一种矿井用人员定位与无线语音通信多功能系统技术方案

本发明专利技术提供了一种矿井用人员定位与无线语音通信多功能系统，包括位于控制室的井上监控系统、广泛分布于矿井巷道内的井下无线基站、人员或者车辆所携带的多功能设备。所述井上监控系统与井下无线基站通过CAN总线进行连接，井下无线基站之间通过CAN总线进行连接，井下无线基站与多功能设备通过ZigBee协议进行无线通信。每一台井下无线基站均有唯一且固定的地址码；每一个多功能设备均有一个固定且唯一的设备码。该系统将人员定位系统和语音通信系统有机的结合在一起，其所采用的无线基站和多功能设备结构简单、功耗和成本较低，能同时实现井下人员准确定位和实时语音通信功能。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供了一种矿井用人员定位与无线语音通信多功能系统，包括位于控制室的井上监控系统、广泛分布于矿井巷道内的井下无线基站、人员或者车辆所携带的多功能设备。所述井上监控系统与井下无线基站通过CAN总线进行连接，井下无线基站之间通过CAN总线进行连接，井下无线基站与多功能设备通过ZigBee协议进行无线通信。每一台井下无线基站均有唯一且固定的地址码；每一个多功能设备均有一个固定且唯一的设备码。该系统将人员定位系统和语音通信系统有机的结合在一起，其所采用的无线基站和多功能设备结构简单、功耗和成本较低，能同时实现井下人员准确定位和实时语音通信功能。【专利说明】一种矿井用人员定位与无线语音通信多功能系统
本专利技术涉及矿井无线信号传输领域，尤其涉及一种基于以太网通讯的井下人员用多功能系统。
技术介绍
我国是世界第一的产煤大国，煤矿矿山近3万多个，其中大中型煤矿500多个，小煤矿2万多个，井下工作人员超过100万人。近年来矿井危险性事故时有发生，煤矿事故死亡人数是世界上其它主要采煤国家死亡人数的4倍。随着对煤矿需求量的不断增大，近年来我国煤矿事故攀升趋势严重，煤矿安全状况令人担忧。分析近期几个煤矿发生的特大事故时发现最主要的原因是地面与井下人员的信息沟通不及时，以致地面营救人员难以及时动态掌握井下人员的分布及作业情况，难以进行精确人员定位。井下地形复杂给人员撤离和事故抢救带来了极大的困难。若能及早确定井下人员所处的位置，会给营救工作带来极大的方便，并且能节省大量的时间，将人员损失减少到最小。井下人员定位系统主要是对井下工作人员的位置进行实时监控，现有的技术方案主要是用有线方式形成一个基站网络，其中具有代表性的有北京凌天世纪自动化技术研究所是研制的KJ155型矿用人员跟踪考勤系统、北京维深电子井下跟踪系统，以及上海秀派电子科技有限公司研制的KJ-19井下人员及设备跟踪系统等等。然而这些系统基本上都是采用RFID技术，通过在矿井进口处以及一些关键通道口使用射频卡读取的方法对下井人员进行登记记录和人员查找。但这种系统读卡器只能安装在进出口处和矿井关键位置，对于整个矿井来说，存在很多盲区。矿井语音通信系统是一种井上管理人员和井下工作人员实时通信的手段。现有的技术方案主要是模拟电话系统，既有有线系统也包括无线系统，有线模拟电话系统布线复杂，且只可以在布有电话机的地点才可以进行井上井下语音通信；无线电话系统都采用GSM或小灵通系统，成本很高且人工维护难度很大。另外目前人员定位系统和语音通信系统均为独立系统，数据无法共享。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种可以将人员定位系统和语音通信系统有机结合的一个系统，其所用无线基站和多功能设备结构简单、功耗和成本较低，能同时实现井下人员定位和实时语音通信功能。本专利技术所采用的技术方案如下。—种矿井用人员定位与无线语音通信多功能系统，包括位于控制室的井上监控系统、广泛分布于矿井巷道内的井下无线基站、人员或者车辆所携带的多功能设备；所述井上监控系统与井下无线基站通过CAN总线进行连接，井下无线基站与多功能设备通过ZigBee协议进行无线通信；所述井下无线基站之间通过CAN总线进行连接；每一台井下无线基站均有唯一且固定的地址码；每一个多功能设备均有一个固定且唯一的设备码。所述井上监控系统包括主服务器、以太网/CAN总线转换器、系统麦克风、扬声器和显示器；所述主服务器与以太网/CAN总线转换器通过以太网进行连接，以太网/CAN总线转换器与井下无线基站通过CAN总线进行连接；所述主服务器还分别与系统麦克风、扬声器和显示器通过信号线相连；所述以太网/CAN总线转换器将主服务器收发的以太网数据包和井下无线基站收发的CAN总线数据包相互转换；所述主服务器通过运行其内设程序以将自以太网/CAN总线转换器120接收到的井下信息传输并显示在显示器上。所述井下无线基站包括基站主处理器、基站ZigBee无线模块、左侧CAN总线接口、右侧CAN总线接口和电源转换模块；所述基站主处理器分别与基站ZigBee无线模块、左侧CAN总线接口、右侧CAN总线接口通过信号线相连；所述基站ZigBee无线模块通过进行ZigBee协议数据包的收发与多功能设备之间实现数据通信；所述电源转换模块将井下交流电源转换为井下无线基站所需要的电源。所述多功能设备包括设备主处理器、设备ZigBee无线模块、设备麦克风、喇叭、用于向多功能设备供电的电池、指示灯和语音通话按键:所述设备主处理器分别与设备ZigBee无线模块、设备麦克风、喇叭、指示灯和语音通话按键通过信号线相连；当语音通话按键工作时，设备主处理器通过设备麦克风采集声音信号并对语音数据进行缓冲和压缩操作，再将语音压缩数据组成标准的带有设备码的ZigBee协议数据包并传输至井下无线基站。所述设备主处理器(310)在语音通话按键(370)停止工作时，通过运行其内设程序周期性的将组成标准的带有设备码的ZigBee协议数据包传输至井下无线基站(200)，以实现定期发送本身设备码的功能。本专利技术中的系统能够实现井下人员的实时准确定位及语音通信。多功能设备可以附着在人员或特定物品上，井上监控系统通过该系统判断多功能设备的位置并实时显示。在紧急情况发生时，可以及时定位井下人员，井上管理人员还能及时与井下人员进行语音通信，询问井下环境和被困情况，并作出相应的补救措施。另外多功能设备位置的历史信息还会存储到监控系统的数据库中，以进行历史查询。【专利附图】【附图说明】图1是本专利技术一种矿井用人员定位与无线语音通信多功能系统结构示意图。图2是本专利技术中井上监控系统100的结构示意图。图3是本专利技术中井下无线基站200的结构示意图。图4是本专利技术中多功能设备300的结构示意图。【具体实施方式】下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。图1是本专利技术一种矿井用人员定位与无线语音通信多功能系统结构示意图，由该图可见，本专利技术所述的多功能系统包括:位于控制室的井上监控系统100、广泛分布于矿井巷道内的井下无线基站200、人员或者车辆所携带的多功能设备300。井上监控系统100中包括一个监控系统主机附带的以太网/CAN总线转换器120、井上监控系统100与以太网/CAN总线转换器120通过以太网进行连接，以太网/CAN总线转换器120与井下无线基站200通过CAN总线进行连接，井下无线基站200与多功能设备300通过ZigBee协议进行无线通信；井下无线基站200之间通过CAN总线进行连接，并具有数据识别及转发功能。每一台井下无线基站200均有唯一且固定的地址码，每一个多功能设备300均有一个固定且唯一的设备码。图2是本专利技术中井上监控系统100的结构示意图。由该图可见，井上监控系统100由以下部分组成:主服务器110、以太网/CAN总线转换器120、系统麦克风130、扬声器140和显示器150。主服务器110与以太网/CAN总线转换器120通过以太网进行连接，以太网/CAN总线转换器120与井下无线基站(200)通过CAN总线进行连接。主服务器110还分别与系统麦克风130、扬声器140和显示器150通过信号线相连接。以太网/CAN总线转换器120将主服务器110收发的以太网数据包本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种矿井用人员定位与无线语音通信多功能系统，其特征在于：包括位于控制室的井上监控系统（100）、广泛分布于矿井巷道内的井下无线基站（200）、人员或者车辆所携带的多功能设备（300）；所述井上监控系统（100）与井下无线基站（200）通过CAN总线进行连接，井下无线基站（200）与多功能设备（300）通过ZigBee协议进行无线通信；所述井下无线基站（200）之间通过CAN总线进行连接；每一台井下无线基站（200）均有唯一且固定的地址码；每一个多功能设备（300）均有一个固定且唯一的设备码。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵士兵，王建平，张亚光，孟祥浩，庞广峰，马进，潘军民，李奇越，王珍，
申请(专利权)人：中煤矿山建设集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：