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)明涉及自動識別和定位技術(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)察部門強制要求建設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)下及時準確地組織搜救方面具有極為重要的作用?，F(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數(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)提高一至兩個數(shù)量級，可以達到米級。為了實現(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)在煤礦井下需要實現(xiàn)人員定位的巷道內(nèi)，敷設射頻標尺電纜，所述射頻標尺電纜基帶為一根導線，貼近導線等距設置多個被動式射頻標簽，各被動式射頻標簽均具有唯一 ID識別碼；
(2)在井下分布安放多個閱讀器，使與其連接的射頻標尺電纜能夠覆蓋礦井需要實現(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，閱讀器通過射頻標尺電纜內(nèi)的導線與被動式射頻標簽的天線互相耦合，向其提供工作能源和時序，對被動式射頻標簽ID識別碼和內(nèi)存數(shù)據(jù)進行讀取和寫入操作，閱讀器同時與礦井網(wǎng)絡連接；
(3)入井人員隨身攜帶主動式射頻標簽，當其從射頻標尺電纜旁經(jīng)過，主動式射頻標簽與被動式射頻標簽處于射頻通訊有效距離時，完成無線非接觸式的射頻識別通訊，閱讀器即可讀取正在通訊狀態(tài)的射頻標簽的ID識別碼和時序信息，并通過網(wǎng)絡上傳；
(4)地面上安裝服務器，服務器與閱讀器可雙向通訊；服務器從閱讀器獲取射頻標簽的ID識別碼和時序信息，然后通過計算分析，結(jié)合礦井二維或三維礦圖完成人員定位功能。所述被動式射頻標簽呈圓柱狀,直徑為0.3 0.4mm。所述被動式射頻標簽長2 4cm。相鄰兩個被動式射頻標簽的間隔距離為Im 10m。本發(fā)明帶來的有益效果為:定位準確，射頻標尺電纜內(nèi)的射頻標簽間隔距離可根據(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式射頻標簽進行無線非接觸式的射頻識別通訊，閱讀器獲取相互通訊的被動式射頻標簽的ID識別碼和時序信息，并將信息通過網(wǎng)絡上傳至地面的服務器。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，射頻標簽的制造成本已經(jīng)較低，本發(fā)明將射頻標簽非接觸式的設置于射頻標尺電纜內(nèi)部，生產(chǎn)工藝簡單，制造成本低，現(xiàn)場安裝和維修簡便。現(xiàn)有的定位方法是在巷道內(nèi)布置多個閱讀器，井下人員隨身攜帶射頻卡，由于閱讀器無法大量設置，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。若要達到與本系統(tǒng)同級的定位精度，必須設置大量的閱讀器，不僅技術(shù)上難以實現(xiàn),建設成本也遠高于本發(fā)明的成本。


圖1為本發(fā)明的示意圖。其中，1.射頻標尺電纜，2.被動式射頻標簽，20.導線，3.主動式射頻標簽，4.閱讀器，5.服務器。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖及具體實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明。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)，沿巷道壁敷設射頻標尺電纜I，所述射頻標尺電纜I的絕緣護套內(nèi)有一根導線20，導線20上間隔設置有多個被動式射頻標簽2，其中的每個被動式射頻標簽2都有唯一固定的ID識別碼；所述射頻標尺電纜I內(nèi)部的被動式射頻標簽2按照一定距離排列，排列間距的大小確定射頻標尺電纜I的計量單位及定位精度。射頻標尺電纜1、內(nèi)部的被動式射頻標簽2與礦圖對照即可準確的標示礦井巷道的實際位置。(2)在射頻標尺電纜I的末端設置閱讀器4，閱讀器4有效傳遞能量和通訊距離決定射頻標尺電纜I的長度，通過合理設計，使閱讀器4所連接的射頻標尺電纜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)射頻標尺電纜I的長度而定。射頻標尺電纜I內(nèi)的導線20與閱讀器4連接，閱讀器4通過導線(天線)與多個被動式射頻標簽2的天線互相耦合，向被動式射頻標簽2提供工作能源和時序，對被動式射頻標簽2的ID識別碼和內(nèi)存數(shù)據(jù)進行讀取或?qū)懭氩僮鳎婚喿x器4同時與礦井網(wǎng)絡連接。(3)入井人員隨身攜帶主動式射頻標簽3，當其從射頻標尺電纜I旁經(jīng)過，主動式射頻標簽3與被動式射頻標簽2處于射頻通訊有效距離時，完成無線非接觸式的射頻識別通訊，閱讀器4通過天線耦合，即可讀取正在通訊狀態(tài)的射頻標簽的ID識別碼和時序信息，并通過網(wǎng)絡上傳；所述主動式射頻標簽3具有電源。(4)在地面安裝應用程序服務器5，服務器5與閱讀器4通過專用或公用網(wǎng)絡(總線網(wǎng)絡、以太網(wǎng)絡等)連接通訊，利用與閱讀器4的上下行通訊能力，獲取射頻標簽的ID識別碼和時序信息，通過計算分析，結(jié)合礦井二維或三維礦圖完成人員定位功能，必要時下行向射頻標簽寫入信息，如通知人員撤離信號等。應用程序依據(jù)所有通訊狀態(tài)的射頻標簽信息，結(jié)合閱讀器4、射頻標尺電纜1、被動式射頻標簽2在礦井巷道中的標示位置，確定入井人員所攜帶的主動式射頻標簽3的實際位置。選擇相應時段的射頻標簽通訊信息，即可確定入井人員的活動軌跡。所述被動式射頻標簽2呈圓柱狀,長2 4cm，直徑為0.3 0.4mm。相鄰被動式射頻標簽2的距離等間距設置為宜，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，被動式射頻標簽2采用無源系統(tǒng)的形式。此定位方法利用射頻標尺電纜I內(nèi)部起位置標志作用的被動式射頻標簽2，與入井人員攜帶的主動式射頻標簽3，在移動過程中，按設定的射頻有效通訊距離，完成無線非接觸式的射頻識別通訊，從而以固定的被動式射頻標簽2位置確認移動的主動式射頻標簽3位置，以達到設計要求的定位精度。本發(fā)明與傳統(tǒng)定位方法相比，具有定位精度高(可達米級)、抗干擾性強、建設成本低等優(yōu)點，尤其適用于礦山井下特殊環(huán)境，亦可擴展應用于坑道、隧道、山洞等呈長條狀，其它無線定位方式受限，且移動物體(人員、車輛、物資等)需要實時精確定位的環(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)在煤礦井下需要實現(xiàn)人員定位的巷道內(nèi)，敷設射頻標尺電纜，所述射頻標尺電纜基帶為一根導線，貼近導線等距設置多個被動式射頻標簽，各被動式射頻標簽均具有唯一 ID識別碼； (2)在井下分布安放多個閱讀器，使與其連接的射頻標尺電纜能夠覆蓋礦井需要實現(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，閱讀器通過射頻標尺電纜內(nèi)的導線與被動式射頻標簽的天線互相耦合，向其提供工作能源和時序，對被動式射頻標簽ID識別碼和內(nèi)存數(shù)據(jù)進行讀取和寫入操作，閱讀器同時與礦井網(wǎng)絡連接； (3)入井人員隨身攜帶主動式射頻標簽，當其從射頻標尺電纜旁經(jīng)過，主動式射頻標簽與被動式射頻標簽處于射頻通訊有效距離時，完成無線非接觸式的射頻識別通訊，閱讀器即可讀取正在通訊狀態(tài)的射頻標簽的ID識別碼和時序信息，并通過網(wǎng)絡上傳； (4)地面上安裝服務器，服務器與閱讀器可雙向通訊；服務器從閱讀器獲取射頻標簽的ID識別碼和時序信息，然后通過計算分析，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:所述被動式射頻標簽呈圓柱狀，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:所述被動式射頻標簽長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:相鄰兩個被動式射頻標簽的間隔距尚為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，在煤礦井下需要實現(xiàn)人員定位的巷道內(nèi)，敷設射頻標尺電纜，該射頻標尺電纜基帶為一根導線，貼近導線等距設置多個被動式射頻標簽，其與入井人員隨身攜帶的主動式射頻標簽進行非接觸式的射頻識別通訊，閱讀器即可讀取正在通訊狀態(tài)的射頻標簽的ID識別碼和時序信息，并通過網(wǎng)絡上傳至地面服務器，然后通過計算分析，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、建設成本低等優(yōu)點，尤其適用于礦山井下特殊環(huán)境，亦可擴展應用于坑道、隧道、山洞等呈長條狀，其它無線定位方式受限，且移動物體(人員、車輛、物資等)需要實時精確定位的環(huán)境。
文檔編號G06K7/00GK103150530SQ201310057100
公開日2013年6月12日 申請日期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 申請人:河南中多科技發(fā)展有限公司