一种矿井救援用便携UWB终端信号探测器制造技术

本发明专利技术公开了一种矿井救援用便携UWB终端信号探测器，由信号探测器主机、定向天线和电缆组成，所述信号探测器主机包括：UWB定位单元、WIFI通讯组件、电池、本安电源模块和CPU控制模块。由该矿井救援用便携UWB终端信号探测器组成的救援系统，包括：矿用本安型手机、信号探测器主机、定向天线、电缆和人员定位终端。人员定位终端由下井人员随身携带在身上。信号探测器主机通过UWB信号与井下人员携带的人员定位终端通讯，确定其具体位置，通过内置WIFI通讯组件将数据发送到矿用本安型手机。本发明专利技术采用定向天线配合单边双向测距方法进行定位，相较于其他定位方法，只需要一台探测器即可精准定位，极大地方便井下救援人员使用。极大地方便井下救援人员使用。极大地方便井下救援人员使用。

【技术实现步骤摘要】
一种矿井救援用便携UWB终端信号探测器


[0001]本专利技术涉及矿井救援探测领域，具体涉及了一种矿井救援用便携UWB终端信号探测器。

技术介绍

[0002]由于我国的煤矿开采通常都在地下进行，其实际工作环境存在复杂、多变的特点，因此各种安全事故经常发生，一旦发生安全事故，必然会造成巨大损失。近年来，随着国家对煤矿安全生产整治力度的加大，在一定程度上遏制了部分煤矿事故的发生，但安全生产依然面临着许多问题，大型矿难事故仍时有发生。据统计，近年来，我国每年因矿难死亡人数仍达到三百人以上。矿难发生后，由于不能及时确定被困人员具体位置，给救援工作带来极大难度，同时也增大了被困人员伤亡率。
[0003]目前，人员定位系统已经成为煤矿行业强制标准，由于UWB技术利用纳秒级的脉冲传输数据，具有传输速率高，发射功率低，功耗低，穿透能力强，抗干扰能力强等特点，因此基于UWB技术的人员定位系统已经逐步取代其他定位技术，成为煤矿井下人员定位系统的主流产品。人员定位系统一般都包含读卡分站和人员定位终端。矿难发生后，大概率会损坏井下供电和网络，虽然定位系统可以保存矿工最后一次定位的位置，但受困矿工可能根据井下情况寻找安全的避难所，所以救援人员仍然不能确定被困人员的具体位置。

技术实现思路

[0004]为解决上述技术问题，本专利技术提出了一种矿井救援用便携UWB终端信号探测器。
[0005]本专利技术采用的技术方案是：一种矿井救援用便携UWB终端信号探测器，由信号探测器主机、定向天线和电缆组成，所述信号探测器主机包括：UWB定位单元、WIFI通讯组件、电池、本安电源模块和CPU控制模块，所述本安电源模块分别与UWB定位单元、WIFI通讯组件、CPU控制模块和电池连接。CPU控制模块分别与UWB定位单元和WIFI通讯组件连接。定向天线通过电缆与UWB定位单元连接。
[0006]根据所述一种矿井救援用便携UWB终端信号探测器组成的救援系统，包括：矿用本安型手机、信号探测器主机、定向天线、电缆和人员定位终端。所述人员定位终端包括：显示模块、CPU控制模块、电池模块和UWB模块，由下井人员随身携带在身上。信号探测器主机通过UWB信号与井下人员随身携带的人员定位终端通讯，确定其具体位置，通过内置WIFI通讯组件将数据发送到矿用本安型手机。
[0007]进一步地，当矿难发生后，进入井下的救援人员，肩背信号探测器主机，手持定向天线和矿用本安型手机。定向天线通过电缆与信号探测器主机连接。转动定向天线，观察矿用本安型手机显示的数据，根据UWB信号强度确定随身携带人员定位终端的被困人员的方位，信号探测器主机的UWB定位单元与人员定位终端的UWB定位单元进行数据通讯。通过单边双向测距方法，计算出携带有人员定位终端的被困人员与信号探测器主机的距离，再结合井下巷道的结构走向，可以确定被困人员的精确位置和人数。信号探测器主机通过WIFI
信号将具体数据发送到矿用本安型手机进行显示。当信号探测器与被困人员随身携带的人员定位终端建立通信后，还可以通过手机APP与被困人员进行单向消息下发，所下发的消息会显示在被困人员随身携带的人员定位终端显示屏上。
[0008]本专利技术的有益效果是：（1）采用UWB定位技术，相比RFID/ZigBee/Wifi等技术具有功耗低，精度高，抗干扰能力强的特点;（2）本专利技术采用电池供电，具有体积小、重量轻、的特点，非常适合井下救援人员携带;（3）本专利技术采用定向天线配合单边双向测距方法进行定位，相较于其他定位方法，只需要一台探测器即可精准定位，极大地方便井下救援人员使用。
附图说明
[0009]图1是矿井救援用便携UWB终端信号探测器组成结构示意图；图2是由矿井救援用便携UWB终端信号探测器组成的救援系统示意图。
具体实施方式
[0010]下面结合附图对本专利技术作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。
[0011]如图1所示，一种矿井救援用便携UWB终端信号探测器，由信号探测器主机9、定向天线5和电缆4组成，所述信号探测器主机9包括：UWB定位单元3、WIFI通讯组件7、电池1、本安电源模块2和CPU控制模块6；所述本安电源模块2分别与UWB定位单元3、WIFI通讯组件7、CPU控制模块6和电池1连接。CPU控制模块6分别与UWB定位单元3和WIFI通讯组件7连接。定向天线5通过电缆4与信号探测器主机9的UWB定位单元3连接。
[0012]本安电源模块2通过串联一个熔断器、两个二极管来满足本安认证要求。UWB定位单元3使用DWM1000模组，该模组集成了射频电路和天线接口，直接通过SPI接口与CPU控制模块6通信，外围电路少，资料丰富，是UWB定位的主流模块。WIFI通讯组件7使用ESP8266模块，该模块支持AT指令集，内置TCP/IP协议栈，通过串口与CPU控制模块6连接，兼容5V和3.3V电平，可以非常方便的与单片机连接。CPU控制模块6处理器选用MSP432P401RIPZR单片机，该单片机具有功耗低，价格便宜，资料丰富，计算能力强等优点，非常适合应用在便携产品中。定线天线5通过电缆4与信号探测器主机9的UWB定位单元3天线接口连接。
[0013]如图2所示:一种由所述信号探测器主机9组成的救援系统，该系统包括：人员定位终端8、定向天线5、电缆4、信号探测器主机9和矿用本安型手机10。人员定位终端8由显示模块、控制模块、电池模块和UWB模块组成，由下井人员随身携带在身上。信号探测器主机9通过UWB定位单元3与人员定位终端8通讯，确定其具体位置，并通过内置WIFI通讯组件7将数据发送到矿用本安型手机10，矿用本安型手机10安装有配套APP，可以显示当前与UWB定位单元3通讯的所有人员定位终端8的UWB信号强度和距离。
[0014]所述由信号探测器主机9组成的救援系统工作过程是：当矿难发生后，进入井下的救援人员，肩背信号探测器主机9，手持定向天线5和矿用本安型手机10。到达事故现场后，救援人员转动定向天线5，观察矿用本安型手机10配套APP所显示的与UWB定位单元3通讯的
所有人员定位终端8的UWB信号的强度和距离。若搜索到人员定位终端8，缓慢转动定向天线5，当UWB信号最强时，则当前定向天线5的朝向就是随身携带有人员定位终端8的被困人员所在的方向。信号探测器主机9的UWB定位单元3与人员定位终端8的UWB定位单元进行数据通讯。通过单边双向测距方法，计算出携带有人员定位终端8的被困人员与信号探测器主机9的距离，再结合井下巷道的结构走向，就可以确定被困人员的精确位置和人数。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种矿井救援用便携UWB终端信号探测器，其特征在于：该终端信号探测器由信号探测器主机（9）、定向天线（5）和电缆（4）组成，所述信号探测器主机（9）包括：UWB定位单元（3）、WIFI通讯组件（7）、电池（1）、本安电源模块（2）和CPU控制模块（6）；所述本安电源模块（2）分别与UWB定位单元（3）、WIFI通讯组件（7）、CPU控制模块（6）和电池（1）连接；CPU控制模块（6）分别与UWB定位单元（3）和WIFI通讯组件（7）连接；定向天线（5）通过电缆（4）与信号探测器主机（9）的UWB定位单元（3）连接。2.一种由权利要求1所述矿...

【专利技术属性】
技术研发人员：裴文良，客党星，张旭华，郭永涛，马永飞，刘建永，赵新宇，
申请(专利权)人：中信重工开诚智能装备有限公司，
类型：发明
国别省市：