CN207194957U - 一种基于uwb的井下人员安全定位系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于UWB的井下人员安全定位系统,包括地面监控设备、上位机、POE交换机、定位传感器、井下人员定位标签、报警单元、UWB信号发生装置、复位电路、电源单元、红外LED单元;定位传感器接收井下人员定位标签发出的信号,定位传感器通过交换机与上位机相连,交换机用以向定位传感器供电并发送同步时间信号;井下人员定位标签中的控制器输出端与UWB信号发生装置的输入端相连,用于控制UWB信号的产生、中断以及相应的数据传输;报警单元用于井下发生情况时报警;复位电路为控制器提供复位命令;电源单元为控制器提供工作电源。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种井下人员安全定位系统,属于定位装置领域。
背景技术
在定位技术方面,国内外井下人员定位技术多以信号为媒介进行测量,如Wi-Fi、ZigBee、RFID 技术等,但由于无线信号在井下巷道中的传输环境较为恶劣,信号传播过程较为复杂,同时巷道中还存在强电电路和强电设备所造成的电磁干扰,导致信号传播的有效距离降低,对基站数量的要求增加,系统造价的上升。UWB是一种无载波通信技术,利用纳秒至微微秒级的非正弦波窄脉冲传输数据。具有抗干扰性强、传输速率高、发送功率非常小、安全性高等优点,人们认为它将成为未来短距离无线通信的主流技术。总的来说,UWB在早期被用来应用在近距离高速数据传输,近年来国外开始利用其亚纳秒级超窄脉冲来做近距离精确室内定位。
我国现在井下人员定位装置仍处在研究阶段,目前的井下人员定位系统精度差、造价高、寿命短、功能单一,随着矿业自动化的发展和信息水平的提高,井下人员定位将与更多种技术相结合,实现多功能化的高精度人员定位系统。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足,提供一种基于UWB的井下人员安全定位系统。
本实用新型所述基于UWB的井下人员安全定位系统,它包括地面监控设备、上位机、POE交换机、定位传感器、井下人员定位标签、控制器、电源单元、红外LED单元、复位电路、UWB信号发生装置、报警单元;
定位传感器接收井下人员定位标签发出的信号,定位传感器通过POE交换机与上位机相连,POE交换机用以向定位传感器供电并发送同步时间信号;
井下人员定位标签中安装有UWB信号发生装置,通过定位传感器和POE交换机将定位数据传输给上位机,能够实时监控井下人员位置;
当井下发生突发情况时控制器通过报警单元发出声光报警。复位电路为控制器提供复位命令;电源单元为控制器提供工作电源。
本实用新型的优点:本实用新型采用UWB技术,智能定位标签结合UWB信号发生单元、定位传感器、POE交换机等实现了井下人员位置定位及人员监控系统,UWB通信技术具有抗干扰性强、传输速率高、低功耗、安全性高等特点。本实用新型有效地提高了井下作业人员的安全系数,使用效果好,便于推广使用。
附图说明
图1是本实用新型所述基于UWB的井下人员安全定位系统的总体结构图;
图2是本实用新型所述井下人员定位标签结构框图。
图3是本实用新型所述井下人员定位标签具体电路图。
具体实施方式
具体实施方式一:下面结合图1说明本实施方式,本实施方式所述基于UWB的井下人员安全定位系统,它包括地面监控设备(1)、上位机(2)、POE交换机(3)、定位传感器(4)、井下人员定位标签(5);
定位传感器(4)接收井下人员定位标签(5)发出的信号,定位传感器(4)通过POE交换机(3)用网线与上位机(2)相连;
所述POE交换机(3)输出电压为48V,通过网线向定位传感器(4)直接供电并发送同步时间信号;
所述定位传感器(4)分为一个主传感器及若干从传感器,主传感器为整个单元的同步时间源。
结合图2和图3本实用新型所述井下人员定位标签(5)内安装有控制器(5-1)及电源单元(5-2)、红外LED单元(5-3)、复位电路(5-4)、UWB信号发生装置(5-5)、报警单元(5-6),通过定位传感器(4)和POE交换机(3)将定位数据打包传输给上位机(2),能够通过地面监控设备(1)实时监控井下人员位置;
所述井下人员定位标签(5)采用矿灯供电,控制器(5-1)采用德州仪器的MSP430FR2X MCU单片机;
井下人员定位标签(5)中UWB信号发生装置(5-5)采用nRF24L01无线收发芯片来实现定位数据的传输,输入端通过上拉电阻连接控制器(5-1)的P5.0~P5.4引脚,实现UWB信号的发送;
复位电路(5-4)由按键S1来完成,按键S1的一端接电源VCC,按键S1的另一端接控制器(5-1)的RESET引脚,在开机或是发生误报警等情况时可以实现复位;
红外LED单元(5-3)可以发出红外线,当井下发生状况后便于搜救人员对于被困人员搜救或遗体的搜寻。
报警单元(5-6)包括蜂鸣器BL、PNP三极管Q2和电阻R1,控制器(5-1)的P1.6引脚连接电阻R1的一端,电阻R1的另一端连接PNP三极管Q2的基极,PNP三极管Q2的集电极接地,PNP三极管Q2的发射极连接蜂鸣器BL的负极供电端子,蜂鸣器BL的正极供电端子接电源VCC,当井下人员身体异常时也可以通过按键S2控制报警单元(5-6)发出报警,报警单元包括声光、震动报警和上位机报警显示。
Claims (9)
1.一种基于UWB的井下人员安全定位系统,其特征在于,包括地面监控设备(1)、上位机(2)、POE交换机(3)、定位传感器(4)、井下人员定位标签(5)、控制器(5-1)、电源单元(5-2)、红外LED单元(5-3)、复位电路(5-4)、UWB信号发生装置(5-5)、报警单元(5-6);定位传感器(4)接收井下人员定位标签(5)发出的信号,定位传感器(4)通过POE交换机(3)与上位机(2)相连,POE交换机(3)用以向定位传感器(4)供电并发送同步时间信号;井下人员定位标签(5)内安装有UWB信号发生装置(5-5),通过定位传感器(4)和POE交换机(3)将定位数据传输给上位机(2),能够实时监控井下人员位置;当井下发生突发情况时控制器通过报警单元(5-6)发出声光报警。
2.根据权利要求1所述一种基于UWB的井下人员安全定位系统,其特征在于,地面监控设备(1)为一台预装有监控软件的计算机,上位机(2)处理通过定位传感器(4)和POE交换机(3)传输的数据。
3.根据权利要求1所述一种基于UWB的井下人员安全定位系统,其特征在于,定位传感器(4)与POE交换机(3)通过网线连接直接供电、传输数据,采用无线接收、有线传输技术。
4.根据权利要求1所述一种基于UWB的井下人员安全定位系统,其特征在于,定位传感器(4)分为一个主传感器及若干从传感器,主传感器为整个系统的同步时间源。
5.根据权利要求1所述一种基于UWB的井下人员安全定位系统,其特征在于,井下人员定位标签(5)中控制器(5-1)采用德州仪器的MSP430FR2X MCU单片机来实现。
6.根据权利要求1所述一种基于UWB的井下人员安全定位系统,其特征在于,井下人员定位标签(5)中UWB信号发生装置(5-5)采用nRF24L01无线收发芯片来实现定位数据的传输,输入端连接控制器(5-1)的P5.0~P5.4引脚。
7.根据权利要求1所述一种基于UWB的井下人员安全定位系统,其特征在于,复位电路(5-4)由按键S1来完成,按键S1的一端接电源VCC,按键S1的另一端接控制器(5-1)的RESET引脚。
8.根据权利要求1所述一种基于UWB的井下人员安全定位系统,其特征在于,红外LED单元(5-3)可以发出红外线,当井下发生状况后便于搜救人员对于被困人员搜救或遗体的搜寻。
9.根据权利要求1所述一种基于UWB的井下人员安全定位系统,其特征在于,报警单元(5-6)包括蜂鸣器BL、PNP三极管Q2和电阻R1,控制器(5-1)的P1.6引脚连接电阻R1的一端,电阻R1的另一端连接PNP三极管Q2的基极,PNP三极管Q2的集电极接地,PNP三极管Q2的发射极连接蜂鸣器BL的负极供电端子,蜂鸣器BL的正极供电端子接电源VCC,当井下人员身体异常时可以通过按键S2控制报警单元(5-6)发出报警,报警单元包括声光、震动报警和上位机报警显示。
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CN111010660A (zh) * | 2019-12-23 | 2020-04-14 | 中煤科工集团重庆研究院有限公司 | 应用于矿井的基于UWB与ZigBee的定位方法及系统 |
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