可被探测与主动寻向定位系统技术方案

本实用新型专利技术提供一种可被探测与主动寻向定位系统，包括井下作业人员携带的可被探测模块和救援人员使用的主动寻向定位模块；所述可被探测模块包括无源标签和天线，所述无源标签和天线布置在PCB板上，编入对应人员信息及唯一识别码；所述主动寻向定位模块包括核心控制单元及其连接的人机交互单元、SOS报警交互单元、电池保护单元和用于探测所述可被探测模块并接收所述人员信息及唯一识别码的探测天线；所述电池保护单元连接所述核心控制单元、人机交互单元、SOS报警交互单元、网状网传输单元、云台和综合探测单元。本实用新型专利技术的可被探测模块抗金属干扰，体积小、薄，可嵌入到大部分产品中，收录人员数据库信息；救援人员通过调节探测区间，逐级缩小搜索范围，实现对被救人员的精准定位。

【技术实现步骤摘要】
可被探测与主动寻向定位系统
本技术涉及矿上救援设备
，特别是指一种可被探测与主动寻向定位系统。
技术介绍
目前对人类搜救技术主要有：RFID、wifi、蓝牙等无线技术可实现有源定位，有源定位需要人员佩戴装有电池的定位卡，而红外探测技术、微波技术可实现对人体的无源定位搜救。经国内文献检索，无源定位多停留于理论研究。将UHF-RFID技术应用于无源搜救，设备无电情况下进行快速小区域定位探测，暂时还没有相关应用。申请号为201810331584.9的专利《一种用于人员搜救的智能腕表》提到了无线模块(GPRS、3G、4G、5G、WIFI或蓝牙)，但这些技术限定用于无线通讯功能。人员定位采用GPS定位系统、北斗定位系统或无线基站定位系统。以上定位在煤矿井下和巷道施工等环境中，在没有定位基站和GPS、北斗等定位系统情况下，无法定位待救人员，灾后无法精准搜救。当人员佩戴的定位卡无电情况下，无法定位佩戴人员。该专利无法解决人员定位卡或其他供电设备无电情况下，设备无法被探测、无法定位搜救的问题。申请号为20182103903.4的专利《一种雷达生命探测仪》提到通过调节高度组件来调节探测角度。但是机械式调节不灵活，精度差，不能便携应用，且没有自动寻向功能。虽然通过机械调节高度来调节探测角度，但是不能对人员进行主动寻向。地震工程学报发表的论文《物联网技术在地震受困人员应急搜救中的应用研究》中提到“为能在搜救地震受困人员时，实时监测灾区情况，增强实时性及降低搜救误差，研究物联网技术在地震受困人员应急搜救中的应用，设计基于物联网的地震应急搜救系统，采用RFID识读器将采集的数据通过互联网传输至数据处理中心服务器上，再反馈至灾区信息处理子系统中的监测防御模块中，若出现异常情况则开启射频模块，命令现场报警装置响应报警应急搜救信号；通过蚁群算法获取最优搜救路线，及时搜救地震受困人员”。但是，在人员失去生命意识后无法感应热释电。2017年08月发表于期刊《中国防汛抗旱》中的论文《洪涝灾害中人员搜救技术与装备浅析》指出了“目前，国内外灾害救援常用的搜索手段、仪器和设备主要有：人工搜索、搜索犬搜索、音频生命探测仪、光学生命探测仪、红外生命探测仪、雷达生命探测仪、机器人搜索、无人机搜索等”。其中，光学生命探测仪俗称“蛇眼”，是一种成本低、坚固耐用的手持式视频监测系统，可利用光反射进行生命探测。热红外生命探测仪的基本原理是通过探测人体发出的热辐射，并将探测到的热辐射信息以图像的形式显示在屏幕上，进而提供被埋在废墟下的遇险人员的信息。缺点：该类仪器不具备穿透废墟的能力，只能对无障碍的环境进行探测搜救，比如光线暗、粉尘浓厚等环境。搜救对象一般处于非常黑暗的环境中，因此生命探测仪一般都有照明功能。然而，随着废墟内部照明空间和探测方位的改变，其探测效果可能变得很不理想，因此在生命探测搜索中具有一定的局限性。此外，热红外生命探测仪容易受到周围温度的影响，尤其是在温度较高的场所，仪器将失去作用同样存在设备断电无法探测的情况；热红外生命探测仪采用的是非接触测量方式，探测范围最高可达几十米。在有障碍物阻隔的状况下不能有效探测人体的热量，因此该类仪器不具备穿透废墟的能力，只能对无障碍的环境进行探测搜救，比如光线暗、粉尘浓厚等环境。此外，热红外生命探测仪容易受到周围温度的影响，尤其是在温度较高的场所，仪器将失去作用。音频生命探测仪可用于搜索因地震、坍塌、建筑物倒塌等被压埋在废墟下的幸存者，其原理是通过探测废墟或掩埋体下遇险人员呻吟、呼喊、爬动、敲打等产生的音频声波和振动波来判断生命是否存在。缺点：如果幸存者已经不能说话，只要用手指轻轻敲击，发出微小的声响，也能够被识别，关键是周围环境中噪声的影响不能太大。雷达生命探测仪是基于多普勒效应的原理制成的，通过一个发送、接收天线发射超宽谱电磁波，信号穿透非金属介质(墙体)照射到遇险人员后，雷达波将被人体生命信息调制并反射，接收机接收包含有人体生命特征信息的反射波后，对其信号进行生命信息分析处理，进而提取出微弱的人体生命特征信息。“雷达生命探测仪采用主动探测方式，不易受到温度、湿度、噪音、现场地形等因素的影响，能实现特殊场合的全天候探测。雷达生命探测仪有效克服了热红外生命探测仪受温度影响严重、遇物体阻挡失效的缺点，也克服了音频生命探测仪空间传播衰减大，受环境杂物反射干扰，受水、冰、泥土阻挡失效等问题。雷达生命探测仪具有非接触、穿透力强、探测灵敏度高、抗干扰能力强、多目标识别能力强、探测距离远且定位精确等特点，已成为目前最具活力和潜力的生命探测技术。但是不能通过无源探测识别人员信息。综上，目前人员搜救及定位多采用有源RFID卡、音频生命探测仪、光学生命探测仪、红外生命探测仪、雷达生命探测仪、机器人搜索、无人机搜索等方法，其技术存在以下所述：人员佩戴手表或RFID卡在无电情况下无法进行使用；人员无体温释放红外时无法搜索；虽然雷达生命探测仪一定程度上满足大部分需求，但是只能探测，不能通过无源探测识别人员信息。
技术实现思路
针对现有技术中存在的上述不足之处，本技术要解决的技术问题是提供可被探测与主动寻向定位系统，以解决目前在灾后救援方面缺少可靠装备来实现人员快速探测定位搜救的问题。本技术为实现上述目的所采用的技术方案是：一种可被探测与主动寻向定位系统，包括井下作业人员携带的可被探测模块和救援人员使用并用于查找所述可被探测模块的主动寻向定位模块；所述可被探测模块包括无源标签和天线，所述无源标签和天线布置在PCB板上，编入对应人员信息及唯一识别码；所述主动寻向定位模块包括核心控制单元及其连接的人机交互单元、SOS报警交互单元、电池保护单元和用于探测所述可被探测模块并接收所述人员信息及唯一识别码的探测天线；所述电池保护单元连接所述核心控制单元、人机交互单元、SOS报警交互单元、网状网传输单元、云台和综合探测单元。所述PCB板上设有若干个过孔。所述SOS报警交互单元包括蜂鸣器和/或发光二极管。所述人机交互单元包括按键和触摸屏。还包括综合探测单元和/或用于mesh组网的网状网传输单元；所述系统还包括井下作业人员携带并用于与所述网状网传输单元组网的声光震应答设备；所述综合探测单元连接所述核心控制单元，包括雷达生命探测仪、热释电红外探测仪、声音频段探测仪及UWB定位模块；所述系统还包括井下作业人员携带的用于与所述综合探测单元交互的定位卡。所述探测天线包括固定轴及其连接的三个屏蔽板，还包括三个陶瓷天线；所述三个屏蔽板在平面上均分为三个信号隔离扇区，每个信号隔离扇区内设置一个陶瓷天线，所述陶瓷天线均连接所述探测天线。所述系统还包括云台，所述云台包括支撑轴、水平舵机和俯仰舵机；所述支撑轴竖向固定；所述水平舵机连接在所述支撑轴的顶部，用于在水平方向上旋转；所述俯仰舵机连接水平舵机，并固定在所述支撑轴的垂直方向，用于在竖直方向上旋转并跟随所述水平舵机的旋转而旋转；所述水平舵机和俯仰舵机连接所述核心控制单元，所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可被探测与主动寻向定位系统，其特征在于，包括井下作业人员携带的可被探测模块和救援人员使用并用于查找所述可被探测模块的主动寻向定位模块；/n所述可被探测模块包括无源标签和天线，所述无源标签和天线布置在PCB板上，编入对应人员信息及唯一识别码；/n所述主动寻向定位模块包括核心控制单元及其连接的人机交互单元、SOS报警交互单元、电池保护单元和用于探测所述可被探测模块并接收所述人员信息及唯一识别码的探测天线；所述电池保护单元连接所述核心控制单元、人机交互单元、SOS报警交互单元、网状网传输单元、云台和综合探测单元。/n

【技术特征摘要】
1.一种可被探测与主动寻向定位系统，其特征在于，包括井下作业人员携带的可被探测模块和救援人员使用并用于查找所述可被探测模块的主动寻向定位模块；
所述可被探测模块包括无源标签和天线，所述无源标签和天线布置在PCB板上，编入对应人员信息及唯一识别码；
所述主动寻向定位模块包括核心控制单元及其连接的人机交互单元、SOS报警交互单元、电池保护单元和用于探测所述可被探测模块并接收所述人员信息及唯一识别码的探测天线；所述电池保护单元连接所述核心控制单元、人机交互单元、SOS报警交互单元、网状网传输单元、云台和综合探测单元。


2.根据权利要求1所述的可被探测与主动寻向定位系统，其特征在于，所述PCB板上设有若干个过孔。


3.根据权利要求1所述的可被探测与主动寻向定位系统，其特征在于，所述SOS报警交互单元包括蜂鸣器和/或发光二极管。


4.根据权利要求1所述的可被探测与主动寻向定位系统，其特征在于，所述人机交互单元包括按键和触摸屏。


5.根据权利要求1所述的可被探测与主动寻向定位系统，其特征在于，还包括综合探测单元和/或用于mes...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈聘，孙晓东，白雪，赫广杰，祝启，陈露，孙娜，刘小菊，曹鹏，朱明亮，游健祥，邰伟卫，王国辉，花铭池，冯智鹏，
申请(专利权)人：煤科集团沈阳研究院有限公司，沈阳煤炭科学研究所有限公司，
类型：新型
国别省市：辽宁;21