[发明专利]井下人员定位管理系统

说明书

技术领域

本发明属于电子信息领域，尤其涉及公共安全领域。

背景技术

我国是煤矿事故的多发国，虽然国家煤矿安全监察局把煤矿安全生产作为工作的重中之重，但是大中小各级煤矿事故仍然时有发生，究其原委，主要有两个方面的原因：第一，我国的煤矿储存情况较其他国家更为复杂，美国澳大利亚等国的煤矿露天开采率达到60％以上，中国却只有5％，另外95％属于地下开采，而且大多数矿井深度都超过500米，复杂的地理条件给安全生产增加很大的难度；第二，与发达国家的煤矿开采工业相比，我国还处于比较落后的阶段，特别是安全防护设备和技术的落后使得安全生产雪上加霜。《煤矿安全生产“十一五”规划》中规定：“2010年所有矿井完成矿井监测、监控系统，建立完善入井人员位置监测及考勤系统，强化对入井人员的监督管理。2010年基本形成较为完善的应急救援体系，加快科技成果转化和科技创新步伐，抓好安全科技示范”。本发明顺应国家大力倡导安全生产的时代潮流，是矿井开采单位和政府监管部门理想的切合实际的安全防范装备。

目前国内外流行的井下人员管理系统主要是刷卡进门式人员考勤系统，可以监测通过出入口的矿工的身份和数量，进而了解矿工的大概活动区域，但是不具备监测矿工的精确位置的功能。本发明提出的矿井井下人员定位管理系统不但具有基本的矿工身份和数量的管理功能，还具有精度在5米以内的人员定位功能，是真正意义上的矿工精确定位管理系统。

下面简要介绍目前流行的井下人员管理系统的技术和功能特点，以全球500强和世界最大电子保安产品制造商霍尼韦尔公司于2008年推出的煤矿人员管理系统(KJ297)为例，此系统主要包括四部分：标识卡、读卡器、光电转换器和总控器。其工作原理为，携带标识卡的矿工经过安放在巷道口或其它位置的读卡器时，读卡器记录下路过矿工的信息，光电转换器把矿工信息通过光缆传送到总控器，总控器分析获得的数据，统计井下人员的数量和分布情况，对闯入禁区的人员进行报警。

由以上描述可知，霍尼韦尔煤矿人员管理系统主要是人员考勤系统，通过识别标识卡来记录下进入巷道的矿工，进而判断矿工的活动区域。此系统的工作原理决定了它不具备提供矿工比较精确的位置信息的能力，在其官方网站的产品介绍上，也找不到任何有关其定位精确度的描述。与霍尼韦尔的煤矿井下人员管理系统以及目前流行的同类产品相比，本发明在对矿工定位精确度方面有很大优势，精确度在5米以内。

发明内容

本发明要解决的问题是为井下作业的矿工提供精确的定位服务。本发明具有技术理论先进、定位精确度高和操作简单等优点。

本发明主要包括三部分：移动传感器、固定传感器和总控器。移动传感器、固定传感器和总控器都由具有无线电测距功能的Zigbee传感器(简称测距Zigbee)组成。总控器还包括电脑和显示设备。系统工作原理是，矿工携带移动传感器进入井下巷道进行作业活动，固定传感器自动识别矿工身份、人数和具体位置(精确度在5米以内)，总控器通过无线信号获得矿工位置信息，综合处理，实时监控井下矿工位置、记录矿工行动路线和管理矿工作业。

本发明采用的主要技术是在井下使用以到达时间技术为基础的测距Zigbee来测量和计算矿工的位置。计算方法和公式如下，已知三个固定传感器的坐标分别为(X1，Y1，Z1)，(X2，Y2，Z2)，(X3，Y3，Z3)，和三个固定传感器分别到矿工携带的移动传感器的测量距离(R1，R2，R3)，欲求此矿工的坐标(X，Y，Z)，采用如下计算公式：

(X-X1)²+(Y-Y1)²+(Z-Z1)²＝R1²

(X-X2)²+(Y-Y2)²+(Z-Z2)²＝R2²

(X-X3)²+(Y-Y3)²+(Z-Z3)²＝R3²

公式1计算矿工坐标公式

附图说明

图1是霍尼韦尔煤矿人员管理系统图示。

图2是本发明系统图示。