[实用新型]一种地下煤矿的矿工定位装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及地下煤矿的矿工定位技术，更具体地说，是涉及一种地下煤矿的矿工定位装置。

背景技术

近年来，国家对煤炭的需求日益高速增长，煤炭工业也随之得到很大发展，但是因为矿山井下作业远离地面，地形复杂，环境恶劣，煤矿重大、特大事故时有发生，仍未实现对灾害事故的有效控制。由于煤矿工业的特殊性，目前普遍存在下井人员管理困难，井上人员难以及时掌握井下人员的动态分布及作业情况，一旦事故发生，井上人员缺乏可靠的井下信息，抢险救灾、安全救护的效率低下，效果不理想，为此，一套先进可靠的人员定位系统是非常重要的。当事故发生后，能够准确判定井下生产作业人员的受困位置、遇险人员撤退路线、井下的环境监测情况等，为救援人员制定救援方案提供有力的信息保障。

目前市面上存在着一些人员定位系统，但是并不适合矿井的这一特殊环境，不足主要如下：

基于zigbee的人员定位系统，这种系统主要是通过在井下不同位置部署zigbee的网络节点来实现在整个矿井下组网，但是出于某些不可抗因素，常常出现一个节点损坏导致整个系统瘫痪的情况，所以这会给救援带来极大不便。同时其成本过高也是限制其应用的一个关键因素。

目前通用的是利用有源RFID技术来做煤矿定位，做法是在矿井坑道中部署较多的读头，矿工佩戴的有源标签会主动向外广播信息，读头然后将收集到的信息上传控制中心服务器，从而实现对矿工定位。此方法是利用接收信号强度指示(RSSI)定位，要获得较高的精度必须在坑道内部署较多的读头，从而造成成本上升。

实用新型内容

针对现有技术中存在的缺陷，本实用新型的目的是提供一种具有定位精度高、通信可靠性好、系统稳定性和适应性强以及成本价格便宜的基于无线低频技术和RFID技术的地下煤矿的矿工定位装置。

为达到上述目的，本实用新型采用如下的技术方案：

一种地下煤矿的矿工定位装置,包括设于煤矿坑道内的至少1个频率在100K~500KHz的低频激活器以及2.4GHz全向天线射频读头、设于地面上的控制中心服务器、每个矿工携带的具有与低频激活器相对应的频率和2.4GHz的双频有源标签，每个低频激活器连接若干个天线，所述天线均匀间隔设于煤矿坑道内；所述相邻两个2.4GHz全向天线射频读头之间的距离在500~1000米内，所述2.4GHz全向天线射频读头通过串行总线或网线与控制中心服务器相连；

所述双频有源标签中的与低频激活器频率相匹配的无线射频芯片接收低频激活器通过天线发出的低频激活信号，并实时解析出带有该低频激活器与相对应天线地址的解析信号，同时检测该低频信号的RSSI场强值，双频有源标签中的单片机控制双频有源标签中的2.4G无线射频芯片向2.4GHz全向天线射频读头发送地址信号；

所述地址信号包括带有该低频激活器与相对应天线的地址信息、RSSI场强值以及双频有源标签的ID信息。

所述低频激活器的频率为125KHz。

所述天线均匀间隔交错设于煤矿坑道中心线的两侧。

与现有技术相比，采用本实用新型的一种地下煤矿的矿工定位装置，由于天线的价格要大大的低于2.4GHz全向天线射频读头的价格，所以本实用新型在很低的成本下，还能够及时、准确的将井下各个区域人员及设备的动态情况反映到地面上的控制与显示中心，使管理人员能够随时掌握井下人员的工作位置和设备的分布状况。在事故发生时，本系统也能及时获知矿工分布，以便于采取相应的救援措施，提高应急救援工作的效率。

本实用新型的一种地下煤矿的矿工定位装置不仅是集井下人员考勤、跟踪定位、灾后急救、日常管理等一体的综合性运用系统，集合了无线低频技术和特高频(UHF)RFID技术等，而且可实现下井作业人员进出的有效识别，实现井下人员分布的可视化，并且使系统管理实时化、信息化和高度自动化。为高级管理人员提供考勤作业、人员进出限制等多方面的信息查询。一旦发生安全事故，该系统也能及时获知矿工分布，以便于采取相应的救援措施。系统具有安全性、可扩容性、易维护性和易操作性。

附图说明

图1为本实用新型的一种地下煤矿的矿工定位装置的原理示意图；

图2为图1中的低频激活器的外观示意图；

图3为图1中的天线的外观示意图；

图4为图1中的双频有源标签的外观示意图；

图5为本实用新型的实施例的应用示意图；

图6为图5中的天线的作用范围示意图；

图7为图5中的坑道中心线的分布俯瞰图；