CN202937308U - 一种矿井人员定位及监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种矿井人员定位及监测系统，包括：RFID定位模块(1)和上位机(2)，RFID定位模块(1)与上位机(2)通过Zigbee网络连接；所述的RFID定位模块(1)包括RFID电子标签(3)和RFID读写器(4)，RFID电子标签(3)与RFID读写器(4)无线连接；所述的Zigbee网络包括Zigbee路由器(5)和Zigbee协调器(6)，Zigbee路由器(5)分别与Zigbee协调器(6)和RFID读写器(4)连接，Zigbee协调器(6)与上位机(2)连接。本实用新型通过将RFID电子标签和RFID读写器组成的无线识别网络与Zigbee网络进行结合，从而可以实现在矿井中的精确定位，而且上述网络采用无线通信，布线和维护成本低，功耗小。

Description

一种矿井人员定位及监测系统

技术领域

本实用新型涉及一种矿井人员定位及监测系统，属于电子定位技术领域。 

背景技术

近年来，我国煤炭资源利用量日趋增长，煤矿的安全生产关系到人民群众的生命和财产安全，各级政府都采取了一系列措施不断加强安全生产工作。但由于煤炭生产环境特别复杂且目前井下管理不到位，仍导致了许多重大事故发生。我国目前井下通信和定位系统大都采用铺设电缆的有线通信方式，布设和维护成本很高且定位精度低。另外，大多数的井下定位系统与瓦斯监测系统是分开的，不能在实时监控瓦斯浓度的同时确定瓦斯浓度过高地点的具体位置，而增加了成本。 

实用新型内容

本实用新型的目的在于，提供一种矿井人员定位及监测系统，它可以有效解决现有技术中存在的问题，尤其是井下通信和定位系统大都采用铺设电缆的有线通信方式，布设和维护成本很高且定位精度低的问题。 

本实用新型的技术方案是这样构成的：一种矿井人员定位及监测系统，包括：RFID定位模块和上位机，RFID定位模块与上位机通过Zigbee网络连接；所述的RFID定位模块包括RFID电子标签和RFID读写器，RFID电子标签与RFID读写器无线连接；所述的Zigbee网络包括Zigbee路由器和Zigbee协调器，Zigbee路由器分别与Zigbee协调器和RFID读写器连接，Zigbee协调器与上位机连接。 

前述的矿井人员定位及监测系统中，还包括：瓦斯传感器，瓦斯传感器与RFID读写器有线连接，从而可以将瓦斯浓度监测与井下定位系统结合起来，实现了在实时监控瓦斯浓度的同时确定瓦斯浓度过高地点的具体位置，从而节约了成本。 

还包括：报警器，报警器与RFID读写器连接，从而可以实现当矿工进入危险区域后报警器进行报警、瓦斯浓度过高时进行报警或接收来自地面控制中心的报警信号进行报警。 

所述的Zigbee路由器与Zigbee协调器无线连接，Zigbee路由器与RFID读写器有线连接；Zigbee协调器与上位机有线连接。 

前述的Zigbee路由器与RFID读写器通过RS232串口连接。 

前述的RFID电子标签还包括：矿工身份信息存储器，从而可以实时监控每个矿工的踪迹或动态。 

前述的RFID电子标签还包括：求救信号发生器，从而当矿工在矿井下遇到危险时，可以向地面控制中心发出求救信号。 

与现有技术相比，本实用新型通过将RFID电子标签和RFID读写器组成的无线识别网络与Zigbee网络进行结合，从而可以实现在矿井这种复杂环境中的精确定位，而且上述网络采用无线通信，布线和维护成本低，功耗小，易拆装。此外，本实用新型还包括：瓦斯传感器，从而可以将瓦斯浓度监测与井下定位系统结合起来，实现了在实时监控瓦斯浓度的同时确定瓦斯浓度过高地点的具体位置，从而节约了成本。还包括：报警器，从而可以实现当矿工进入危险区域后报警器进行报警、瓦斯浓度过高时进行报警或接收来自地面控制中心的报警信号进行报警。本实用新型中的RFID电子标签还包括：矿工身份信息存储器，从而可以实时监控每个矿工的踪迹或动态。最后，本实用新型中的RFID电子标签还包括：求救信号发生器，从而当矿工在矿井下遇到危险时，可以向地面控制中心发出求救信号。 

附图说明

图1是实施例1的结构示意图； 

图2是实施例2、实施例3的结构示意图； 

图3是实施例4～实施例6的结构示意图； 

图4～图6是本实用新型中RFID读写器的布设方案示意图。 

附图标记：1-RFID定位模块，2-上位机，3-RFID电子标签，4-RFID读写器，5-Zigbee路由器，6-Zigbee协调器，7-瓦斯传感器，8-报警器，9-矿工身份信息存储器，10-求救信号发生器。 

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的说明。 

具体实施方式

实施例1：一种矿井人员定位及监测系统，如图1所示，包括：RFID定位模块1和上位机2，RFID定位模块1与上位机2通过Zigbee网络连接；所述的RFID定位模块1包括RFID电子标签3和RFID读写器4，RFID电子标签3与RFID读写器4无线连接；所述的Zigbee网络包括Zigbee路由器5和Zigbee协调器6，Zigbee路由器5分别与Zigbee协调器6和RFID读写器4连接，Zigbee协调器6与上位机2连接。 

实施例2：一种矿井人员定位及监测系统，如图2所示，包括：RFID定位模块1和上位机2，RFID定位模块1与上位机2通过Zigbee网络连接；所述的RFID定位模块1包括RFID电子标签3和RFID读写器4，RFID电子标签3与RFID读写器4无线连接；所述的 Zigbee网络包括Zigbee路由器5和Zigbee协调器6，Zigbee路由器5分别与Zigbee协调器6和RFID读写器4连接，Zigbee协调器6与上位机2连接。还包括：瓦斯传感器7，瓦斯传感器7与RFID读写器4有线连接。 

实施例3：一种矿井人员定位及监测系统，如图2所示，包括：RFID定位模块1和上位机2，RFID定位模块1与上位机2通过Zigbee网络连接；所述的RFID定位模块1包括RFID电子标签3和RFID读写器4，RFID电子标签3与RFID读写器4无线连接；所述的Zigbee网络包括Zigbee路由器5和Zigbee协调器6，Zigbee路由器5分别与Zigbee协调器6和RFID读写器4连接，Zigbee协调器6与上位机2连接。还包括：瓦斯传感器7，瓦斯传感器7与RFID读写器4有线连接。还包括：报警器8，报警器8与RFID读写器4连接。 

实施例4：一种矿井人员定位及监测系统，如图3所示，包括：RFID定位模块1和上位机2，RFID定位模块1与上位机2通过Zigbee网络连接；所述的RFID定位模块1包括RFID电子标签3和RFID读写器4，RFID电子标签3与RFID读写器4无线连接；所述的Zigbee网络包括Zigbee路由器5和Zigbee协调器6，Zigbee路由器5分别与Zigbee协调器6和RFID读写器4连接，Zigbee协调器6与上位机2连接。所述的Zigbee路由器5与Zigbee协调器6无线连接，Zigbee路由器5与RFID读写器4有线连接；Zigbee协调器6与上位机2有线连接。所述的Zigbee路由器5与RFID读写器4通过RS232串口连接。 

实施例5：一种矿井人员定位及监测系统，如图3所示，包括：RFID定位模块1和上位机2，RFID定位模块1与上位机2通过Zigbee网络连接；所述的RFID定位模块1包括RFID电子标签3和RFID读写器4，RFID电子标签3与RFID读写器4无线连接；所述的Zigbee网络包括Zigbee路由器5和Zigbee协调器6，Zigbee路由器5分别与Zigbee协调器6和RFID读写器4连接，Zigbee协调器6与上位机2连接。所述的RFID电子标签3还包括：矿工身份信息存储器9。 

实施例6：一种矿井人员定位及监测系统，如图3所示，包括：RFID定位模块1和上位机2，RFID定位模块1与上位机2通过Zigbee网络连接；所述的RFID定位模块1包括RFID电子标签3和RFID读写器4，RFID电子标签3与RFID读写器4无线连接；所述的Zigbee网络包括Zigbee路由器5和Zigbee协调器6，Zigbee路由器5分别与Zigbee协调器6和RFID读写器4连接，Zigbee协调器6与上位机2连接。所述的RFID电子标签3还包括：矿工身份信息存储器9。所述的RFID电子标签3还包括：求救信号发生器10。 

本实用新型的一种实施例的工作原理：本系统中的RFID定位模块1由RFID读写器4 和有源RFID电子标签3组成。当工作人员携带有源RFID电子标签3进入一个RFID读写器4范围内，RFID读写器4可识别并读取标签数据。标签被设置为休眠-接收-发送的工作状态，即平常都处于休眠的低功耗状态，只有进入RFID读写器4的能量场后才被唤醒处于正常功耗状态，此时RFID电子标签3会主动发送自身的矿工身份信息存储器9中的ID号、RSSI值(读写器读写距离)及员工报警信号，发送完后又立即转入休眠状态。瓦斯传感器7可根据不同的瓦斯浓度产生不同的电压并将电压值实时传给读写器，读写器根据电压值算出瓦斯浓度同时判断是否报警。RFID读写器4将收到的RFID电子标签3、瓦斯传感器7和自身的位置数据一起发送到与RFID读写器4通过串口线(RS232)相连的Zigbee路由器5中，并接收来自Zigbee路由器5的控制数据；Zigbee路由器5之间可以相互通信，经过多级的续传后最终将RFID读写器4的数据汇聚到Zigbee协调器6中，并接收来自Zigbee协调器6的控制数据；Zigbee协调器6将RFID读写器4的数据发送给地面控制中心的上位机2，并接收上位机2的控制数据。当矿工进入危险区域后报警器8进行报警、瓦斯浓度过高时进行报警或接收来自地面控制中心的报警信号进行报警。当矿工在矿井下遇到危险时，可以利用RFID电子标签3上的求救信号发生器10向地面控制中心发出求救信号。 

针对本技术方案，矿井下应用时可采取以下原则和方案进行RFID读写器4的布设： 

一、布设原则： 

(1).每个路口优先安装一个RFID读写器4； 

(2).如果是单通道线路，每50m以下布设一个RFID读写器4; 

(3).线路分叉时，应根据RFID读写器4的拐角读取盲区适当增加RFID读写器4数量。 

(4).为了保证路由器的正常续传，尽量使相邻的两个读写器之间无障碍物遮挡。 

二、布设方案： 

（a）常规的RFID读写器4布局（如图4所示），当RFID电子标签3同一时间只被区域a或区域b中的RFID读写器4读取时，则可确定该RFID电子标签3位于区域a或区域b中；当RFID电子标签3同一时间同时被区域a和区域b中的RFID读写器4读取时，则可确定该RFID电子标签3位于区域ab中。 

（b）巷道拐弯时（如图5所示）,当RFID电子标签3同一时间只被区域a、区域b或区域c中的RFID读写器4读取时，则可确定该RFID电子标签3位于区域a、区域b或区域c中；当RFID电子标签3同一时间同时被区域a和区域b或者区域b和区域c中的RFID读写器4读取时，则可确定该RFID电子标签3位于区域ab或区域bc中。 

（c）巷道有多个弯道时（如图6所示）,RFID读写器4设于区域b和区域c中都不能达到理想的范围，当RFID电子标签3同一时间只被区域a、区域b或区域c中的RFID读写器4读取时，则可确定该RFID电子标签3位于区域a、区域b或区域c中；当RFID电子标签3同一时间同时被区域a和区域b或者区域b和区域c中的RFID读写器4读取时，则可确定该RFID电子标签3位于区域ab或区域bc中。 

Claims (7)

1.一种矿井人员定位及监测系统，其特征在于，包括：RFID定位模块（1）和上位机（2），RFID定位模块（1）与上位机（2）通过Zigbee网络连接；所述的RFID定位模块（1）包括RFID电子标签（3）和RFID读写器（4），RFID电子标签（3）与RFID读写器（4）无线连接；所述的Zigbee网络包括Zigbee路由器（5）和Zigbee协调器（6），Zigbee路由器（5）分别与Zigbee协调器（6）和RFID读写器（4）连接，Zigbee协调器（6）与上位机（2）连接。

2.根据权利要求1所述的矿井人员定位及监测系统，其特征在于，还包括：瓦斯传感器（7），瓦斯传感器（7）与RFID读写器（4）有线连接。

3.根据权利要求1或2所述的矿井人员定位及监测系统，其特征在于，还包括：报警器（8），报警器（8）与RFID读写器（4）连接。

4.根据权利要求1所述的矿井人员定位及监测系统，其特征在于，所述的Zigbee路由器（5）与Zigbee协调器（6）无线连接，Zigbee路由器（5）与RFID读写器（4）有线连接；Zigbee协调器（6）与上位机（2）有线连接。

5.根据权利要求4所述的矿井人员定位及监测系统，其特征在于，所述的Zigbee路由器（5）与RFID读写器（4）通过RS232串口连接。

6.根据权利要求1、2、4或5所述的矿井人员定位及监测系统，其特征在于，所述的RFID电子标签（3）还包括：矿工身份信息存储器（9）。

7.根据权利要求6所述的矿井人员定位及监测系统，其特征在于，所述的RFID电子标签（3）还包括：求救信号发生器（10）。

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