使用RFID技术在矿洞中定位个人和/或移动机器的方法，和用于实现该方法的长壁工作面开采设备技术

本发明专利技术涉及具有用于在矿洞中使用RFID技术定位人和/或移动机器的装置的方法和长壁工作面开采设备，其使用多个沿着要监控的矿洞以分布式的方式布置并且具有发送器和优选具有接收器的基站20，使用至少一个与要定位的人或机器相关联、存储有识别数据、使用基站20可激活并且使用基站20以不接触的方式可读取的RFID应答器12。为了提供用于定位人的方法和长壁工作面开采设备，特别是用于煤矿的开采设备，可以有效使用RFID技术，沿着要监控的矿洞的区域至少临近安置的基站20的发送器连续地发出它们的发送波21”以用来激活RFID应答器12。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于使用RFID技术在矿洞中定位个人和/或移动机器的方法，该方法采用多个沿着要监控的矿洞以分布式的方式布置并具有发送器的基站，采用多个沿着要监控的矿洞以分布式的方式布置的接收器，采用至少一个与要定位的个人或机器相关联、具有存储的识别数据、使用基站可激活并使用接收器以不接触的方式可读取的RFID应答器(transponder)，并且优选地采用用于基站和接收器的中央控制器。本专利技术同样涉及优选的这种方法的应用领域，即具有沿着长壁工作面(longwall face)安置并拟保持长壁工作面开放的防护支撑框架，具有用于输送开采的原料的输送装置，具有可以在长壁工作面的端部之间来回移动的开采机器，和具有用于使用RFID技术在长壁工作面上定位个人和/或机器的装置的长壁工作面开采设备，该设备具有沿着长壁工作面以分布式方式布置并且具有发送器的基站、沿着长壁工作面以分布式方式布置的发送器、至少一个与要定位的个 人或机器相关联、存储识别数据、能够使用基站激活并且能够使用接收器以不接触的方式读取的RFID应答器，并且优选地具有用于基站和接收器的中央处理单元或中央控制器。
技术介绍
从DE 10 2004 024 073A1已知用于矿洞的个人定位系统。这个系统采用个人识别芯片操作，如果发生危险，例如如果想要移动支撑框架，电磁照射该个人识别芯片并因此导致发送电磁响应信号。个人识别芯片或应答器分别具有用于供给能量的可再充电电池并且特别可以与矿工头灯的能量供给相关联。带式运送机系统或交叉架，也就是说在长壁工作面输送机和水平巷道(drift)输送机之间的传送框架，形成这种个人定位系统的优选应用领域。DE 10 2008 038 377B3公开了在采矿中使用RFID技术以确定在地下煤矿中的部分矿洞的位置和定位的实践。在这种情况中，具有识别数据的监控应答器安装在防护支撑框架上并且以收发器站的形式邻近基站与监控应答器相关联并且用于读取应答器。使用矿物测量定位的参考应答器与单独的基站相关联，使用由基站记录的数据以精确地绘制矿洞地图(例如长壁工作面或水平巷道)。存在同样使用RFID技术在地下矿井中定位人的尝试。例如，US2007/0264967A1描述在其中每个人佩戴有可以与其他RFID应答器通信的RFID应答器这样的定位系统。可在2.4GHz频率或在ZigBee网络中实现通信。
技术实现思路
增加的安全性需求被利用在地下矿井中，特别是在用于煤矿的长壁工作面开采设备中使用的装置的防爆和可靠性上。本专利技术的目的是提供用于定位个人的方法和长壁工作面开采设备，特别用于在考虑这些特殊特征的同时，可有效地使用RFID技术的煤矿。为了达到这个目的，该方法提出沿着要监控的矿洞区域的邻近安置的基站的发送器连续发出它们的发送波以激活RFID应答器。虽然这在原则上可以为所有基站的发射器以全功率永久发送它们的发送波以用来激活在要监视的矿洞区域中存在的单独RFID应答器并然后以使用接收器定位所述应答器，这样系统的能量损失将会非常不利地高，并且同时使用的整个设备以及每一个矿工将永久暴露在相对高的电磁辐射中。根据本专利技术的解决方案提供至少邻近的发送器以在时间上连续发送它们的发送波，需要用于发射操作和接收操作的时间窗口可以选择为相对小并可甚至在毫秒的范围内，这样甚至可以在短时间内全面扫描几百米长度的长壁工作面。其结果为沿着要监视的区域提供多个发送器，用于全面监控的每个发送器必需发送的发送锥体是相对小的，其结果为可采用相对小的瞬间能量使用扫描长壁工作面并且因此对个人和机器加载小的电磁辐射。根据本专利技术的方法的一个有利的改进，所有沿着要监控区域的基站能够连续发送它们的发送波，在每种根据一种变形的情况中局部下一邻居使用它的发送器在时间上在一个基站之后发送发送波。根据另一种改进，可以只有沿着整个矿洞的单个发射器始终在时间上的特定点发射它的发射波这样的方式实现发送。可选择地，多个发送器可在同时或在时间上的特定点的近似同时发送它们的发送波，在这种情况下当前活动的发送器应当在要监视的矿洞的不同部分中。因此该方法可以以整个矿洞细分为部分并且每一个部分独立于·其他部分连续扫描这样的方式实现，也就是说通过从在各个部分中安置的基站连续发出发送波。在整个矿洞内或在部分内，发送器可以以随机时间顺序或以预定义的时间顺序的方式产生它们的发送波。预定义的时间顺序例如可以是一个顺序，在该顺序中在每个前一基站结束扫描操作之后的情况下，下一个局部邻居以一个方向发出它的发送波，在全部或到最可能的程度上至少发送波的发出用于激活RFID应答器。中央处理单元或中央控制器同样可以用于匹配时间顺序到在先扫描操作中可用的信息。例如如果中央处理单元已知要定位的机器或要定位的人在矿洞的特定区域中并且此外不存在任何人或机器，扫描过程同样可以仅在这个部分中执行。可选择地，如果矿洞的特定部分是用于疏散的，则可以以发送器仅在矿洞的疏散部分中连续发送它们的发送波以用来确定没有人在矿洞的这个部分中这样的方式控制时间顺序，因为在矿洞的监控部分中没有检测到RFID应答器。特别地，选择时间顺序同样可补偿由其他机器或装置错误触发的应答器。例如如果已知移动机器或车辆的行走方向并且机器或车辆的路径预先经过调查，同样可以逐部分地扫描特定部分。即使通过另一传送器分别产生，使用单独发送器的顺序发送的发送波产生沿着矿洞或长壁工作面顺序传播的信号波，并且经过部分或整个矿洞，例如，在一个方向上，取决于时间顺序的配置，以用来检测在这个通道中的矿洞中存在的所有RFID应答器，从而使用中央控制器来定位那些RFID应答器存在的部分或区域。在一个根据本专利技术的方法的特别有利的改进中，可以改变来自每一个发送器的发送波的信号长度以用来确定在检测到的RFID应答器之间的距离，特别是与人、和最近的基站或最近的接收器相关联的应答器。在一个优选的改进中，每一个基站既有发送器也有接收器。但是，同样可以使用较小数量的接收器和/或设计接收器并且与发送器分开安置。本方法的特别优选的改进涉及在矿井开采设备的长壁工作面定位人的实施，相应的矿井开采设备具有沿着长壁工作面安置并且用于保持长壁工作面开放的防护支撑框架，采用用于输送开采原料的运输装置和采用通常沿着输送装置可以在长壁工作面的端部之间移动的开采机器。在这样的用于矿井开采设备的长壁工作面的定位装置的情况下，基站优选与每一个防护支撑框架相关联，但是可能仅与每个第η个防护支撑框架相关联，其中η假定为在2到5之间任意期望的自然数，因此2 < η < 5。在这种情况下，不是绝对必需相应发送器的基站之间的距离以保持在每一种情况下都相同，其中相应发送器可以时间延迟发送，只要在两个基站之间的距离不变得如此长以使得可以不再确保具有来自邻近基站的发送器的发送波的发送锥体的整个矿洞的完全覆盖。本专利技术也涉及用于实现该方法的长壁工作面开采设备，在其中，根据本专利技术，基站与每一个防护支撑框架或每个第η个防护支撑框架相关联，其中η等于2到5，并且可以使用中央处理单元或中央控制器以至少邻近安置的基站的发送器连续发出它们的发送波以激活RFID应答器这样的方式控制基站。如上进一步说明的，可以以这种方法优选提供的方法变形发出发送波，并且可以以随机或预定义的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.04.01 DE 102010016317.11.一种方法，用于使用RFID技术在矿洞中定位人和/或移动机器，该方法采用多个沿着要监控的所述矿洞以分布式的方式布置并具有发送器(21)的基站(20)，采用多个沿着要监控的所述矿洞以分布式的方式布置的接收器(22)，并采用至少一个与要定位的所述人或机器相关联、存储有识别数据、使用所述基站(20)可激活并且使用所述接收器(22)以不接触的方式可读取的RFID应答器(12)，其特征在于沿着要监控的所述矿洞的区域邻近安置的基站(20)的所述发送器(21)连续地发出它们的发送波(21”)以用来激活RFID应答器(12)。2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于所有沿着要监控的所述区域的基站(20)连续地发出它们的发送波，在每种情况下局部下一邻居在基站之后使用它的发送器暂时发出所述发送波。3.根据权利要求I或2所述的方法，其特征在于仅有单个发送器在时间上的特定点不断发出所述发送波。4.根据权利要求I或2所述的方法，其特征在于多个发送器在时间上的特定点发出它们的发送波，当前活动的发送器位于要监控的所述矿洞的不同部分中。5.根据权利要求I至4中的一项所述的方法，其特征在于所述发送器以随机或预定义的时间顺序产生它们的发送波和/或所述发送器仅在所述矿洞的部分中连续地发出它们的发送波。6.根据权利要求I至5中的一项所述的方法，其特征在于来自每一个发送器的所述发送波(21’，121)的信号强度是可变的并且改变该信号强度以用来确定在特别是人和最接近的基站的所检测的RFID应答器之间的距离。7.根据权利要求I至6中的一项所述的方法，用于在矿井开采设备的长壁工作面处定位人，采用沿着所述长壁工作面安置并且用于保持所述长壁工作面开放的防护支撑框架，采用用于输送所开采的原料的输送装置和采用在所述长壁工作面的端部之间可移动的开采机器，其特征在于基站与每个防护支撑框架或每个第η个防护支撑框架相关联，其中η等于2到5。8.长壁工作面开采设备，该设备具有沿着所述长壁工作面布置并且拟保持所述长壁工作面开放的防护支撑框架(3)，具有用于输送所开采的原料的输送装置(6)，具有在所述长壁工作面的端部之间可移动的开采机器(4)，并且具有用于使用RFID技术在所述长壁工作面处定位人和/或机器的装置，其中该用于定位人和/或机器的装置具有沿着所述长壁工作面以分...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·阿勒尔，S·施特尔特，A·威斯特法伦，
申请(专利权)人：卡特彼勒环球矿业欧洲有限公司，
类型：
国别省市：