[发明专利]一种井下人员定位系统及方法

权利要求书

1.一种井下人员定位系统，其特征在于，包括地面监控中心，传输基站，光纤，网关节点，总线，信标节点，训练节点和移动节点；

所述地面监控中心是一台计算机或者服务器，或者是多台计算机或者服务器组成的计算机网络；地面监控中心存储定位模式数据，并从传输基站接收从井下发来的定位信息，处理定位信息；

所述传输基站是本质安全型交换机，汇聚网关节点通过总线发过来的信息，并通过光纤传输到地面监控中心；

所述网关节点接收移动节点发送的定位信息，通过总线传送到传输基站；

所述信标节点在巷道内按区块布设，每个区块内信标节点数量相同，每个信标节点具有一个所在区块编号和一个在本区块内独有的自身编号；信标节点向移动节点发射定位信息，定位信息包括信标节点所在区块编号和自身编号；

所述每个训练节点具有键盘，输入在巷道内自身位置坐标，从信标节点接收定位信息，生成包括自身位置坐标、所在区块编号、信标节点编号和信号强度的模式数据，并上传至地面监控中心，存储在数据库中，作为所述定位模式数据；

所述每个移动节点具有一个独有的编号，与井下人员的身份对应；移动节点置于井下人员的安全帽上，使用矿灯电瓶作辅助电源；移动节点周期性地向信标节点发射定位请求信号，并对接收到信标节点的定位信息进行处理，生成包括所在区块编号、信标节点编号和信号强度的模式数据，并上传至地面监控中心，与所述定位模式数据进行匹配计算，实现定位；

所述井下人员定位系统中涉及的井下设备，包括传输基站、网关节点、总线、信标节点、训练节点和移动节点是本质安全型设备。

2.根据权利要求1所述井下人员定位系统，其特征在于，所述总线是CAN总线，或局域网总线，或RS-485总线；

所述网关节点包括：处理器、存储器、无线收发器、传感器、电源及总线模块；

所述信标节点包括：处理器、存储器、无线收发器、传感器、电源，信标节点在巷道内按区块布设；

所述训练节点包括：处理器、存储器、无线收发器、键盘、显示器、电源；

和移动节点包括：处理器、存储器、无线接收发器、传感器、电源。

3.根据权利要求2所述井下人员定位系统，其特征在于，网关节点、信标节点和移动节点中的传感器、无线收发器，训练节点的无线收发器、键盘和显示器以及网关节点中的总线模块与各节点中的处理器和存储器单元相连；各节点中的无线收发器接收和发送无线电磁波；网关节点、信标节点和移动节点中的传感器感知周围环境的温度、湿度、甲烷浓度信息；各 节点中的处理器和存储器单元存储接收的数据，并处理控制其它单元的运行；训练节点的键盘键输入训练节点所在的位置坐标，显示器显示该坐标；网关节点中的总线模块与总线相连；各节点中的电源提供电能。

4.一种井下人员定位方法，其实现过程包括两个阶段：训练阶段和定位阶段；

所述训练阶段中，训练节点与信标节点配合，生成包括自身位置坐标、所在区块编号及信标节点编号和信号强度的模式数据，并上传该模式数据到地面监控中心，在数据库中存储；

所述定位阶段中，移动节点与信标节点配合，生成包括所在区块编号、信标节点编号和信号强度的模式数据，并上传该模式数据至地面监控中心，与训练阶段生成的模式数据进行匹配计算，实现对移动节点的定位。

5.一种井下人员定位方法，其特征在于，包括下列步骤：

步骤A，根据井下的巷道结构和工作环境，布设并配置信标节点，网关节点，传输基站，以及总线；

步骤B，使用训练节点与信标节点配合，生成定位模式数据，并传输到地面监控中心，存储于数据库中；

步骤C，在井下人员的安全帽上安装移动节点，移动节点周期性地向信标节点发送定位请求信号；

步骤D，信标节点收到移动节点发射的定位请求信号后，向移动节点发射定位信号；

步骤E，移动节点接收信标节点发射的定位信号，向信标节点发送确认收到信号并记录接收到的定位信号中的区块编号、信标节点自身编号及信号强度，确定自己所在的区块，按照预先设定的格式将所在区块编号、信标节点的编号和信号强度，以及移动节点自身的编号发送到临近的网关节点；

步骤F，网关节点接收移动节点发送过来的数据包，通过总线、传输基站、光纤把数据发送到地面监控中心；

步骤G，地面监控中心接收到数据包后，对照数据库中在步骤B生成的定位模式数据，进行模式匹配定位。