[实用新型]一种井下定位监测通信系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种矿井监控系统。本实用新型具体涉及无线通信，无线定位、检测及计算机地理信息等技术领域。 

背景技术

煤矿井下安全避险六大系统包括：监测监控、人员定位、通讯联络、紧急避险、压风自救、供水施救。其中人员井下人员定位是安全生产的重要措施。多年来人们采用各种方法对井下人员位置进行检测。 

目前实际使用以射频识别技术(RFID)为主，RFID利用射频方式进行非接触双向通信，以达到识别目的并交换数据。典型的射频识别系统主要包括射频卡和读写器两部分。使用RFID具有以下问题： 

1.定位精度受读写器分布密度限制，只能实现区域定位，不能做到误差为几米的精确定位，假设在井下500米巷道两头各放一只RFID读卡器，他们仅在距两读卡器各30米距离内有检测能力，而无法获知中间440米内的人员位置信息； 

2.受RFID读写速度限制，不能处理多人同时快速通过读卡系统的情况，易出现漏读。 

基于Zigbee无线传感器网络的定位系统，如TI公司的带硬件定位引擎的CC2431，此定位引擎基于RSSI技术，在井下实际使用中存在以下问题： 

1.井下多为隧道组成的线状环境，不同于开阔空间的平面定位环境，无线通信路由器的安装位置受到空间限制； 

2.无线信号的传输损耗模型受环境影响巨大。 

3.Zigbee通信芯片内部的硬件定位引擎适用于平面定位环境为准，定位精度受无线通信路由器分布空间位置和安装数量限制； 

4.由于井下电气设备防爆要求较高，导致无线通信路由器的安装成本较高，所以数量受到限制，但Zigbee无线通信距离较短，没有足够数量的无线通信路由器无法满足井下长跨度的系统通信要求，所以在具体工程实施中存在成本及安装等困难； 

实用新型内容

本实用新型目的在于提供一种井下定位监测通信系统，是集煤矿井下安全避险的监测监控、人员定位和通讯联络三大系统功能的综合性运用系统。所述定位监测系统能够及时、准确的将井下各个区域人员、设备和环境的动态情况反映到地面监测系统，使管理人员能够随时掌握人员、设备的分布状况和井下甲烷浓度等环境情况，利于更加合理的调度管理。当意外事故发生时，施救人员可依据所述定位监测系统所提供的数据、图形，迅速了解井下人员 的位置情况和环境情况，及时采取相应的救援措施，提高应急救援工作的效率。 

为了实现本实用新型的目的，本实用新型采用的技术方案是： 

所述井下定位监测通信系统包括：定位服务器、存储服务器、WEB服务器、调度台、监控终端、有线通信子系统、无线通信基站和井下移动通信装置；有线通信子系统包括光纤、分光器和无线交换机；无线通信基站包括防爆箱、电源，备用电池、无线接入设备、天线隔离器和定向天线；井下移动通信装置包括：井下调度通信装置、井下移动电话，便携式甲烷检测设备、以及通过无线通信的检测装置；在井下间隔一定距离安装无线通信基站，无线通信基站通过光纤连接井上的无线交换机和定位服务器；井下移动通信装置与无线通信基站通过无线方式通信；无线通信基站的防爆箱内安装两或多个无线接入设备；每个无线接入设备通过天线隔离器连接防爆箱外的定向天线；无线通信基站的定向天线指向相邻无线通信基站，与相邻无线通信基站的定向天线方向相对；定位服务器通过串口连接无线交换机，通过与无线交换机串口通信，查询获得网络内井下移动通信装置所接入的无线无线接入设备信息、井下移动通信装置网卡号及移动通信装置与无线接入设备间的信号场强。 

该系统进一步包括：所述无线通信基站内安装两或多个无线接入设备，每个无线接入设备通过天线隔离器连接定向天线。 

该系统进一步包括：在巷道的岔口放置无线通信基站，岔口连接M个方向的巷道，使用M个无线接入设备、天线隔离器和定向天线。 

该系统进一步包括：定向天线安装方向平行于各巷道，指向相邻无线通信基站，相邻无线通信基站间的定向天线的方向相对，成对安装。 

该系统进一步包括：相邻无线通信基站的最大间隔距离为方向相对的两定向天线的覆盖距离之和。 

附图说明

图1定位监测通信系统实施示意图 

图2无线通信基站构成框图 

图3巷道内定向天线安装分布图 

图4巷道岔口定向天线分布图 

图5定位服务器工作流程图 

图6位置运算示意图。 

具体实施方式