CN114779166A - 一种井下人员精确定位系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及井下智能管理技术领域，具体涉及一种井下人员精确定位系统，包括卡片端、定位读卡器和处理器；卡片端为无线通信卡片，且卡片端记录有卡片持有人员的个人信息的标识；定位读卡器有多个，分别按预设的间隔距离沿井下巷道的长度方向设置；定位读卡器用于读取覆盖范围内的卡片端的信息，并测量与卡片端相隔距离，还用于将卡片端的个人信息及对应的相隔距离发送给处理器；处理器内存储有各定位读卡器的位置信息，处理器用于根据各定位读卡器的位置信息、各定位读卡器发送的相隔距离及对应的个人信息进行定位分析，得到井下人员的基础定位。使用本系统，即使在存在环境干扰的情况下，也能够对进入井下巷道的人员进行准确的定位。

Description

一种井下人员精确定位系统

技术领域

本发明涉及井下智能管理技术领域，具体涉及一种井下人员精确定位系统。

背景技术

随着智能化管理的发展，智能管理的应用场景越来越广泛，矿井的井下管理也逐渐变得智能化起来。井下的智能化管理，主要指采集井下巷道的各类状态数据后进行集中监控管理，从而以一种可视化的集中管理方式对井下巷道进行管理。

其中，为了对井下人员进行有效管理，需要对井下人员进行精确的定位。由于井下巷道通常为狭长的直线型通道，目前的主流定位方法通常为UWB定位技术，即，在井下巷道内每隔预设距离（大多为600米左右）设置一个定位读卡器，并为每个进入井下的人员配置一个录入其个人信息的卡片。当有人员进入井下后，通过定位读卡器读取卡片的信息并测量与卡片的距离，从而对各人员进行实时定位。

采用上述方案，可以方便的对进入井下巷道的人员进行实时定位，但是，由于井下巷道内的环境复杂，部分区域可能会出现对定位信号造成干扰的情况，进而使得位于该区域的人员定位数据不准确，不能满足人员定位的精度要求，从而达不到人员管理的要求。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明提出了一种井下人员精确定位系统，即使在存在环境干扰的情况下，也能够对进入井下巷道的人员进行准确的定位。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

一种井下人员精确定位系统，包括卡片端、定位读卡器和处理器；

所述卡片端为无线通信卡片，且卡片端记录有卡片持有人员的个人信息的标识；所述定位读卡器有多个，分别按预设的间隔距离沿井下巷道的长度方向设置；定位读卡器用于读取覆盖范围内的卡片端的信息，并测量与卡片端相隔距离，还用于将卡片端的个人信息及对应的相隔距离发送给处理器；处理器内存储有各定位读卡器的位置信息，处理器用于根据各定位读卡器的位置信息、各定位读卡器发送的相隔距离及对应的个人信息进行定位分析，得到井下人员的基础定位；

定位读卡器还用于按照预设的频率，给相邻的定位读卡器发送测距信号并测量与相邻定位读卡器之间的相邻距离，还用于将相邻距离发送给处理器；处理器内还存储有各相邻的定位读卡器之间的实际距离；处理器还用于基于相邻的定位读卡器的相邻距离及实际距离，计算各定位读卡器之间的距离修正系数，并基于距离修正系数对井下人员的基础定位进行修正，得到井下人员的实际定位。

作为优选，还包括井下车辆，井下车辆上安装有移动采集端；所述移动采集端包括第二读取单元和射频单元；第二读取单元用于读取感应范围内的卡片端的个人信息，并测量与卡片端的相隔距离；第二读取单元还用于将个人信息及对应的相隔距离打包为移动信息后，通过射频单元发送给相邻的定位读卡器；定位读卡器还用于接收移动信息时，测量与对应井下车辆的距离并记为检测距离，并将移动信息及检测距离发送给处理器；处理器还用于根据距离修正系数及检测距离，对井下车辆进行实时定位；处理器还用于按照预设的条件，分析移动信息内的个人信息是否为车内人员的个人信息，若是，则处理器将该个人信息与对应的井下车辆的实时定位进行关联。

作为优选，处理单元分析移动信息内的个人信息是否为车内人员的个人信息时，若分析结果为卡片端与第二读取单元的距离小于预设距离，该卡片端的移动距离小于预设距离，且该卡片端的移动频率小于预设频率，则判断该卡片端在车内，该卡片端对应的个人信息为车内人员的个人信息。

作为优选，处理器还用于存储各定位读卡器之间的距离修正系数，还用于根据距离修正系数进行修正分析；若某两个相邻的定位读卡器之间的修正系数持续大于第一预设值，且持续时间大于预设时长，则处理器生成警报信息。

作为优选，处理器进行修正分析时，若某两个相邻的定位读卡器之间的修正系数大于第二预设值，则处理器生成警报信息；其中，第二预设值大于第一预设值。

作为优选，处理器还用于当存在警报信息时，将警报信息对应的两个相邻定位读卡器进行标记，并在有井下车辆驶过标记的两个相邻定位读卡器之间的空间时，根据该两个相邻定位读卡器发送的该井下车辆的实时检测距离，进行干扰源位置分析。

作为优选，处理器还用于根据干扰源位置分析结果，生成建议处理区域信息。

作为优选，警报信息的内容包括异常的类型。

作为优选，所述预设的频率范围为1次/2分钟至1次/10分钟之间。

作为优选，预设的间隔距离不大于650米。

本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：

1.本方案通过定位读卡器及处理器对井下人员进行常规的UWB定位，得到井下人员的基础定位后，还会根据相邻的定位读卡器之间的测量距离，并结合相邻读卡器之间的实际距离，分析各相邻的定位读卡器之间的距离修正系数。再通过得到的修正系数，对各井下人员的基础定位进行修正。如果某两个相邻的定位读卡器之间存在干扰，则通过对应的距离修正系数，可以将该干扰的影响降到最小，从而使得位于该相邻读卡器之间的井下人员的定位尽可能的与真实定位接近。通过这样的方式，即使在存在环境干扰的情况下，也能够对进入井下巷道的人员进行准确的定位。

2.使用本申请，即使井下人员在井下车辆内，卡片端的信号被车身的包裹所屏蔽，也能够对其进行准确的定位。具体的，通过移动采集端的采集分析，以及处理器对移动采集端的相关数据的处理，可以对车内人员进行有效的识别并对井下车辆进行定位，再将车内人员与对应井下车辆的定位进行关联。相当于，将该井下车辆的定位作为车内人员的定位，由于井下车辆的体积并不大，并且人员在车辆内时可与车辆看作是一个整体，这样的精度已经满足使用需求。这样，即使有人员在井下车辆内，也能够对该人员进行持续定位。并且，为保证对车内人员信息的采集有效性，本申请设计了专门的判断条件，即，当某人员与第二读取单元的距离小于预设距离，该人员的移动距离小于预设距离，且该人员的移动频率小于预设频率，才判断该人员在车内。

3.如果某处的异常过于强烈，则即使修正后其精度也难以保证。因此，本申请中的处理器会根据距离修正系数进行修正分析。如果存在某两个相邻的定位读卡器之间的修正系数持续大于第一预设值，且持续时间大于预设时长，则说明该相邻定位读卡器之间的异常较为剧烈，且持续时间已经较久，难以自动消除，因此，处理器生成警报信息，便于相关工作人员了解情况，及时进行处理。同样的，如果某两个相邻的定位读卡器之间的修正系数大于第二预设值（第二预设值大于第一预设值），则说明该相邻定位读卡器之间的异常已经非常强烈，不能等其自动消除，需要尽快处理，因此，处理器同样生成警报信息，便于相关工作人员了解情况，及时进行处理。

4.在生成警报信息后，本申请中的处理器还会在有井下车辆驶过标记的两个相邻定位读卡器之间的空间时，自动对干扰源的位置进行分析。具体的，如果井下车辆与某定位读卡器之间一直没有干扰，则对应的检测距离的变化是较为平滑的，如果该检测距离出现突变，则说明进入了信号干扰所在区域或者离开了干扰所在区域。这样，通过对两边的定位读卡器发送的井下车辆的检测距离的分析，能够较为准确的找出异常干扰存在的具体区域。之后，处理器生成建议处理区域信息，便于管理人员对该存在异常干扰的具体区域进行针对性的处理。

附图说明

为了使发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：

图1为实施例一的逻辑框图；

图2为实施例一中的举例说明示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细的说明：

实施例一

如图1所示，本实施例中公开了一种井下人员精确定位系统，包括卡片端、定位读卡器、处理器和井下车辆。其中，所述卡片端为无线通信卡片，且卡片端记录有卡片持有人员的个人信息的标识。本实施例中，卡片端为射频卡，定位读卡器为射频读卡器。在其他实施例中，卡片端及定位读卡器也可以采用UWB定位技术或其他室内定位技术的等效装置，这些都属于现有技术，直接套用即可，在此不再赘述。

定位读卡器有多个，分别按照预设的间隔距离沿井下巷道的长度方向设置。本实施例中，定位读卡器每隔600米设置一个，即，任意两相邻的定位读卡器相隔600米。定位读卡器用于读取覆盖范围内的卡片端的个人信息并测量与卡片端的相隔距离，还用于将卡片端的个人信息及对应的相隔距离发送给处理器；处理器用于根据卡片端的个人信息及对应的相隔距离进行人员定位分析。处理器内存储有各定位读卡器的位置信息，处理器用于根据各定位读卡器的位置信息、各定位读卡器发送的相隔距离及对应的个人信息进行定位分析，得到井下人员的基础定位。

定位读卡器还用于按照预设的频率，给相邻的定位读卡器发送测距信号并测量与相邻定位读卡器之间的相邻距离，还用于将相邻距离发送给处理器；处理器内还存储有各相邻的定位读卡器之间的实际距离；处理器还用于基于相邻的定位读卡器的相邻距离及实际距离，计算各定位读卡器之间的距离修正系数，并基于距离修正系数对井下人员的基础定位进行修正，得到井下人员的实际定位。其中，所述预设的频率范围为1次/2分钟至1次/10分钟之间，本实施例中为每3分钟一次。

井下车辆上安装有移动采集端；所述移动采集端包括第二读取单元和射频单元；本实施例中，第二读取单元安装在井下车辆内，射频单元安装在井下车辆外；具体实施时，第二读取单元可采用感应距离较小（如30米）的射频读卡器，通信单元为射频发射模块。第二读取单元用于读取感应范围内的卡片端的个人信息，并测量与卡片端的相隔距离；第二读取单元还用于将个人信息及对应的相隔距离打包为移动信息后，通过射频单元发送给相邻的定位读卡器；定位读卡器还用于接收移动信息时，测量与对应井下车辆的距离并记为检测距离，并将移动信息及检测距离发送给处理器；处理器还用于根据距离修正系数及检测距离，对井下车辆进行实时定位；处理器还用于按照预设的条件，分析移动信息内的个人信息是否为车内人员的个人信息，若是，则处理器将该个人信息与对应的井下车辆的实时定位进行关联。其中，处理单元分析移动信息内的个人信息是否为车内人员的个人信息时，若分析结果为卡片端与第二读取单元的距离小于预设距离，该卡片端的移动距离小于预设距离，且该卡片端的移动频率小于预设频率，则判断该卡片端在车内，该卡片端对应的个人信息为车内人员的个人信息。预设距离及预设频率的具体数值，本领域技术人员可依据井下车辆的内部空间布局具体设置，在此不再赘述。

本方案通过定位读卡器及处理器对井下人员进行常规的UWB定位，得到井下人员的基础定位后，还会根据相邻的定位读卡器之间的测量距离，并结合相邻读卡器之间的实际距离，分析各相邻的定位读卡器之间的距离修正系数。再通过得到的修正系数，对各井下人员的基础定位进行修正。如果某两个相邻的定位读卡器之间存在干扰，则通过对应的距离修正系数，可以将该干扰的影响降到最小，从而使得位于该相邻读卡器之间的井下人员的定位尽可能的与真实定位接近。通过这样的方式，即使在存在环境干扰的情况下，也能够对进入井下巷道的人员进行准确的定位。

为便于理解，以图2中的情况为例进行说明。如图2所示，读卡定位器1与读卡器定位器2之间的真实距离为D；读卡定位器1与读卡器定位器2之间通过自动测距测得的检测距离为d；则修正系数K=D/d。之后，当自动检测到位于定位读卡器1及定位读卡器2之间的卡片端与定位读卡器1之间的检测距离为d1时，则该片端与定位读卡器1之间的真实距离D1=d1*K= d1* D/d。通过修正系数，可将环境温度、湿度对测距引起的误差进行消除，实现更为精准的定位精度。

除此，通过移动采集端的采集分析，以及处理器对移动采集端的相关数据的处理，本方案可以对车内人员进行有效的识别并对井下车辆进行定位，再将车内人员与对应井下车辆的定位进行关联。相当于，将该井下车辆的定位作为车内人员的定位，由于井下车辆的体积并不大，并且人员在车辆内时可与车辆看作是一个整体，这样的精度已经满足使用需求。这样，即使有人员在井下车辆内，也能够对该人员进行持续定位。并且，为保证对车内人员信息的采集有效性，本申请设计了专门的判断条件。

综上，使用本系统，即使在存在环境干扰的情况下，也能够对进入井下巷道的人员进行准确的定位。

实施例二

与实施例一不同的是，本实施例中，处理器还用于存储各定位读卡器之间的距离修正系数，还用于根据距离修正系数进行修正分析；若某两个相邻的定位读卡器之间的修正系数持续大于第一预设值，且持续时间大于预设时长，或者某两个相邻的定位读卡器之间的修正系数大于第二预设值，则处理器生成警报信息；其中，第二预设值大于第一预设值，警报信息的内容包括异常的类型。第一与预设值及第二预设值的具体数值，本领域技术人员可依据井下巷道的日常干扰情况，以及定位精度的实际要求具体设置，在此不再赘述。

如果某处的异常过于强烈，则即使修正后其精度也难以保证。因此，本申请中的处理器会根据距离修正系数进行修正分析。如果存在某两个相邻的定位读卡器之间的修正系数持续大于第一预设值，且持续时间大于预设时长，则说明该相邻定位读卡器之间的异常较为剧烈，且持续时间已经较久，难以自动消除，因此，处理器生成警报信息，便于相关工作人员了解情况，及时进行处理。同样的，如果某两个相邻的定位读卡器之间的修正系数大于第二预设值（第二预设值大于第一预设值），则说明该相邻定位读卡器之间的异常已经非常强烈，不能等其自动消除，需要尽快处理，因此，处理器同样生成警报信息，便于相关工作人员了解情况，及时进行处理。

实施例三

与实施例二不同的是，本实施例中，处理器还用于当存在警报信息时，将警报信息对应的两个相邻定位读卡器进行标记，并在有井下车辆驶过标记的两个相邻定位读卡器之间的空间时，根据该两个相邻定位读卡器发送的该井下车辆的实时检测距离，进行干扰源位置分析。处理器还用于根据干扰源位置分析结果，生成建议处理区域信息。

在生成警报信息后，本申请中的处理器还会在有井下车辆驶过标记的两个相邻定位读卡器之间的空间时，自动对干扰源的位置进行分析。具体的，如果井下车辆与某定位读卡器之间一直没有干扰，则对应的检测距离的变化是较为平滑的，如果该检测距离出现突变，则说明进入了信号干扰所在区域或者离开了干扰所在区域。这样，通过对两边的定位读卡器发送的井下车辆的检测距离的分析，能够较为准确的找出异常干扰存在的具体区域。之后，处理器生成建议处理区域信息，便于管理人员对该存在异常干扰的具体区域进行针对性的处理。

最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种井下人员精确定位系统，其特征在于：包括卡片端、定位读卡器和处理器；

所述卡片端为无线通信卡片，且卡片端记录有卡片持有人员的个人信息的标识；所述定位读卡器有多个，分别按预设的间隔距离沿井下巷道的长度方向设置；定位读卡器用于读取覆盖范围内的卡片端的信息，并测量与卡片端相隔距离，还用于将卡片端的个人信息及对应的相隔距离发送给处理器；处理器内存储有各定位读卡器的位置信息，处理器用于根据各定位读卡器的位置信息、各定位读卡器发送的相隔距离及对应的个人信息进行定位分析，得到井下人员的基础定位；

所述定位读卡器还用于按照预设的频率，给相邻的定位读卡器发送测距信号并测量与相邻定位读卡器之间的相邻距离，还用于将相邻距离发送给处理器；处理器内还存储有各相邻的定位读卡器之间的实际距离；处理器还用于基于相邻的定位读卡器的相邻距离及实际距离，计算各定位读卡器之间的距离修正系数，并基于距离修正系数对井下人员的基础定位进行修正，得到井下人员的实际定位。

2.如权利要求1所述的井下人员精确定位系统，其特征在于：还包括井下车辆，井下车辆上安装有移动采集端；所述移动采集端包括第二读取单元和射频单元；第二读取单元用于读取感应范围内的卡片端的个人信息，并测量与卡片端的相隔距离；第二读取单元还用于将个人信息及对应的相隔距离打包为移动信息后，通过射频单元发送给相邻的定位读卡器；定位读卡器还用于接收移动信息时，测量与对应井下车辆的距离并记为检测距离，并将移动信息及检测距离发送给处理器；处理器还用于根据距离修正系数及检测距离，对井下车辆进行实时定位；处理器还用于按照预设的条件，分析移动信息内的个人信息是否为车内人员的个人信息，若是，则处理器将该个人信息与对应的井下车辆的实时定位进行关联。

3.如权利要求2所述的井下人员精确定位系统，其特征在于：所述处理单元分析移动信息内的个人信息是否为车内人员的个人信息时，若分析结果为卡片端与第二读取单元的距离小于预设距离，该卡片端的移动距离小于预设距离，且该卡片端的移动频率小于预设频率，则判断该卡片端在车内，该卡片端对应的个人信息为车内人员的个人信息。

4.如权利要求3所述的井下人员精确定位系统，其特征在于：所述处理器还用于存储各定位读卡器之间的距离修正系数，还用于根据距离修正系数进行修正分析；若某两个相邻的定位读卡器之间的修正系数持续大于第一预设值，且持续时间大于预设时长，则处理器生成警报信息。

5.如权利要求4所述的井下人员精确定位系统，其特征在于：所述处理器进行修正分析时，若某两个相邻的定位读卡器之间的修正系数大于第二预设值，则处理器生成警报信息；其中，第二预设值大于第一预设值。

6.如权利要求5所述的井下人员精确定位系统，其特征在于：所述处理器还用于当存在警报信息时，将警报信息对应的两个相邻定位读卡器进行标记，并在有井下车辆驶过标记的两个相邻定位读卡器之间的空间时，根据该两个相邻定位读卡器发送的该井下车辆的实时检测距离，进行干扰源位置分析。

7.如权利要求6所述的井下人员精确定位系统，其特征在于：所述处理器还用于根据干扰源位置分析结果，生成建议处理区域信息。

8.如权利要求5所述的井下人员精确定位系统，其特征在于：所述警报信息的内容包括异常的类型。

9.如权利要求1所述的井下人员精确定位系统，其特征在于：所述预设的频率范围为1次/2分钟至1次/10分钟之间。

10.如权利要求1所述的井下人员精确定位系统，其特征在于：预设的间隔距离不大于650米。

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