應(yīng)急演練人員定位及跟蹤系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種應(yīng)急演練人員定位及跟蹤系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]全世界各大產(chǎn)油國幾乎都含有H2S氣藏，含硫化氫氣井的開采是具有高度危險性的作業(yè)，在含硫氣井開采過程中，井噴事故的發(fā)生層出不窮。不管是國內(nèi)還是國外公眾利益也在油氣開發(fā)生產(chǎn)過程中需要得到充分保護(hù)。因此在保證人員安全的前提條件下盡可能的模擬真實事故的產(chǎn)生、處置、及后續(xù)工作安排過程是至關(guān)重要的。
[0003]應(yīng)急演練人員定位及跟蹤系統(tǒng)可以訓(xùn)練指事故處置人員，發(fā)現(xiàn)應(yīng)急處置過程中存在的問題；檢驗和評估應(yīng)急預(yù)案的可操作性和實用性，使得應(yīng)急演練科學(xué)化、智能化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種快速、精確、簡單的應(yīng)急演練人員定位及跟蹤系統(tǒng)。
[0005]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的:應(yīng)急演練人員定位及跟蹤系統(tǒng)，它包括多個有源電子標(biāo)簽、多個傳感器、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)和上位機(jī)；所述的有源電子標(biāo)簽設(shè)置于應(yīng)急演練人員身上，所述的傳感器的信號覆蓋整個監(jiān)控區(qū)域，所述的上位機(jī)為導(dǎo)入整個監(jiān)控區(qū)域多維地圖的上位機(jī)，所述的上位機(jī)為導(dǎo)入多個傳感器的位置數(shù)據(jù)、仰角數(shù)據(jù)和偏角數(shù)據(jù)的上位機(jī)；所述的傳感器的接收端接收來自有源電子標(biāo)簽發(fā)送的信號并對其進(jìn)行解碼，所述的傳感器的發(fā)送端將解碼得到的數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)發(fā)送至上位機(jī)，上位機(jī)將得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合并給出判定結(jié)果；所述的解碼得到的數(shù)據(jù)包括有源電子標(biāo)簽的二維角度，包括方位角和仰角。
[0006]所述的多個傳感器包括一個主傳感器和三個從傳感器，所述的從傳感器的時間同步接口通過時間同步線與主傳感器的時間同步接口連接，所述的從傳感器的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)傳送接口和主傳感器的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)傳送接口均通過網(wǎng)線連接至網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)；所述的傳感器的發(fā)送端還將時間差數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)發(fā)送至上位機(jī)。
[0007]所述的網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)為POE交換機(jī)。
[0008]所述的多個傳感器的位置數(shù)據(jù)為包括以其中一臺傳感器為坐標(biāo)原點、確定一個橫向方向為X軸、面向橫向方向的為Y軸、垂直于水平面方向為Z軸的所建立的坐標(biāo)系，以及所有傳感器在所述坐標(biāo)系所處的坐標(biāo)。
[0009]應(yīng)急演練人員定位及跟蹤系統(tǒng)還包括一個DHCP服務(wù)器，所述的DHCP服務(wù)器用于給傳感器動態(tài)分配IP地址，并且分配和上位機(jī)相同的子網(wǎng)和子網(wǎng)掩碼，所述的DHCP服務(wù)器與網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)連接。
[0010]所述的位置數(shù)據(jù)通過激光測距儀進(jìn)行測算，所述的激光測距儀將測到的數(shù)據(jù)導(dǎo)入上位機(jī)。
[0011]所述的上位機(jī)將得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合為對定位數(shù)據(jù)與逃生路徑進(jìn)行擬合，采用由整體到局部的平面曲線部分匹配算法；在整體匹配中采用子矩陣算法，而在局部匹配中采用比較曲率圖的方法，并在保證準(zhǔn)確性的基礎(chǔ)上，提高曲線擬合的速度。
[0012]所述的整體到局部的平面曲線部分匹配算法包括:
S1:整體匹配:首先提取兩條路徑的特征點，獲取路徑的整體信息，利用特征點之間的距離矩陣進(jìn)行匹配，確定候選的匹配區(qū)域；
52:局部匹配:然后通過比較曲線段的曲率進(jìn)行精確匹配；
53:轉(zhuǎn)換:最后根據(jù)匹配的對應(yīng)點集計算變換矩陣；
對于特征點較少的路徑，采用局部線性搜索法實現(xiàn)路徑的部分匹配。
[0013]所述的有源電子標(biāo)簽為發(fā)送超寬帶無線電脈沖的有源電子標(biāo)簽；所述的有源電子標(biāo)簽包括用于識別的LED燈、用于激活標(biāo)簽的震動傳感器和用于觸發(fā)事件的按鈕。
[0014]所述的傳感器為高精度超寬帶傳感器，所述的傳感器包括一組天線陣列和一個超寬帶無線接收器；所述的傳感器與網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)之間通過超5類網(wǎng)線連接。
[0015]本發(fā)明的有益效果是:(1)本發(fā)明在應(yīng)急演練人員身上安裝有源電子標(biāo)簽，通過傳感器對有源電子標(biāo)簽進(jìn)行定位之后，將數(shù)據(jù)上傳至上位機(jī)進(jìn)行擬合，實現(xiàn)定位及跟蹤；
(2)采用主傳感器與從傳感器配合使用的蜂窩系統(tǒng)，一個小的單元由幾個協(xié)同工作的傳感器組成，大的區(qū)域由多個類似的小單元構(gòu)成，數(shù)千個傳感器可集成到系統(tǒng)中用于監(jiān)控廣闊的區(qū)域中存在的成千上萬個標(biāo)簽，并且傳感器可通過不同的方式連接到一起，滿足設(shè)備成本及定位精度；(3)當(dāng)傳感器連接到POE交換機(jī)后，大多數(shù)POE交換機(jī)支持軟開關(guān)功能，這對管理傳感器供電來講將會很方便，對于供電不是很方便的環(huán)境如倉庫屋頂就可以采用POE交換機(jī)供電，工程部署將會很方便；(4)主從傳感器結(jié)構(gòu)相同，使得在購買的時候更加方便；(5)采用激光測距儀測量坐標(biāo)位置，更加快速精確；(6)采用超寬頻的標(biāo)簽和傳感器，而使用超寬頻可以從反射信號中識別出直接的路徑信號，使得精確的定位脈沖變得簡單。
【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)方框圖；
圖2為上位機(jī)擬合數(shù)據(jù)的流程圖。
【具體實施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖進(jìn)一步詳細(xì)描述本發(fā)明的技術(shù)方案:
如圖1所示，應(yīng)急演練人員定位及跟蹤系統(tǒng)，它包括多個有源電子標(biāo)簽、多個傳感器、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)和上位機(jī)；所述的有源電子標(biāo)簽設(shè)置于應(yīng)急演練人員身上，所述的傳感器的信號覆蓋整個監(jiān)控區(qū)域，所述的上位機(jī)為導(dǎo)入整個監(jiān)控區(qū)域多維地圖的上位機(jī)，所述的上位機(jī)為導(dǎo)入多個傳感器的位置數(shù)據(jù)、仰角數(shù)據(jù)和偏角數(shù)據(jù)的上位機(jī)；所述的傳感器的接收端接收來自有源電子標(biāo)簽發(fā)送的信號并對其進(jìn)行解碼，所述的傳感器的發(fā)送端將解碼得到的數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)發(fā)送至上位機(jī)，上位機(jī)將得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合并給出判定結(jié)果；所述的解碼得到的數(shù)據(jù)包括有源電子標(biāo)簽的二維角度，包括方位角和仰角。
[0018]所述的多個傳感器包括一個主傳感器和三個從傳感器，所述的從傳感器的時間同步接口通過時間同步線與主傳感器的時間同步接口連接，所述的從傳感器的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)傳送接口和主傳感器的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)傳送接口均通過網(wǎng)線連接至網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)；所述的傳感器的發(fā)送端還將時間差數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)發(fā)送至上位機(jī)。每個在注冊過的標(biāo)簽，進(jìn)入傳感器范圍的時候，標(biāo)簽發(fā)出的信號會被一個或多個傳感器接收。即蜂窩狀。
[0019]主傳感器和從傳感器其實硬件上是一樣的，有傳感器配置屬性設(shè)定。主傳感器通過時間同步線連接到每臺從傳感器，每臺從傳感器接收主傳感器的時間同步信號。
[0020]時間同步線是連接主傳感器和從傳感器之間的電纜，一條時間同步線有效距離是100m，超過這個距離可能不會工作。采用星型結(jié)構(gòu)，這樣能夠容納更多的單元。采用超5類或以上優(yōu)質(zhì)屏蔽線，盡量減低電纜長度。非屏蔽線可能可以使用，但是在信號干擾比較嚴(yán)重的環(huán)境如工廠、變電站等應(yīng)用環(huán)境受影響比較嚴(yán)重。最好不要使用手工制作的屏蔽雙絞線，最好是采用工廠制作出來的工業(yè)用線。如果采用手工制作屏蔽線最好使用測線儀全部測試通過。
[0021]所述的網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)為POE交換機(jī)。
[0022]傳感器還支持通過原有的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸線供電，這種供電模式需要帶POE功能的網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)支持。POE交換機(jī)必須支持802.3af供電標(biāo)準(zhǔn)，每臺傳感器會在7w功率下運行，需要檢查下POE交換機(jī)的每個端口的供電情況和合計供電額度。當(dāng)傳感器連接到POE交換機(jī)后，傳感器就會開始運行。大多數(shù)POE交換機(jī)支持軟開關(guān)功能，這對管理傳感器供電來講將會很方便。對于供電不是很方便的環(huán)境如倉庫屋頂就可以采用POE交換機(jī)供電，工程部署將會很方便。
[0023]所述的多個傳感器的位置數(shù)據(jù)為包括以其中一臺傳感器為坐標(biāo)原點、確定一個橫向方向為X軸、面向橫向方向的為Y軸、垂直于水平面方向為Z軸的所建立的坐標(biāo)系，以及所有傳感器在所述坐標(biāo)系所處的坐標(biāo)。
[0024]所述的位置數(shù)據(jù)通過激光測距儀進(jìn)行測算，所述的激光測距儀將測到的數(shù)據(jù)導(dǎo)入