本發(fā)明涉及一種定位系統(tǒng)，尤其是一種基于GIS系統(tǒng)的礦山人機定位系統(tǒng)。

背景技術：

當下，國內礦山事故頻頻發(fā)生，礦下安全越來越引起關注，保證礦下作業(yè)人員的生命安全刻不容緩。

現有的礦山中主要采用基于控制臺GIS系統(tǒng)的人機定位系統(tǒng)，來對礦井下的作業(yè)人員進行定位。該人機定位系統(tǒng)包括有用于礦井下的信息采集的讀卡器和識別卡，在使用時將讀卡器設置在一個固定的位置，識別卡安裝在作業(yè)人員或作業(yè)機器上，當作業(yè)人員或機器處于讀卡器的檢測范圍內時，識別卡自動將作業(yè)人員或機器的ID信息發(fā)送給讀卡器，讀卡器通過RS485將信息傳輸給控制臺，處于控制臺的監(jiān)測人員通過GIS系統(tǒng)實時監(jiān)測礦井下作業(yè)人員或機器的作業(yè)動態(tài)。

然而，上述人機定位系統(tǒng)存在以下問題：(1)該人機定位系統(tǒng)只能定位作業(yè)人員或機器的大概位置、誤差較大，不能對每個作業(yè)人員或機器的坐標位置進行精確定位；(2)該人機定位系統(tǒng)中，由于讀卡器在礦井下通過RS485與控制臺之間進行實施通訊，布線復雜，通訊線路在通訊使用時由于受環(huán)境影響損耗大，故障率高，且信息傳輸滯后，在比較大的礦下信息傳輸時不能將信息及時傳輸給控制臺；(3)處于控制臺的監(jiān)測人員不能在礦井下發(fā)生故障時，及時警示礦井下相應位置的作業(yè)人員作出防范措施或安全撤離。

技術實現要素：

本發(fā)明的目的就是要解決當前用于礦山的人機定位系統(tǒng)存在定位精度低、布線復雜、故障率高、信息傳輸滯后，且不能對相應位置的作業(yè)人員進行報警指示的問題，為此提供一種基于GIS系統(tǒng)的礦山人機定位系統(tǒng)。

本發(fā)明的具體方案是：一種基于GIS系統(tǒng)的礦山人機定位系統(tǒng)，包括有置于礦井下的信息采集系統(tǒng)和置于礦井上的信息傳輸監(jiān)測系統(tǒng)，信息傳輸監(jiān)測系統(tǒng)包括有主控板、光纖交換機和控制臺，在控制臺設有GIS系統(tǒng)，其特征是：信息采集系統(tǒng)具有若干個信息采集單元，每個信息采集單元均由不多于200個識別卡和一個讀卡器以及由若干個zigbee通信模塊構成的zigbee組網傳輸系統(tǒng)組成，其中每個識別卡用于向讀卡器發(fā)送作業(yè)人員或機器的ID信息及相應的坐標信息，讀卡器接收到信息后通過RS485將信息傳輸給相鄰的zigbee通信模塊，并由zigbee組網傳輸系統(tǒng)采用zigbee技術將信息以依次接力的方式發(fā)送給主控板，主控板對接收到的每個作業(yè)人員或機器的ID信息及相應的坐標信息進行處理并通過光纖交換機將信息傳輸給控制臺，控制臺通過GIS系統(tǒng)向監(jiān)測人員實時顯示每個作業(yè)人員或機器的坐標變化，并在礦井下發(fā)生突發(fā)事故時發(fā)布控制指令，控制相應的識別卡發(fā)出聲光報警指示。

本發(fā)明中所述識別卡安裝在作業(yè)人員或機器上，在識別卡內集成有電源管理模塊A、GPS模塊、處理器A、存儲器A和第一RF模塊以及聲光報警模塊，電源管理模塊A為識別卡內各個模塊提供工作電源，GPS模塊用于將采集到的作業(yè)人員或機器的坐標信息傳輸給處理器A；存儲器A用于存儲作業(yè)人員或機器的ID信息；處理器A負責調用存儲器A中的ID信息，并將ID信息與坐標信息傳輸給第一RF模塊；第一RF模塊將接收到的ID信息與坐標信息發(fā)送給讀卡器，并在礦井下發(fā)生突發(fā)事故時，接收讀卡器發(fā)送過來的控制指令，將控制指令傳輸給處理器A，處理器A控制聲光報警模塊發(fā)出聲光報警指示。

本發(fā)明中所述讀卡器內置有電源管理模塊B、IO輸出模塊、處理器B和存儲器B以及第二RF模塊；電源管理模塊B為讀卡器內各個模塊提供工作電源；第二RF模塊用于接收識別卡發(fā)送過來的ID信息與坐標信息，并將該信息傳輸給處理器B，處理器B將信息通過IO輸出模塊傳輸給與讀卡器相鄰的zigbee通信模塊，同時在礦井下發(fā)生突發(fā)事故時，IO輸出模塊負責將與讀卡器相鄰的zigbee通信模塊發(fā)送過來的控制指令傳輸給處理器B，處理器B將控制指令傳輸給第二RF模塊，第二RF模塊將控制指令發(fā)送給相應的識別卡；存儲器B用于存儲讀卡器的數據信息。

本發(fā)明中所述主控板內置有電源管理模塊C、zigbee通信模塊和處理器C以及存儲器C，并提供有JR45網線接口，電源管理模塊C為主控板內各個模塊提供工作電源，zigbee通信模塊負責將zigbee組網傳輸系統(tǒng)發(fā)送過來的各個作業(yè)人員或機器的ID信息及相應的坐標信息傳輸給處理器C，并將處理器C傳輸過來的控制指令發(fā)送給zigbee組網傳輸系統(tǒng)；處理器C通過網線接口與光纖交換機進行光纖通訊連接；存儲器C用于存儲主控板的數據信息。

本發(fā)明中所述識別卡和讀卡器的防護等級均為IP54，采用完全密封方式，識別卡的無線發(fā)射距離大于等于100m，發(fā)射功率小于1mW；讀卡器的無線傳輸距離大于80m。

本發(fā)明相對于現有的人機定位系統(tǒng)具有以下優(yōu)點：

(1)本發(fā)明結構簡單、設計巧妙，實現了對作業(yè)人員或機器的精確定位；

(2)本發(fā)明通過zigbee組網傳輸系統(tǒng)，實現了讀卡器與主控板之間信號的無線傳輸，克服了當前在礦井下通過RS485與控制臺之間進行實施通訊所出現的布線復雜、故障率高、信息傳輸滯后的問題；

(3)本發(fā)明實現了對礦井下相應故障位置的各個作業(yè)人員的實時報警指示，避免了由于報警對非故障位置作業(yè)人員帶來的恐慌，確保了管理秩序和安全生產。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結構框圖；

圖2是本發(fā)明中識別卡內置的各模塊的通訊結構框圖；

圖3是本發(fā)明中讀卡器內置的各模塊的通訊結構框圖；

圖4是本發(fā)明中主控板內置的各模塊的通訊結構框圖。

圖中：1—主控板，2—光纖交換機，3—控制臺，4—識別卡，5—讀卡器，6—zigbee通信模塊，7—電源管理模塊A，8—GPS模塊，9—處理器A，10—存儲器A，11—第一RF模塊，12—聲光報警模塊，13—電源管理模塊B，14—IO輸出模塊，15—處理器B，16—存儲器B，17—第二RF模塊，18—電源管理模塊C，19—處理器C，20—存儲器C，21—網線接口。

具體實施方式

參見圖1-4，本發(fā)明包括有置于礦井下的信息采集系統(tǒng)和置于礦井上的信息傳輸監(jiān)測系統(tǒng)，信息傳輸監(jiān)測系統(tǒng)包括有主控板1、光纖交換機2和控制臺3，在控制臺3設有GIS系統(tǒng)；所述信息采集系統(tǒng)具有若干個信息采集單元，每個信息采集單元均由不多于200個識別卡4和一個讀卡器5以及由若干個zigbee通信模塊6構成的zigbee組網傳輸系統(tǒng)組成，其中每個識別卡4用于向讀卡器5發(fā)送作業(yè)人員或機器的ID信息及相應的坐標信息，讀卡器5接收到信息后通過RS485將信息傳輸給相鄰的zigbee通信模塊，并由zigbee組網傳輸系統(tǒng)采用zigbee技術將信息以依次接力的方式發(fā)送給主控板1，主控板1對接收到的每個作業(yè)人員或機器的ID信息及相應的坐標信息進行處理并通過光纖交換機2將信息傳輸給控制臺3，控制臺3通過GIS系統(tǒng)向監(jiān)測人員實時顯示每個作業(yè)人員或機器的坐標變化，并在礦井下發(fā)生突發(fā)事故時發(fā)布控制指令，控制相應的識別卡4發(fā)出聲光報警指示。

本實施例中所述識別卡4安裝在作業(yè)人員或機器上，在識別卡4內集成有電源管理模塊A7、GPS模塊8、處理器A9、存儲器A10和第一RF模塊11以及聲光報警模塊12，電源管理模塊A7為識別卡4內各個模塊提供工作電源，GPS模塊8用于將采集到的作業(yè)人員或機器的坐標信息傳輸給處理器A9；存儲器A9用于存儲作業(yè)人員或機器的ID信息；處理器A10負責調用存儲器A9中的ID信息，并將ID信息與坐標信息傳輸給第一RF模塊11；第一RF模塊11將接收到的ID信息與坐標信息發(fā)送給讀卡器5，并在礦井下發(fā)生突發(fā)事故時，接收讀卡器5發(fā)送過來的控制指令，將控制指令傳輸給處理器A9，處理器A9控制聲光報警模塊12發(fā)出聲光報警指示。

本實施例中所述讀卡器5內置有電源管理模塊B13、IO輸出模塊14、處理器B15和存儲器B16以及第二RF模塊17；電源管理模塊B13為讀卡器5內各個模塊提供工作電源；第二RF模塊17用于接收識別卡4發(fā)送過來的ID信息與坐標信息，并將該信息傳輸給處理器B15，處理器B15將信息通過IO輸出模塊14傳輸給與讀卡器5相鄰的zigbee通信模塊6，同時在礦井下發(fā)生突發(fā)事故時，IO輸出模塊14負責將與讀卡器5相鄰的zigbee通信模塊6發(fā)送過來的控制指令傳輸給處理器B15，處理器B15將控制指令傳輸給第二RF模塊17，第二RF模塊17將控制指令發(fā)送給相應的識別卡4；存儲器B16用于存儲讀卡器5的數據信息。

本實施例中所述主控板1內置有電源管理模塊C18、zigbee通信模塊6和處理器C19以及存儲器C20，并提供有一個JR45網線接口21，電源管理模塊C18為主控板1內各個模塊提供工作電源，zigbee通信模塊6負責將zigbee組網傳輸系統(tǒng)發(fā)送過來的各個作業(yè)人員或機器的ID信息及相應的坐標信息傳輸給處理器C19，并將處理器C19傳輸過來的控制指令發(fā)送給zigbee組網傳輸系統(tǒng)；處理器C19通過網線接口21與光纖交換機2進行光纖通訊連接；存儲器C20用于存儲主控板1的數據信息。

本實施例中所述識別卡4和讀卡器5的防護等級均為IP54，采用完全密封，識別卡4可配置為帽卡、腰卡、礦燈卡，識別卡4的無線發(fā)射距離大于等于100m，識別卡4的發(fā)射功率小于1mW，從而對人體的輻射很低；讀卡器5的無線傳輸距離大于80m。

本實施例中所述zigbee通信模塊6選用廣州致遠電子股份有限公司或廣州曉網電子科技有限公司生產的zigbee通信模塊。

本實施例中所述電源管理模塊A7、電源管理模塊B13和電源管理模塊C18均選用紐扣型非充電鋰電池，使用壽命2年以上。