一种地下煤矿的矿工定位装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种地下煤矿的矿工定位装置,包括至少1个频率在100K~500KHz的低频激活器、2.4GHz全向天线射频读头、控制中心服务器以及每个矿工携带的具有与低频激活器相对应的频率和2.4GHz的双频有源标签，每个低频激活器连接若干个天线，天线均匀间隔设于煤矿坑道内；相邻两个2.4GHz全向天线射频读头之间的距离在500~1000米内，2.4GHz全向天线射频读头通过串行总线或网线与控制中心服务器相连；本实用新型专利技术由于天线的价格要大大的低于2.4GHz全向天线射频读头的价格，所以本实用新型专利技术在很低的成本下，还能够及时、准确的将井下各个区域人员及设备的动态情况反映到地面上的控制与显示中心，使管理人员能够随时掌握井下人员的工作位置和设备的分布状况。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及地下煤矿的矿工定位技术，更具体地说，是涉及一种地下煤矿的矿工定位装置。
技术介绍
近年来，国家对煤炭的需求日益高速增长，煤炭工业也随之得到很大发展，但是因为矿山井下作业远离地面，地形复杂，环境恶劣，煤矿重大、特大事故时有发生，仍未实现对灾害事故的有效控制。由于煤矿工业的特殊性，目前普遍存在下井人员管理困难，井上人员难以及时掌握井下人员的动态分布及作业情况，一旦事故发生，井上人员缺乏可靠的井下信息，抢险救灾、安全救护的效率低下，效果不理想，为此，一套先进可靠的人员定位系统是非常重要的。当事故发生后，能够准确判定井下生产作业人员的受困位置、遇险人员撤退路线、井下的环境监测情况等，为救援人员制定救援方案提供有力的信息保障。目前市面上存在着一些人员定位系统，但是并不适合矿井的这一特殊环境，不足主要如下:基于zigbee的人员定位系统,这种系统主要是通过在井下不同位置部署zigbee的网络节点来实现在整个矿井下组网，但是出于某些不可抗因素，常常出现一个节点损坏导致整个系统瘫痪的情况，所以这会给救援带来极大不便。同时其成本过高也是限制其应用的一个关键因素。目前通用的是利用有源RFID技术来做煤矿定位，做法是在矿井坑道中部署较多的读头，矿工佩戴的有源标签会主动向外广播信息，读头然后将收集到的信息上传控制中心服务器，从而实现对矿工定位。此方法是利用接收信号强度指示(RSSI)定位，要获得较高的精度必须在坑道内部署较多的读头，从而造成成本上升。
技术实现思路
针对现有技术中存在的缺陷，本技术的目的是提供一种具有定位精度高、通信可靠性好、系统稳定性和适应性强以及成本价格便宜的基于无线低频技术和RFID技术的地下煤矿的矿工定位装置。为达到上述目的，本技术采用如下的技术方案:一种地下煤矿的矿工定位装置，包括设于煤矿坑道内的至少I个频率在100Κ^500ΚΗζ的低频激活器以及2.4GHz全向天线射频读头、设于地面上的控制中心服务器、每个矿工携带的具有与低频激活器相对应的频率和2.4GHz的双频有源标签，每个低频激活器连接若干个天线，所述天线均匀间隔设于煤矿坑道内；所述相邻两个2.4GHz全向天线射频读头之间的距离在50(Γ1000米内，所述2.4GHz全向天线射频读头通过串行总线或网线与控制中心服务器相连；所述双频有源标签中的与低频激活器频率相匹配的无线射频芯片接收低频激活器通过天线发出的低频激活信号，并实时解析出带有该低频激活器与相对应天线地址的解析信号，同时检测该低频信号的RSSI场强值，双频有源标签中的单片机控制双频有源标签 中的2. 4G无线射频芯片向2. 4GHz全向天线射频读头发送地址信号；所述地址信号包括带有该低频激活器与相对应天线的地址信息、RSSI场强值以及 双频有源标签的ID信息。所述低频激活器的频率为125KHZ。所述天线均匀间隔交错设于煤矿坑道中心线的两侧。与现有技术相比，采用本技术的ー种地下煤矿的矿エ定位装置，由于天线的 价格要大大的低于2. 4GHz全向天线射频读头的价格，所以本技术在很低的成本下， 还能够及时、准确的将井下各个区域人员及设备的动态情况反映到地面上的控制与显示中 心，使管理人员能够随时掌握井下人员的工作位置和设备的分布状况。在事故发生时，本系 统也能及时获知矿エ分布，以便于采取相应的救援措施，提高应急救援工作的效率。本技术的ー种地下煤矿的矿エ定位装置不仅是集井下人员考勤、跟踪定位、 灾后急救、日常管理等一体的综合性运用系统，集合了无线低频技术和特高频(UHF)RFID 技术等，而且可实现下井作业人员进出的有效识别，实现井下人员分布的可视化，并且使系 统管理实时化、信息化和高度自动化。为高级管理人员提供考勤作业、人员进出限制等多方 面的信息查询。一旦发生安全事故，该系统也能及时获知矿エ分布，以便于采取相应的救援 措施。系统具有安全性、可扩容性、易维护性和易操作性。附图说明图1为本技术的ー种地下煤矿的矿エ定位装置的原理示意图；图2为图1中的低频激活器的外观示意图；图3为图1中的天线的外观示意图；图4为图1中的双频有源标签的外观不意图；图5为本技术的实施例的应用示意图；图6为图5中的天线的作用范围示意图；图7为图5中的坑道中心线的分布俯瞰图；图8为图7中天线的三角定位法示意图。具体实施方式以下结合附图和实施例进ー步说明本技术的技术方案。请參见图1所示的ー种地下煤矿的矿エ定位装置，包括设于煤矿坑道内的至少1 个频率在100IT500KHZ的低频激活器11以及2. 4GHz全向天线射频读头12、设于地面上的 控制中心服务器13、每个矿エ携带的具有与低频激活器相对应的频率和2. 4GHz的双频有 源标签14，每个低频激活器11连接若干个天线15，天线15均匀间隔设于煤矿坑道20内； 相邻两个2. 4GHz全向天线射频读头12之间的距离在50(Tl000米内，2. 4GHz全向天线射频 读头12通过串行总线或网线与控制中心服务器13相连；双频有源标签14中的与低频激活器频率相匹配的无线射频芯片接收低频激活器 通过天线发出的低频激活信号，并实时解析出带有该低频激活器与相对应天线地址的解析 信号，同时检测该低频信号的RSSI场强值，双频有源标签14中的单片机控制双频有源标签中的2.4G无线射频芯片向2.4GHz全向天线射频读头发送地址信号；地址信号包括带有该低频激活器与相对应天线的地址信息、RSSI场强值以及双频有源标签的ID信息。较佳地，低频激活器的频率为125KHZ。实施例请参见图5所示,其中:I)如图2所示的低频激活器11的部署:我们在每个坑道20每隔一定的距离安装一根天线15 (参见图3所示)，天线的作用是用来激活覆盖范围内的双频有源标签14，可以通过设置相关参数来调节每根天线的覆盖范围。每根天线可以通过设置获得独一无二的天线ID，都会连接到125K低频激活器上。每个低频激活器可以连接多根天线，图2中的低频激活器连接了四根天线。由于天线成本较低，可以在坑道内部署大量的激活天线和适量的低频激活器来覆盖矿井区域。125K低频激活器:激活器主动发射连续低频脉冲信号(载波数据中含该激活器编号)；配套的双频有源标签14中的低频无线射频芯片持续打开低频接收功能，当收到某个低频激活器的激活信号时，该双频有源标签的低频无线射频芯片将实时解析出该激活器编号，同时检测出该低频信号的RSSI场强值，然后唤醒并传入单片机，接着打开2.4G无线射频芯片进行一次强信号发射(无线发射的数据包中含标签ID和激活器编号以及低频场强RSSI 值)。2)2.4GHz全向天线射频读头12部署:在天线部署好了后，接下来要部署2.4Ghz全向天线射频读头，主要用来接收双频有源标签14发射过来的数据和向控制中心服务器发送该数据。由于2.4GHz全向读头具有500米以上的可读距离，所以可以在矿井坑道中每隔1000米部署一个读头，鉴于坑道长度的不确定性，可以适当调整读头间隔距离，但是要保证坑道中数据的可读性，不会出现有盲区。每个2.4GHz全向天线射频读头的数据通过串行总线或网线传到控制中心服务器。2.4Ghz全向天线射频读头:在有效识别范围内的将收到双频有源标签的2.4G无线射频本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种地下煤矿的矿工定位装置,其特征在于，包括设于煤矿坑道内的至少1个频率在100K~500KHz的低频激活器以及2.4GHz全向天线射频读头、设于地面上的控制中心服务器、每个矿工携带的具有与低频激活器相对应的频率和2.4GHz的双频有源标签，每个低频激活器连接若干个天线，所述天线均匀间隔设于煤矿坑道内；所述相邻两个2.4GHz全向天线射频读头之间的距离在500~1000米内，所述2.4GHz全向天线射频读头通过串行总线或网线与控制中心服务器相连；所述双频有源标签中的与低频激活器频率相匹配的无线射频芯片接收低频激活器通过天线发出的低频激活信号，并实时解析出带有该低频激活器与相对应天线地址的解析信号，同时检测该低频信号的RSSI场强值，双频有源标签中的单片机控制双频有源标签中的2.4G无线射频芯片向2.4GHz全向天线射频读头发送地址信号；所述地址信号包括带有该低频激活器与相对应天线的地址信息、RSSI场强值以及双频有源标签的ID信息。

【技术特征摘要】
1.一种地下煤矿的矿工定位装置，其特征在于， 包括设于煤矿坑道内的至少I个频率在100ΙΓ500ΚΗΖ的低频激活器以及2.4GHz全向天线射频读头、设于地面上的控制中心服务器、每个矿工携带的具有与低频激活器相对应的频率和2.4GHz的双频有源标签，每个低频激活器连接若干个天线，所述天线均匀间隔设于煤矿坑道内；所述相邻两个2.4GHz全向天线射频读头之间的距离在50(Γ1000米内，所述2.4GHz全向天线射频读头通过串行总线或网线与控制中心服务器相连； 所述双频有源标签中的与低频激活器频率相匹配的无线射频芯片接收低频...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖龙，殷业，吉正继，
申请(专利权)人：上海师范大学，
类型：实用新型
国别省市：