定位标签上实现了定位算法，不再依赖于地面上的定位引擎，提高了定位精度和定位响应速度，实现了更加快速的定位；定位基站、定位标签之间通过UWB组成mesh网络通信，无需依靠其他IP网络，系统布置简单，实施方便；基站位置可根据液压支架行程传感器和陀螺仪自动校正，随着工作面的推进，基站会发生位置变化，如果不进行校正，会大大增加测量误差；基站之间可相互测距，一个基站确定位置之后，其他基站位置的确定不再依靠大规模的人员现场勘察。

本申请实施例所提供的方法实施例可以在移动终端、服务器、计算机终端或者类似的运算装置中执行。以运行在计算机终端上为例，图8是本发明实施例的一种煤矿井下工作面的定位方法应用于计算机终端的硬件结构框图。如图8所示，计算机终端可以包括一个或多个(图8中仅示出一个)处理器802(处理器802可以包括但不限于微处理器MCU或可编程逻辑器件FPGA等的处理装置)和用于存储数据的存储器804，可选地，上述计算机终端还可以包括用于通信功能的传输设备806以及输入输出设备808。本领域普通技术人员可以理解，图8所示的结构仅为示意，其并不对上述计算机终端的结构造成限定。例如，计算机终端还可包括比图8中所示更多或者更少的组件，或者具有与图8所示不同的配置。

存储器804可用于存储计算机程序，例如，应用软件的软件程序以及模块，如本发明实施例中的煤矿井下工作面的定位方法对应的计算机程序，处理器802通过运行存储在存储器804内的计算机程序，从而执行各种功能应用以及数据处理，即实现上述的方法。存储器804可包括高速随机存储器，还可包括非易失性存储器，如一个或者多个磁性存储装置、闪存、或者其他非易失性固态存储器，也可以包括易失性存储器。在一些实例中，存储器804可进一步包括相对于处理器802远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至计算机终端。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

传输设备806用于经由一个网络接收或者发送数据。上述的网络具体实例可包括计算机终端的通信供应商提供的无线网络。在一个实例中，传输设备806包括一个网络适配器(Network Interface Controller，简称为NIC)，其可通过基站与其他网络设备相连从而可与互联网进行通讯。在一个实例中，传输设备806可以为射频(Radio Frequency，简称为RF)模块，其用于通过无线方式与互联网进行通讯。

图9是根据本发明实施例的一种煤矿井下工作面的定位方法的流程图，如图9所示，该流程包括如下步骤：

S902，获取多个UWB定位标签上传的测距信息；其中，多个UWB定位标签设置于煤矿井下的工作人员和采煤机上，用于采集煤矿井下工作人员的第一测距信息和采煤机的第二测距信息，并将第一测距信息和第二测距信息发送至UWB定位基站，UWB定位基站设于煤矿井下的液压支架上；

S904，根据第一测距信息和第二测距信息计算煤矿井下的工作人员的第一位置信息和采煤机的第二位置信息；

S906，通过支架控制器将第一位置信息和第二位置信息发送至工作面集中控制器，其中，工作面集中控制器，设于煤矿井下工作面的顺槽集控中心上，用于根据第一位置信息和第二位置信息对煤矿井下的工作人员和采煤机进行位置监测，并将第一位置信息、第二位置信息以及位置监测结果发送至地面监控平台。

可选的，在根据第一测距信息和第二测距信息计算煤矿井下的工作人员的第一位置信息和采煤机的第二位置信息之后，还包括：通过第一电口将第一位置信息和第二位置信息发送至以太网交换机；其中，以太网交换机，用于通过第二电口将UWB定位基站发送的第一位置信息和第二位置信息发送至工作面集中控制器。

可选的，还包括：接收支架控制器发送的第三测距信息；其中，第三测距信息为通过行程传感器采集的UWB定位基站移动的距离信息，其中，行程传感器与支架控制器连接；以及，通过UWB定位基站中的陀螺仪确定液压支架移动的移动方向；根据第三测距信息和移动方向更新UWB定位基站的当前位置信息。

通过本发明实施例，UWB定位基站采集多个人员和采煤机上的标签数据，然后计算人员和采煤机的位置信息，不仅精准地定位出煤矿井下的工作人员的位置，还对采煤机进行了定位，标签和基站之间、基站和基站之间、标签和标签之间通过UWB无线通讯方式组成了mesh网络，相互之间都可以通信，不再依赖于地面上的定位引擎实现算法以及其他IP网络，提高了定位精度和定位响应速度；另外，由于UWB定位基站安装在液压支架上，随着液压支架的移动而变化位置，可以实现自身位置更新，进而得出准确的位置信息；然后经由支架控制器将煤矿井下工作人员和采煤机的位置信息发送至工作面的顺槽集控中心的工作面集中控制器，可以实现在煤矿井下对工作人员和采煤机进行位置监测，并将煤矿井下的工作人员、采煤机的位置以及位置监测结果发送至地面监控平台，避免在地面上安装定位引擎等成本较高、计算响应慢的大型设备，从而解决了现有的定位系统对煤矿井下的人员、采煤机等定位不准确的技术问题，进而降低了现场勘查时间以及人力成本。

上述煤矿井下工作面的定位方法实施例的实施方式已由上述煤矿井下工作面的定位系统实施例的实施方式揭示，本领域技术人员可以通过煤矿井下工作面的定位系统的实施例的实施方式，将其推导并应用于上述煤矿井下工作面的定位方法的实施例中。

基于上文各个实施例提供的煤矿井下工作面的定位方法，基于同一发明构思，在本实施例中还提供了一种煤矿井下工作面的定位装置，该装置用于实现上述实施例及优选实施方式，已经进行过说明的不再赘述。如以下所使用的，术语“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。

图10是根据本发明实施例的一种煤矿井下工作面的定位装置的结构框图，如图10所示，该装置包括：获取模块100，用于获取多个UWB定位标签上传的测距信息；其中，多个UWB定位标签设置于煤矿井下的工作人员和采煤机上，用于采集煤矿井下工作人员的第一测距信息和采煤机的第二测距信息，并将第一测距信息和第二测距信息发送至UWB定位基站，UWB定位基站设于煤矿井下的液压支架上；计算模块102，连接至上述获取模块100，用于根据第一测距信息和第二测距信息计算煤矿井下的工作人员的第一位置信息和采煤机的第二位置信息；第一发送模块104，连接至上述计算模块102，用于通过支架控制器将第一位置信息和第二位置信息发送至工作面集中控制器，其中，工作面集中控制器，设于煤矿井下工作面的顺槽集控中心上，用于根据第一位置信息和第二位置信息对煤矿井下的工作人员和采煤机进行位置监测，并将第一位置信息、第二位置信息以及位置监测结果发送至地面监控平台。

可选的，上述装置还包括：第二发送模块，用于在根据第一测距信息和第二测距信息计算煤矿井下的工作人员的第一位置信息和采煤机的第二位置信息之后，通过第一电口将第一位置信息和第二位置信息发送至以太网交换机；其中，以太网交换机，用于通过第二电口将UWB定位基站发送的第一位置信息和第二位置信息发送至工作面集中控制器。

可选的，上述装置还包括：接收模块，用于接收支架控制器发送的第三测距信息；其中，第三测距信息为通过行程传感器采集的UWB定位基站移动的距离信息，其中，行程传感器与支架控制器连接；以及，通过UWB定位基站中的陀螺仪确定液压支架移动的移动方向；更新模块，用于根据第三测距信息和移动方向更新UWB定位基站的当前位置信息。

需要说明的是，上述各个模块是可以通过软件或硬件来实现的，对于后者，可以通过以下方式实现，但不限于此：上述模块均位于同一处理器中；或者，上述各个模块以任意组合的形式分别位于不同的处理器中。

本发明的实施例还提供了一种存储介质，该存储介质中存储有计算机程序，其中，该计算机程序被设置为运行时执行上述任一项方法实施例中的步骤。

可选地，在本实施例中，上述存储介质可以被设置为存储用于执行以下步骤的计算机程序：

S1，获取多个UWB定位标签上传的测距信息；其中，所述多个UWB定位标签设置于煤矿井下的工作人员和采煤机上，用于采集煤矿井下工作人员的第一测距信息和所述采煤机的第二测距信息，并将所述第一测距信息和所述第二测距信息发送至UWB定位基站，所述UWB定位基站设于煤矿井下的液压支架上；

S2，根据所述第一测距信息和所述第二测距信息计算煤矿井下的工作人员的第一位置信息和所述采煤机的第二位置信息；

S3，通过支架控制器将所述第一位置信息和所述第二位置信息发送至工作面集中控制器，其中，所述工作面集中控制器，用于根据所述第一位置信息和所述第二位置信息对煤矿井下的工作人员和所述采煤机进行位置监测，并将所述第一位置信息、所述第二位置信息以及位置监测结果发送至地面监控平台。

可选地，在本实施例中，上述存储介质可以包括但不限于：U盘、只读存储器(Read-Only Memory，简称为ROM)、随机存取存储器(RandomAccess Memory，简称为RAM)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储计算机程序的介质。

基于上述图9所示方法和图10所示装置的实施例，为了实现上述目的，本申请实施例还提供了一种电子设备，如图11所示，包括存储器112和处理器111，其中存储器112和处理器111均设置在总线113上存储器112存储有计算机程序，处理器111执行计算机程序时实现图9所示的一种煤矿井下工作面的定位方法。

基于这样的理解，本申请的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个存储器(可以是CD-ROM，U盘，移动硬盘等)中，包括若干指令用以使得一台电子设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施场景所述的方法。

可选地，该设备还可以连接用户接口、网络接口、摄像头、射频(RadioFrequency，RF)电路，传感器、音频电路、WI-FI模块等等。用户接口可以包括显示屏(Display)、输入单元比如键盘(Keyboard)等，可选用户接口还可以包括USB接口、读卡器接口等。网络接口可选的可以包括标准的有线接口、无线接口(如蓝牙接口、WI-FI接口)等。

本领域技术人员可以理解，本实施例提供的一种电子设备的结构并不构成对该实体设备的限定，可以包括更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。

可选地，本实施例中的具体示例可以参考上述实施例及可选实施方式中所描述的示例，本实施例在此不再赘述。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种煤矿井下工作面的定位系统，其特征在于，所述系统至少包括多个UWB定位标签、UWB定位基站以及工作面集中控制器，其中，

所述多个UWB定位标签，设置于煤矿井下的工作人员和采煤机上，用于采集所述工作人员的第一测距信息和所述采煤机的第二测距信息，并将所述第一测距信息和所述第二测距信息上传至所述UWB定位基站；

所述UWB定位基站，设于煤矿井下的液压支架上，通过支架控制器与所述工作面集中控制器通信连接，用于接收所述第一测距信息和所述第二测距信息，并在基于所述第一测距信息和所述第二测距信息计算出所述工作人员的第一位置信息和所述采煤机的第二位置信息后，经由所述支架控制器发送至所述工作面集中控制器；

所述工作面集中控制器，设于工作面的顺槽集控中心上，设有用于显示所述UWB定位基站发送的第一位置信息和所述第二位置信息的第一显示屏；

所述工作面集中控制器用于根据所述第一位置信息和所述第二位置信息对煤矿井下的工作人员和所述采煤机进行位置监测，并将所述第一位置信息、所述第二位置信息以及位置监测结果发送至地面监控平台。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括以太网交换机，其中，

所述以太网交换机，设于煤矿井下，通过第一电口与所述UWB定位基站进行连接，并用于接收所述UWB定位基站上传的所述第一位置信息和所述第二位置信息；

所述以太网交换机还通过第二电口与所述工作面集中控制器连接，并用于将所述第一位置信息和所述第二位置信息发送至所述工作面集中控制器。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括与所述支架控制器关联的遥控装置，其中，

所述遥控装置，设有UWB模块和/或无线通信模块，与所述UWB定位基站通信连接，用于获取所述第一位置信息和所述第二位置信息；

所述遥控装置还设有第二显示屏，用于显示所述第一位置信息和所述第二位置信息。

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：

行程传感器，与所述支架控制器连接，用于采集所述UWB定位基站移动的第三测距信息，并通过所述支架控制器将所述第三测距信息发送至所述UWB定位基站；

陀螺仪，设于所述UWB定位基站上，用于确定所述UWB定位基站随着所述液压支架移动时的移动方向；

所述UWB定位基站还用于根据所述第三测距信息和所述移动方向更新自身的当前位置信息。

5.一种煤矿井下工作面的定位方法，其特征在于，包括：

获取多个UWB定位标签上传的测距信息；其中，所述多个UWB定位标签设置于煤矿井下的工作人员和采煤机上，用于采集煤矿井下工作人员的第一测距信息和所述采煤机的第二测距信息，并将所述第一测距信息和所述第二测距信息发送至UWB定位基站，所述UWB定位基站设于煤矿井下的液压支架上；

根据所述第一测距信息和所述第二测距信息计算煤矿井下的工作人员的第一位置信息和所述采煤机的第二位置信息；

通过支架控制器将所述第一位置信息和所述第二位置信息发送至工作面集中控制器，其中，所述工作面集中控制器，设于煤矿井下工作面的顺槽集控中心上，用于根据所述第一位置信息和所述第二位置信息对煤矿井下的工作人员和所述采煤机进行位置监测，并将所述第一位置信息、所述第二位置信息以及位置监测结果发送至地面监控平台。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在根据所述第一测距信息和所述第二测距信息计算煤矿井下的工作人员的第一位置信息和所述采煤机的第二位置信息之后，所述方法还包括：

通过第一电口将所述第一位置信息和所述第二位置信息发送至以太网交换机；其中，所述以太网交换机，用于通过第二电口将所述UWB定位基站发送的所述第一位置信息和所述第二位置信息发送至所述工作面集中控制器。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

接收所述支架控制器发送的第三测距信息；其中，所述第三测距信息为通过行程传感器采集的所述UWB定位基站移动的距离信息，其中，所述行程传感器与所述支架控制器连接；以及，通过所述UWB定位基站中的陀螺仪确定所述液压支架移动的移动方向；

根据所述第三测距信息和所述移动方向更新所述UWB定位基站的当前位置信息。

8.一种煤矿井下工作面的定位装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取多个UWB定位标签上传的测距信息；其中，所述多个UWB定位标签设置于煤矿井下的工作人员和采煤机上，用于采集煤矿井下工作人员的第一测距信息和所述采煤机的第二测距信息，并将所述第一测距信息和所述第二测距信息发送至UWB定位基站，所述UWB定位基站设于煤矿井下的液压支架上；

计算模块，用于根据所述第一测距信息和所述第二测距信息计算煤矿井下的工作人员的第一位置信息和所述采煤机的第二位置信息；

第一发送模块，用于通过支架控制器将所述第一位置信息和所述第二位置信息发送至工作面集中控制器，其中，所述工作面集中控制器，设于煤矿井下工作面的顺槽集控中心上，用于根据所述第一位置信息和所述第二位置信息对煤矿井下的工作人员和所述采煤机进行位置监测，并将所述第一位置信息、所述第二位置信息以及位置监测结果发送至地面监控平台。

9.一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求5至7中任一项所述方法的步骤。

10.一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求5至7中任一项所述的方法的步骤。

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