[发明专利]基于无线技术的矿山人机定位及生产环境监测方法

说明书

 

技术领域                           

本发明涉及一种矿山人机定位及生产环境监测信息系统，特别是一种基于无线技术的矿山人机定位及生产环境监测方法。

背景技术

随着计算机应用技术的普及和信息化的发展，客户/服务器计算、分布式处理、国际互连网（Internet）、内部网（Intranet）等技术被广泛接受和应用，计算机的联网需求迅速扩大。在诸多计算机联网技术中，无线网（Wireless Network）以其无需布线、在一定区域漫游、运行费用低廉等优点，在许多应用场合有其他联网技术不可替代的作用，而在无线通信技术中，基于扩频技术的计算机无线网具有抗干扰能力强、易于实现码分多址、安全保密、无须申请频率资源等特点，近年来在计算机联网的各个领域都得到了广泛地应用。 

目前可供选择的方案有无线MESH系统和背靠背无线网桥网系统。 MESH网络是在普通无线局域网的基础上发展而来的无线网状技术。它继承了无线网络的基本特点，同时具备组网简单灵活、扩展方便、安装容易等特点，特别适合于公共区域公共用户无线网络接入。然而 MESH 技术需要在各个网络节点做复杂的路由计算，每通过一个节点网络通过性能一般减少 5％。因此，MESH 链路一般要求无线节点不能太多，一般要求低于5个节点。而本系统需要无线链路具备至少30个节点，这大大超出 MESH 网络的要求。同时MESH网络通过30个节点后网络时延将大到难以估量，不能满足语音通信的需求。同时本系统的网络结构是一种固定的网络结构，一旦建成将基本不会改动，这样，MESH网络组网简单灵活、扩展容易的特点根本不能体现。而MESH设备价格更是高于传统无线设备。 

另一方面，现有的矿山人机定位及生产环境监测信息系统，普遍采用光纤数据网络传输信息。因矿山井下巷道结构复杂，湿度较大，有线网络形式施工维护成本较高，系统稳定性差。 

发明内容

本发明旨在提供一种基于无线技术的矿山人机定位及生产环境监测方法，第一、实现包括狭长通道在内的全部主斜坡道覆盖，做到无盲区的全程覆盖，并为将来的业务扩展提供空间。第二、解决狭长矿井内部和外部之间的实时通讯，并实时地将人机身份数据、各种环境采集设备的数据传回控制中心，提高控制中心对井下人员的调度能力和环境分析能力。 

本发明的技术方案如下：

一种基于无线技术的矿山人机定位及生产环境监测方法，其特征在于：

首先，建立无线基站，并由无线基站组成骨干无线数据通讯网络，所述无线基站包括WIFI，zigbee，I/O总线，其中WIFI和zigbee分别与I/O总线通讯；所述骨干无线数据通讯网络分为两个子网络，第一子网络从九曲分矿井口至-670中段光纤接入点；第二子网络从大开头井口点至-670中段，两个网络中间形成环路；而且所述骨干无线数据通讯网络具备两个互相独立无线射频模块的专用设备，其中一个用于本地无线覆盖，另一个用于建立向上无线通道，两者之间以基于二层协议的路由相通；

然后，在每个中段每隔 500米安装一个定位读卡器，用于井下车辆和人员的定位，所述定位读卡器包括I/O板，I/O板上设置有两个zigbee模块，即模块 A和模块 B，采用双频工作模式，实现精确定位与远距离传输，其中模块A负责确定定位范围控制，模块B负责接收身份卡上传信息和转发信息至无线基站；  

最后，建立环境监测子系统，该子系统中，若干个传感器分别通过数据线与ZIGBEE通讯系统相连接，且多个ZIGBEE系统组成无线传输网络；所述传感器通过前置信号调理电路，实现某测点处工作现场环境参数的在线测量，并经 zigbee无线数传模块，将测得的现场环境参数无线传输至现场监控主机。

本发明的积极效果在于：

第一、本发明以井下无线数传子系统作为整个系统的骨干网络，能够有效承载人员（车辆）定位信息采集、生产环境监测管理系统的数据交换。数据通讯系统具有传输带宽大、系统延时小（1秒内）、抗干扰能力强等特点。并能够为未来系统扩容预留了足够的支撑能力。

第二、本发明对井下数据通讯系统采用无线（WIFI+zigbee）基站作为系统骨干数据传输系统。系统布设采用无线（WIFI+ZIGBEE）基站进行井下自愈无线覆盖网络布设，形成高带宽骨干无线数据通讯网，不但满足了定位读卡器、定位中心基站、环境监测仪器等工业设备的接入和数据传输，还可满足 IP 调度指挥通讯、IP 视频监控等大带宽业务需求。在此平台上完全可满足数据、语音、图像的双向传输。