專利名稱：一種礦井人員定位及監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種礦井人員定位及監(jiān)測系統(tǒng)，屬于電子定位技術領域。
背景技術：
近年來，我國煤炭資源利用量日趨增長，煤礦的安全生產關系到人民群眾的生命和財產安全，各級政府都采取了一系列措施不斷加強安全生產工作。但由于煤炭生產環(huán)境特別復雜且目前井下管理不到位，仍導致了許多重大事故發(fā)生。我國目前井下通信和定位系統(tǒng)大都采用鋪設電纜的有線通信方式，布設和維護成本很高且定位精度低。另外，大多數的井下定位系統(tǒng)與瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)是分開的，不能在實時監(jiān)控瓦斯?jié)舛鹊耐瑫r確定瓦斯?jié)舛冗^高地點的具體位置，而增加了成本。

實用新型內容本實用新型的目的在于，提供一種礦井人員定位及監(jiān)測系統(tǒng)，它可以有效解決現有技術中存在的問題，尤其是井下通信和定位系統(tǒng)大都采用鋪設電纜的有線通信方式，布設和維護成本很高且定位精度低的問題。本實用新型的技術方案是這樣構成的:一種礦井人員定位及監(jiān)測系統(tǒng)，包括:RFID定位模塊和上位機，RFID定位模塊與上位機通過Zigbee網絡連接；所述的RFID定位模塊包括RFID電子標簽和RFID讀寫器，RFID電子標簽與RFID讀寫器無線連接；所述的Zigbee網絡包括Zigbee路由器和Zigbee協(xié)調器，Zigbee路由器分別與Zigbee協(xié)調器和RFID讀寫器連接，Zigbee協(xié)調器與上位機連接。前述的礦井人員定位及監(jiān)測系統(tǒng)中，還包括:瓦斯傳感器，瓦斯傳感器與RFID讀寫器有線連接，從而可以將瓦斯?jié)舛缺O(jiān)測與井下定位系統(tǒng)結合起來，實現了在實時監(jiān)控瓦斯?jié)舛鹊耐瑫r確定瓦斯?jié)舛冗^高地點的具體位置，從而節(jié)約了成本。還包括:報警器，報警器與RFID讀寫器連接，從而可以實現當礦工進入危險區(qū)域后報警器進行報警、瓦斯?jié)舛冗^高時進行報警或接收來自地面控制中心的報警信號進行報
目O所述的Zigbee路由器與Zigbee協(xié)調器無線連接，Zigbee路由器與RFID讀寫器有線連接；Zigbee協(xié)調器與上位機有線連接。前述的Zigbee路由器與RFID讀寫器通過RS232串口連接。前述的RFID電子標簽還包括:礦工身份信息存儲器，從而可以實時監(jiān)控每個礦工的蹤跡或動態(tài)。前述的RFID電子標簽還包括:求救信號發(fā)生器，從而當礦工在礦井下遇到危險時，可以向地面控制中心發(fā)出求救信號。與現有技術相比，本實用新型通過將RFID電子標簽和RFID讀寫器組成的無線識別網絡與Zigbee網絡進行結合，從而可以實現在礦井這種復雜環(huán)境中的精確定位，而且上述網絡采用無線通信，布線和維護成本低，功耗小，易拆裝。此外，本實用新型還包括:瓦斯傳感器，從而可以將瓦斯?jié)舛缺O(jiān)測與井下定位系統(tǒng)結合起來，實現了在實時監(jiān)控瓦斯?jié)舛鹊耐瑫r確定瓦斯?jié)舛冗^高地點的具體位置，從而節(jié)約了成本。還包括:報警器，從而可以實現當礦工進入危險區(qū)域后報警器進行報警、瓦斯?jié)舛冗^高時進行報警或接收來自地面控制中心的報警信號進行報警。本實用新型中的RFID電子標簽還包括:礦工身份信息存儲器，從而可以實時監(jiān)控每個礦工的蹤跡或動態(tài)。最后，本實用新型中的RFID電子標簽還包括:求救信號發(fā)生器，從而當礦工在礦井下遇到危險時，可以向地面控制中心發(fā)出求救信號。

圖1是實施例1的結構示意圖；圖2是實施例2、實施例3的結構示意圖；圖3是實施例4 實施例6的結構示意圖；圖4 圖6是本實用新型中RFID讀寫器的布設方案示意圖。附圖標記:1-RFID定位模塊，2-上位機，3-RFID電子標簽，4-RFID讀寫器，5-Zigbee路由器，6-Zigbee協(xié)調器，7_瓦斯傳感器，8_報警器，9_礦工身份信息存儲器，10-求救信號發(fā)生器。
以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步的說明。
具體實施方式
實施例1:一種礦井人員定位及監(jiān)測系統(tǒng)，如圖1所不，包括:RFID定位t旲塊I和上位機2，RFID定位模塊I與上位機2通過Zigbee網絡連接；所述的RFID定位模塊I包括RFID電子標簽3和RFID讀寫器4，RFID電子標簽3與RFID讀寫器4無線連接；所述的Zigbee網絡包括Zigbee路由器5和Zigbee協(xié)調器6, Zigbee路由器5分別與Zigbee協(xié)調器6和RFID讀寫器4連接，Zigbee協(xié)調器6與上位機2連接。實施例2: —種礦井人員定位及監(jiān)測系統(tǒng)，如圖2所示，包括:RFID定位模塊I和上位機2，RFID定位模塊I與上位機2通過Zigbee網絡連接；所述的RFID定位模塊I包括RFID電子標簽3和RFID讀寫器4，RFID電子標簽3與RFID讀寫器4無線連接；所述的Zigbee網絡包括Zigbee路由器5和Zigbee協(xié)調器6, Zigbee路由器5分別與Zigbee協(xié)調器6和RFID讀寫器4連接，Zigbee協(xié)調器6與上位機2連接。還包括:瓦斯傳感器7，瓦斯傳感器7與RFID讀寫器4有線連接。實施例3:—種礦井人員定位及監(jiān)測系統(tǒng)，如圖2所示，包括:RFID定位模塊I和上位機2，RFID定位模塊I與上位機2通過Zigbee網絡連接；所述的RFID定位模塊I包括RFID電子標簽3和RFID讀寫器4，RFID電子標簽3與RFID讀寫器4無線連接；所述的Zigbee網絡包括Zigbee路由器5和Zigbee協(xié)調器6, Zigbee路由器5分別與Zigbee協(xié)調器6和RFID讀寫器4連接，Zigbee協(xié)調器6與上位機2連接。還包括:瓦斯傳感器7，瓦斯傳感器7與RFID讀寫器4有線連接。還包括:報警器8，報警器8與RFID讀寫器4連接。實施例4:一種礦井人員定位及監(jiān)測系統(tǒng)，如圖3所示，包括:RFID定位模塊I和上位機2，RFID定位模塊I與上位機2通過Zigbee網絡連接；所述的RFID定位模塊I包括RFID電子標簽3和RFID讀寫器4，RFID電子標簽3與RFID讀寫器4無線連接；所述的Zigbee網絡包括Zigbee路由器5和Zigbee協(xié)調器6, Zigbee路由器5分別與Zigbee協(xié)調器6和RFID讀寫器4連接，Zigbee協(xié)調器6與上位機2連接。所述的Zigbee路由器5與Zigbee協(xié)調器6無線連接，Zigbee路由器5與RFID讀寫器4有線連接；Zigbee協(xié)調器6與上位機2有線連接。所述的Zigbee路由器5與RFID讀寫器4通過RS232串口連接。實施例5: —種礦井人員定位及監(jiān)測系統(tǒng)，如圖3所示，包括:RFID定位模塊I和上位機2，RFID定位模塊I與上位機2通過Zigbee網絡連接；所述的RFID定位模塊I包括RFID電子標簽3和RFID讀寫器4，RFID電子標簽3與RFID讀寫器4無線連接；所述的Zigbee網絡包括Zigbee路由器5和Zigbee協(xié)調器6, Zigbee路由器5分別與Zigbee協(xié)調器6和RFID讀寫器4連接，Zigbee協(xié)調器6與上位機2連接。所述的RFID電子標簽3還包括:礦工身份信息存儲器9。實施例6: —種礦井人員定位及監(jiān)測系統(tǒng)，如圖3所示，包括:RFID定位模塊I和上位機2，RFID定位模塊I與上位機2通過Zigbee網絡連接；所述的RFID定位模塊I包括RFID電子標簽3和RFID讀寫器4，RFID電子標簽3與RFID讀寫器4無線連接；所述的Zigbee網絡包括Zigbee路由器5和Zigbee協(xié)調器6, Zigbee路由器5分別與Zigbee協(xié)調器6和RFID讀寫器4連接，Zigbee協(xié)調器6與上位機2連接。所述的RFID電子標簽3還包括:礦工身份信息存儲器9。所述的RFID電子標簽3還包括:求救信號發(fā)生器10。本實用新型的一種實施例的工作原理:本系統(tǒng)中的RFID定位模塊I由RFID讀寫器4和有源RFID電子標簽3組成。當工作人員攜帶有源RFID電子標簽3進入一個RFID讀寫器4范圍內，RFID讀寫器4可識別并讀取標簽數據。標簽被設置為休眠-接收-發(fā)送的工作狀態(tài)，即平常都處于休眠的低功耗狀態(tài)，只有進入RFID讀寫器4的能量場后才被喚醒處于正常功耗狀態(tài)，此時RFID電子標簽3會主動發(fā)送自身的礦工身份信息存儲器9中的ID號、RSSI值(讀寫器讀寫距離)及員工報警信號，發(fā)送完后又立即轉入休眠狀態(tài)。瓦斯傳感器7可根據不同的瓦斯?jié)舛犬a生不同的電壓并將電壓值實時傳給讀寫器，讀寫器根據電壓值算出瓦斯?jié)舛韧瑫r判斷是否報警。RFID讀寫器4將收到的RFID電子標簽3、瓦斯傳感器7和自身的位置數據一起發(fā)送到與RFID讀寫器4通過串口線(RS232)相連的Zigbee路由器5中，并接收來自Zigbee路由器5的控制數據；Zigbee路由器5之間可以相互通信，經過多級的續(xù)傳后最終將RFID讀寫器4的數據匯聚到Zigbee協(xié)調器6中，并接收來自Zigbee協(xié)調器6的控制數據；Zigbee協(xié)調器6將RFID讀寫器4的數據發(fā)送給地面控制中心的上位機2，并接收上位機2的控制數據。當礦工進入危險區(qū)域后報警器8進行報警、瓦斯?jié)舛冗^高時進行報警或接收來自地面控制中心的報警信號進行報警。當礦工在礦井下遇到危險時，可以利用RFID電子標簽3上的求救信號發(fā)生器10向地面控制中心發(fā)出求救信號。針對本技術方案，礦井下應用時可采取以下原則和方案進行RFID讀寫器4的布設:一、布設原則:(I).每個路口優(yōu)先安裝一個RFID讀寫器4;(2).如果是單通道線路，每50m以下布設一個RFID讀寫器4;(3).線路分叉時，應根據RFID讀寫器4的拐角讀取盲區(qū)適當增加RFID讀寫器4數量。[0030](4).為了保證路由器的正常續(xù)傳，盡量使相鄰的兩個讀寫器之間無障礙物遮擋。二、布設方案:(a)常規(guī)的RFID讀寫器4布局(如圖4所示)，當RFID電子標簽3同一時間只被區(qū)域a或區(qū)域b中的RFID讀寫器4讀取時,則可確定該RFID電子標簽3位于區(qū)域a或區(qū)域b中；iRFID電子標簽3同一時間同時被區(qū)域a和區(qū)域b中的RFID讀寫器4讀取時，則可確定該RFID電子標簽3位于區(qū)域ab中。(b)巷道拐彎時(如圖5所示)，當RFID電子標簽3同一時間只被區(qū)域a、區(qū)域b或區(qū)域c中的RFID讀寫器4讀取時，則可確定該RFID電子標簽3位于區(qū)域a、區(qū)域b或區(qū)域c中；當RFID電子標簽3同一時間同時被區(qū)域a和區(qū)域b或者區(qū)域b和區(qū)域c中的RFID讀寫器4讀取時,則可確定該RFID電子標簽3位于區(qū)域ab或區(qū)域be中。(c)巷道有多個彎道時(如圖6所示)，RFID讀寫器4設于區(qū)域b和區(qū)域c中都不能達到理想的范圍，當RFID電子標簽3同一時間只被區(qū)域a、區(qū)域b或區(qū)域c中的RFID讀寫器4讀取時,則可確定該RFID電子標簽3位于區(qū)域a、區(qū)域b或區(qū)域c中；當RFID電子標簽3同一時間同時被區(qū)域a和區(qū)域b或者區(qū)域b和區(qū)域c中的RFID讀寫器4讀取時，則可確定該RFID電子標簽3位于區(qū)域ab或區(qū)域be中。
權利要求1.一種礦井人員定位及監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，包括:RFID定位模塊(I)和上位機(2)，RFID定位模塊(I)與上位機(2)通過Zigbee網絡連接；所述的RFID定位模塊(I)包括RFID電子標簽(3)和RFID讀寫器(4)，RFID電子標簽(3)與RFID讀寫器(4)無線連接；所述的Zigbee網絡包括Zigbee路由器(5)和Zigbee協(xié)調器(6), Zigbee路由器(5)分別與Zigbee協(xié)調器(6)和RFID讀寫器(4)連接，Zigbee協(xié)調器(6)與上位機(2)連接。
2.根據權利要求1所述的礦井人員定位及監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，還包括:瓦斯傳感器(7)，瓦斯傳感器(7)與RFID讀寫器(4)有線連接。
3.根據權利要求1或2所述的礦井人員定位及監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，還包括:報警器(8)，報警器(8)與RFID讀寫器(4)連接。
4.根據權利要求1所述的礦井人員定位及監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述的Zigbee路由器(5)與Zigbee協(xié)調器(6)無線連接，Zigbee路由器(5)與RFID讀寫器(4)有線連接；Zigbee協(xié)調器(6)與上位機(2)有線連接。
5.根據權利要求4所述的礦井人員定位及監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述的Zigbee路由器(5)與RFID讀寫器(4)通過RS232串口連接。
6.根據權利要求1、2、4或5所述的礦井人員定位及監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述的RFID電子標簽(3)還包括:礦工身份信息存儲器(9)。
7.根據權利要求6所述的礦井人員定位及監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述的RFID電子標簽(3)還包括:求救信號發(fā)生器(10)。
專利摘要本實用新型公開了一種礦井人員定位及監(jiān)測系統(tǒng)，包括RFID定位模塊(1)和上位機(2)，RFID定位模塊(1)與上位機(2)通過Zigbee網絡連接；所述的RFID定位模塊(1)包括RFID電子標簽(3)和RFID讀寫器(4)，RFID電子標簽(3)與RFID讀寫器(4)無線連接；所述的Zigbee網絡包括Zigbee路由器(5)和Zigbee協(xié)調器(6)，Zigbee路由器(5)分別與Zigbee協(xié)調器(6)和RFID讀寫器(4)連接，Zigbee協(xié)調器(6)與上位機(2)連接。本實用新型通過將RFID電子標簽和RFID讀寫器組成的無線識別網絡與Zigbee網絡進行結合，從而可以實現在礦井中的精確定位，而且上述網絡采用無線通信，布線和維護成本低，功耗小。
文檔編號H04W84/18GK202937308SQ201220642279
公開日2013年5月15日 申請日期2012年11月28日 優(yōu)先權日2012年11月28日
發(fā)明者黃彩梅, 粟坡, 錢濤, 辛樂, 黃丹, 成雅劍 申請人:東北大學秦皇島分校