一种矿井人员定位兼无线通信综合系统技术方案

本发明专利技术提出一种矿井人员定位兼无线通信综合系统，属于煤矿井下通信、监控领域，包括基于WIFI的无线基站、矿用WIFI本安手机、RFID射频卡和GIS信息系统计算机；RFID射频卡安装在矿井重点区域的巷道壁上；基于WIFI的无线基站安装在井下巷道壁上，并接入井下工业以太环网连接到井上服务器；矿用WIFI手机内置有用于接收RFID射频卡信息的RFID射频识别装置，并将接收到的数据发送至基于WIFI的无线基站，再通过以太网传输到井上的GIS信息系统计算机；其不但具有基于WIFI的无线通信系统功能，而且实现了重点区域的高精确人员定位，总体成本也大大低于现有的WIFI无线通信系统和人员定位系统之和。

【技术实现步骤摘要】
一种矿井人员定位兼无线通信综合系统
本专利技术涉及一种通信、监控系统，具体是一种矿井人员定位兼无线通信综合系统，属于煤矿井下通信、监控领域。
技术介绍
煤矿井下作业远离地面，作业环境恶劣，矿井巷道复杂，安全事故时有发生，给井下工作人员的人身安全带来很大的危害，所以能够对井下工作人员进行有效的人员定位和通信是非常必要的。井下工作人员的精确定位对井下工作人员至关重要，尤其是在发生井下安全事故时，精确定位可以快速确定受害者所在位置，节省救援时间，因此研究一套井下精确定位系统成为目前急需解决的技术难题。目前井下人员定位系统主要采用人工携带RFID射频卡，并在巷道壁布置RFID射频卡识别分站的模式。人员定位的精度主要取决于识别分站的布置间距，基于成本和施工的限制，往往识别分站的间距在几十米甚至百余米，从而造成人员定位的精度较差，因此这种定位技术一般称之为区域定位；另外目前的人员定位系统存在识别分站中RFID读写速度的限制，处理多人同时快速通过读卡系统的情况时易出现漏读，并且存在着信号碰撞的问题，所以在人员精确定位的实现上还有一定的距离。井下无线通信系统目前主要以基于WIFI的无线通信系统和基于3G(有向4G过渡的趋势)的无线通信系统为主，由于WIFI无线通信系统主要工作在2.4G公共频段且传输速率较高，故应用较广泛。WIFI无线通信系统主要由矿用本安无线终端，如矿用本安WIFI手机及本安PAD和WIFI基站组成，基站布置间距以无覆盖盲区为准，在平直巷道视距范围内通过定向天线间隔可以达到数百米，而在巷道拐弯、起伏等非视距范围内间隔可能为数十米。WIFI基站接入井下工业以太环网，实现井上/下双向语音甚至视频信号互联。目前煤矿生产企业普遍采用同时配备上述人员定位系统和基于WIFI的无线通信系统两套系统，尽管部分WIFI无线通信系统兼有一定的人员定位功能，但往往也是辅助的区域定位，不能真正取代人员定位系统的功能。两套系统的使用不但存在成本、施工、管理增多的问题，而且如前所述在精确定位方面效果也不甚理想。
技术实现思路
为了克服上述缺陷，本专利技术提供一种矿井人员定位兼无线通信综合系统，能够实时掌握井下工作人员的具体位置，可以实现重点区域的精确定位，兼有工作人员之间及井下人员和井上人员之间的实时语音或视频通话功能，实现地面监控中心对井下状况的实时监控，避免安全事故的发生。本专利技术为了解决其技术问题所采用的技术方案是:一种矿井人员定位兼无线通信综合系统，包括基于WIFI的无线基站、矿用WIFI手机、RFID射频卡和GIS信息系统计算机，所述RFID射频卡由于成本低廉，可以进行密集部署，尤其在矿井重点区域的巷道壁上可以每隔5米进行安装；所述基于WIFI的无线基站在保证相邻基站间无覆盖盲区的情况下进行适当部署，并接入工业以太网，所述基于WIFI的无线基站每隔IOm-1OOm安装在井下巷道壁上，并通过光纤连接到井上服务器；所述基于WIFI的无线基站之间通过无线信号或光纤通讯；所述矿用WIFI手机内置有用于接收RFID射频卡信息的RFID射频识别装置，并将接收到的数据发送至基于WIFI的无线基站，基于WIFI的无线基站再通过以太网传输到井上的GIS信息系统计算机。优选的，所述RFID射频识别装置为被动RFID射频识别卡。优选的，所述RFID射频卡为无源识别标签。优选的，所述矿用WIFI手机为矿用本安WIFI手机。本专利技术的有益效果是:本专利技术集基于WIFI的无线基站，矿用WIFI手机，RFID射频卡，GIS信息系统计算机为一体，将GIS信息系统计算机设置在地面监控中心；在井下间隔适当距离安装基于WIFI的无线基站，间隔距离以相邻两基站间无覆盖盲区为准，基于WIFI的无线基站通过矿井工业以太环网与井上服务器连接。在重点区域，即需要精确定位的区域，如掘进工作面巷道，采面顺槽巷道，密集布置无源RFID射频识别卡，工作人员使用内置RFID射频识别装置的矿用WIFI手机实时接收最近RFID射频卡信息，通过无线基站传输给以太网络送入地面带GIS信息系统的计算机，实现了井下人员的精确定位。对于非重点区域，则直接采用矿用WIFI手机与最近无线基站互相通信的方法实现井下人员的区域定位。工作人员使用矿用WIFI手机通过基于WIFI的无线基站可以实现井上下或任意WIFI手机之间的通信，如遇紧急情况可以及时向地面监控中心汇报，地面监控中心可以及时了解事故发生的具体位置信息，以便及时、快速地采取有效措施进行救援，增加遇难人员生还几率。本专利技术融合了人员定位系统和WIFI无线通信系统，总体成本相对于现有的基于WIFI的无线通信系统和人员定位系统而言大幅度降低，并且定位精度可以大幅提升，总体实用性高。【附图说明】图1为本专利技术的电原理框图。【具体实施方式】下面结合附图对本专利技术进行进一步的阐述。如图1所示，一种矿井人员定位兼无线通信综合系统，包括基于WIFI的无线基站、矿用WIFI手机、RFID射频卡和GIS信息系统计算机；所述RFID射频卡每隔5米安装在矿井重点区域的巷道壁上；所述基于WIFI的无线基站由防爆箱、电源、无线模块、天线隔离器和天线组成；所述基于WIFI的无线基站每隔数十至数百米安装在井下巷道壁上，具体根据井下实际情况进行测试，以相邻两基站间无覆盖盲区为准，并通过工业以太网连接到井上服务器；所述矿用WIFI手机内置有用于接收RFID射频卡信息的RFID射频识别装置，并将接收到的数据发送至基于WIFI的无线基站，基于WIFI的无线基站再通过以太网传输到井上的GIS信息系统计算机，GIS信息系统计算机能够根据得到的数据实现人员的精确定位；同时，系统兼具备WIFI语音与视频无线通信功能。作为本专利技术的优选方案，所述RFID射频卡为无源识别卡，密集布置在矿井重点区域，无源RFID射频识别卡价格低廉，体积小巧，无需电源，可以嵌入巷道壁中长时间工作。当工作人员手持特制矿用本安WIFI手机进入到无源RFID识别卡识别范围时，WIFI手机会识别无源RFID射频卡中的信息。工作时，本专利技术由基于WIFI的无线基站构成无线通信的主干网络；在井下间隔一定距离安装基于WIFI的无线基站，基于WIFI的无线基站接入井下工业以太环网，连接井上服务器。井下工作人员使用矿用WIFI手机通过基于WIFI通信的无线基站实现和井上的通信。在重点区域，需要精确定位的区域，如掘进工作面巷道，采面顺槽巷道密集布置RFID射频卡，由于矿用本安WIFI手内置RFID射频识别装置，当工作人员手持矿用WIFI手机在该区域活动时，可以接收RFID射频卡信息，将数据发送到无线基站通过以太网传输到井上的监控中心中的GIS信息系统计算机，GIS信息系统计算机根据得到的数据对人员进行精确定位。而工作人员在非重点区域工作时，则可以通过矿用本安WIFI手机与最近的基于WIFI通信的无线基站互相通信的方法实现区域定。另外，本专利技术通过矿用WIFI手机可以进行实时通信，如遇紧急情况可以及时向地面监控中心汇报，地面监控中心可以及时了解事故发生的具体位置信息，以便及时、快速地采取有效措施进行救援，增加遇难人员生还几率。本专利技术融合了 WIFI无线通信系统和人员定位系统，使总体的成本降低很多，实用性高。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种矿井人员定位兼无线通信综合系统，包括基于WIFI的无线基站、矿用WIFI手机、RFID射频卡和GIS信息系统计算机，其特征在于：所述RFID射频卡每隔5m安装在矿井重点区域的巷道壁上；所述基于WIFI的无线基站每隔10m‑100m安装在井下巷道壁上，并通过光纤连接到井上服务器；所述基于WIFI的无线基站之间通过无线信号或光纤通讯；所述矿用WIFI手机内置有用于接收RFID射频卡信息的RFID射频识别装置，并将接收到的数据发送至基于WIFI的无线基站，基于WIFI的无线基站再通过以太网传输到井上的GIS信息系统计算机。

【技术特征摘要】
1.一种矿井人员定位兼无线通信综合系统，包括基于WIFI的无线基站、矿用WIFI手机、RFID射频卡和GIS信息系统计算机，其特征在于: 所述RFID射频卡每隔5m安装在矿井重点区域的巷道壁上； 所述基于WIFI的无线基站每隔IOm-1OOm安装在井下巷道壁上，并通过光纤连接到井上服务器；所述基于WIFI的无线基站之间通过无线信号或光纤通讯； 所述矿用WIFI手机内置有用于接收RFID射频卡信息的RFID射频识别装置，并将接收到的...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯小龙，李俊霖，张祥忠，李宗为，左慢慢，张剑英，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32