專利名稱：一種煤礦井下人員定位方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及自動(dòng)識(shí)別和定位技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種煤礦井下人員定位方法。
背景技術(shù)：
礦井人員定位系統(tǒng)，是國家安全監(jiān)察部門強(qiáng)制要求建設(shè)的煤礦安全六大保安系統(tǒng)之一，該系統(tǒng)的定位功能在入井作業(yè)人員日常管理，尤其是事故狀態(tài)下及時(shí)準(zhǔn)確地組織搜救方面具有極為重要的作用。現(xiàn)在所用的礦井人員定位系統(tǒng)，主要以閱讀器的分布位置決定定位精度，多為數(shù)十米甚至數(shù)百米，數(shù)據(jù)可用度低。隨著我國煤礦開采深度不斷延伸，高瓦斯和瓦斯突出礦井?dāng)?shù)量越來越多，煤礦安全生產(chǎn)難度越來越大，建立定位精度更高的人員定位系統(tǒng)，對(duì)于保障煤礦安全生產(chǎn)、事故狀態(tài)下快速搜救具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是:提供一種煤礦井下人員定位方法，用于煤礦井下人員的定位，其成本低，定位精度可比原用系統(tǒng)提高一至兩個(gè)數(shù)量級(jí)，可以達(dá)到米級(jí)。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種煤礦井下人員定位方法，其特征在于，包括以下步驟:
(1)在煤礦井下需要實(shí)現(xiàn)人員定位的巷道內(nèi)，敷設(shè)射頻標(biāo)尺電纜，所述射頻標(biāo)尺電纜基帶為一根導(dǎo)線，貼近導(dǎo)線等距設(shè)置多個(gè)被動(dòng)式射頻標(biāo)簽，各被動(dòng)式射頻標(biāo)簽均具有唯一 ID識(shí)別碼；
(2)在井下分布安放多個(gè)閱讀器，使與其連接的射頻標(biāo)尺電纜能夠覆蓋礦井需要實(shí)現(xiàn)定位功能的所有巷道，所述閱讀器包含有高頻發(fā)送器和接收器、控制單元以及天線，閱讀器通過射頻標(biāo)尺電纜內(nèi)的導(dǎo)線與被動(dòng)式射頻標(biāo)簽的天線互相耦合，向其提供工作能源和時(shí)序，對(duì)被動(dòng)式射頻標(biāo)簽ID識(shí)別碼和內(nèi)存數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取和寫入操作，閱讀器同時(shí)與礦井網(wǎng)絡(luò)連接；
(3)入井人員隨身攜帶主動(dòng)式射頻標(biāo)簽，當(dāng)其從射頻標(biāo)尺電纜旁經(jīng)過，主動(dòng)式射頻標(biāo)簽與被動(dòng)式射頻標(biāo)簽處于射頻通訊有效距離時(shí)，完成無線非接觸式的射頻識(shí)別通訊，閱讀器即可讀取正在通訊狀態(tài)的射頻標(biāo)簽的ID識(shí)別碼和時(shí)序信息，并通過網(wǎng)絡(luò)上傳；
(4)地面上安裝服務(wù)器，服務(wù)器與閱讀器可雙向通訊；服務(wù)器從閱讀器獲取射頻標(biāo)簽的ID識(shí)別碼和時(shí)序信息，然后通過計(jì)算分析，結(jié)合礦井二維或三維礦圖完成人員定位功能。所述被動(dòng)式射頻標(biāo)簽呈圓柱狀,直徑為0.3 0.4mm。所述被動(dòng)式射頻標(biāo)簽長2 4cm。相鄰兩個(gè)被動(dòng)式射頻標(biāo)簽的間隔距離為Im 10m。本發(fā)明帶來的有益效果為:定位準(zhǔn)確，射頻標(biāo)尺電纜內(nèi)的射頻標(biāo)簽間隔距離可根據(jù)需要在Im IOm范圍內(nèi)選擇，其與入井人員隨身攜帶的主動(dòng)式射頻標(biāo)簽進(jìn)行無線非接觸式的射頻識(shí)別通訊，閱讀器獲取相互通訊的被動(dòng)式射頻標(biāo)簽的ID識(shí)別碼和時(shí)序信息，并將信息通過網(wǎng)絡(luò)上傳至地面的服務(wù)器。井下巷道寬度通常為2 6m，此定位系統(tǒng)的定位精度可精確到米，為生產(chǎn)管理和礦難救援帶來極大便利。由于物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的迅速發(fā)展，射頻標(biāo)簽的制造成本已經(jīng)較低，本發(fā)明將射頻標(biāo)簽非接觸式的設(shè)置于射頻標(biāo)尺電纜內(nèi)部，生產(chǎn)工藝簡單，制造成本低，現(xiàn)場安裝和維修簡便?，F(xiàn)有的定位方法是在巷道內(nèi)布置多個(gè)閱讀器，井下人員隨身攜帶射頻卡，由于閱讀器無法大量設(shè)置，也不能延展定位位置，只能按照閱讀器的相互距離估算位置。若要達(dá)到與本系統(tǒng)同級(jí)的定位精度，必須設(shè)置大量的閱讀器，不僅技術(shù)上難以實(shí)現(xiàn),建設(shè)成本也遠(yuǎn)高于本發(fā)明的成本。


圖1為本發(fā)明的示意圖。其中，1.射頻標(biāo)尺電纜，2.被動(dòng)式射頻標(biāo)簽，20.導(dǎo)線，3.主動(dòng)式射頻標(biāo)簽，4.閱讀器，5.服務(wù)器。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。如圖1所述，一種煤礦井下人員定位方法，包括以下步驟:
(I)在煤礦井下有作業(yè)人員的巷道內(nèi)，沿巷道壁敷設(shè)射頻標(biāo)尺電纜I，所述射頻標(biāo)尺電纜I的絕緣護(hù)套內(nèi)有一根導(dǎo)線20，導(dǎo)線20上間隔設(shè)置有多個(gè)被動(dòng)式射頻標(biāo)簽2，其中的每個(gè)被動(dòng)式射頻標(biāo)簽2都有唯一固定的ID識(shí)別碼；所述射頻標(biāo)尺電纜I內(nèi)部的被動(dòng)式射頻標(biāo)簽2按照一定距離排列，排列間距的大小確定射頻標(biāo)尺電纜I的計(jì)量單位及定位精度。射頻標(biāo)尺電纜1、內(nèi)部的被動(dòng)式射頻標(biāo)簽2與礦圖對(duì)照即可準(zhǔn)確的標(biāo)示礦井巷道的實(shí)際位置。(2)在射頻標(biāo)尺電纜I的末端設(shè)置閱讀器4，閱讀器4有效傳遞能量和通訊距離決定射頻標(biāo)尺電纜I的長度，通過合理設(shè)計(jì)，使閱讀器4所連接的射頻標(biāo)尺電纜I能夠覆蓋所有需要完成定位功能的巷道。閱讀器4的間隔距離根據(jù)射頻標(biāo)尺電纜I的長度而定。射頻標(biāo)尺電纜I內(nèi)的導(dǎo)線20與閱讀器4連接，閱讀器4通過導(dǎo)線(天線)與多個(gè)被動(dòng)式射頻標(biāo)簽2的天線互相耦合，向被動(dòng)式射頻標(biāo)簽2提供工作能源和時(shí)序，對(duì)被動(dòng)式射頻標(biāo)簽2的ID識(shí)別碼和內(nèi)存數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取或?qū)懭氩僮鳎婚喿x器4同時(shí)與礦井網(wǎng)絡(luò)連接。(3)入井人員隨身攜帶主動(dòng)式射頻標(biāo)簽3，當(dāng)其從射頻標(biāo)尺電纜I旁經(jīng)過，主動(dòng)式射頻標(biāo)簽3與被動(dòng)式射頻標(biāo)簽2處于射頻通訊有效距離時(shí)，完成無線非接觸式的射頻識(shí)別通訊，閱讀器4通過天線耦合，即可讀取正在通訊狀態(tài)的射頻標(biāo)簽的ID識(shí)別碼和時(shí)序信息，并通過網(wǎng)絡(luò)上傳；所述主動(dòng)式射頻標(biāo)簽3具有電源。(4)在地面安裝應(yīng)用程序服務(wù)器5，服務(wù)器5與閱讀器4通過專用或公用網(wǎng)絡(luò)(總線網(wǎng)絡(luò)、以太網(wǎng)絡(luò)等)連接通訊，利用與閱讀器4的上下行通訊能力，獲取射頻標(biāo)簽的ID識(shí)別碼和時(shí)序信息，通過計(jì)算分析，結(jié)合礦井二維或三維礦圖完成人員定位功能，必要時(shí)下行向射頻標(biāo)簽寫入信息，如通知人員撤離信號(hào)等。應(yīng)用程序依據(jù)所有通訊狀態(tài)的射頻標(biāo)簽信息，結(jié)合閱讀器4、射頻標(biāo)尺電纜1、被動(dòng)式射頻標(biāo)簽2在礦井巷道中的標(biāo)示位置，確定入井人員所攜帶的主動(dòng)式射頻標(biāo)簽3的實(shí)際位置。選擇相應(yīng)時(shí)段的射頻標(biāo)簽通訊信息，即可確定入井人員的活動(dòng)軌跡。所述被動(dòng)式射頻標(biāo)簽2呈圓柱狀,長2 4cm，直徑為0.3 0.4mm。相鄰被動(dòng)式射頻標(biāo)簽2的距離等間距設(shè)置為宜，一般為Im 10m，如lm、2m、5m、IOm等；間距大小可以根據(jù)煤礦井下不同位置所要求的定位精度而定，被動(dòng)式射頻標(biāo)簽2采用無源系統(tǒng)的形式。此定位方法利用射頻標(biāo)尺電纜I內(nèi)部起位置標(biāo)志作用的被動(dòng)式射頻標(biāo)簽2，與入井人員攜帶的主動(dòng)式射頻標(biāo)簽3，在移動(dòng)過程中，按設(shè)定的射頻有效通訊距離，完成無線非接觸式的射頻識(shí)別通訊，從而以固定的被動(dòng)式射頻標(biāo)簽2位置確認(rèn)移動(dòng)的主動(dòng)式射頻標(biāo)簽3位置，以達(dá)到設(shè)計(jì)要求的定位精度。本發(fā)明與傳統(tǒng)定位方法相比，具有定位精度高(可達(dá)米級(jí))、抗干擾性強(qiáng)、建設(shè)成本低等優(yōu)點(diǎn)，尤其適用于礦山井下特殊環(huán)境，亦可擴(kuò)展應(yīng)用于坑道、隧道、山洞等呈長條狀，其它無線定位方式受限，且移動(dòng)物體(人員、車輛、物資等)需要實(shí)時(shí)精確定位的環(huán)境。
權(quán)利要求
1.一種煤礦井下人員定位方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)在煤礦井下需要實(shí)現(xiàn)人員定位的巷道內(nèi)，敷設(shè)射頻標(biāo)尺電纜，所述射頻標(biāo)尺電纜基帶為一根導(dǎo)線，貼近導(dǎo)線等距設(shè)置多個(gè)被動(dòng)式射頻標(biāo)簽，各被動(dòng)式射頻標(biāo)簽均具有唯一 ID識(shí)別碼； (2)在井下分布安放多個(gè)閱讀器，使與其連接的射頻標(biāo)尺電纜能夠覆蓋礦井需要實(shí)現(xiàn)定位功能的所有巷道，所述閱讀器包含有高頻發(fā)送器和接收器、控制單元以及天線，閱讀器通過射頻標(biāo)尺電纜內(nèi)的導(dǎo)線與被動(dòng)式射頻標(biāo)簽的天線互相耦合，向其提供工作能源和時(shí)序，對(duì)被動(dòng)式射頻標(biāo)簽ID識(shí)別碼和內(nèi)存數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取和寫入操作，閱讀器同時(shí)與礦井網(wǎng)絡(luò)連接； (3)入井人員隨身攜帶主動(dòng)式射頻標(biāo)簽，當(dāng)其從射頻標(biāo)尺電纜旁經(jīng)過，主動(dòng)式射頻標(biāo)簽與被動(dòng)式射頻標(biāo)簽處于射頻通訊有效距離時(shí)，完成無線非接觸式的射頻識(shí)別通訊，閱讀器即可讀取正在通訊狀態(tài)的射頻標(biāo)簽的ID識(shí)別碼和時(shí)序信息，并通過網(wǎng)絡(luò)上傳； (4)地面上安裝服務(wù)器，服務(wù)器與閱讀器可雙向通訊；服務(wù)器從閱讀器獲取射頻標(biāo)簽的ID識(shí)別碼和時(shí)序信息，然后通過計(jì)算分析，結(jié)合礦井二維或三維礦圖完成人員定位功能。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種煤礦井下人員定位方法，其特征在于:所述被動(dòng)式射頻標(biāo)簽呈圓柱狀，直徑為0.3 0.4mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種煤礦井下人員定位方法，其特征在于:所述被動(dòng)式射頻標(biāo)簽長2 4cm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種煤礦井下人員定位方法，其特征在于:相鄰兩個(gè)被動(dòng)式射頻標(biāo)簽的間隔距尚為Im 10m。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種煤礦井下人員定位方法，在煤礦井下需要實(shí)現(xiàn)人員定位的巷道內(nèi)，敷設(shè)射頻標(biāo)尺電纜，該射頻標(biāo)尺電纜基帶為一根導(dǎo)線，貼近導(dǎo)線等距設(shè)置多個(gè)被動(dòng)式射頻標(biāo)簽，其與入井人員隨身攜帶的主動(dòng)式射頻標(biāo)簽進(jìn)行非接觸式的射頻識(shí)別通訊，閱讀器即可讀取正在通訊狀態(tài)的射頻標(biāo)簽的ID識(shí)別碼和時(shí)序信息，并通過網(wǎng)絡(luò)上傳至地面服務(wù)器，然后通過計(jì)算分析，結(jié)合礦井二維或三維礦圖完成人員定位功能。此定位方法與傳統(tǒng)定位方法相比，具有定位精度高、抗干擾性強(qiáng)、建設(shè)成本低等優(yōu)點(diǎn)，尤其適用于礦山井下特殊環(huán)境，亦可擴(kuò)展應(yīng)用于坑道、隧道、山洞等呈長條狀，其它無線定位方式受限，且移動(dòng)物體(人員、車輛、物資等)需要實(shí)時(shí)精確定位的環(huán)境。
文檔編號(hào)G06K7/00GK103150530SQ201310057100
公開日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2013年2月25日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月25日
發(fā)明者魏軍生, 武少峰, 張長松 申請(qǐng)人:河南中多科技發(fā)展有限公司