[实用新型]基于zigbee网络和超声波测距的井下定位系统

说明书

技术领域

本实用新型属于测量技术领域，具体涉及基于zigbee网络和超声波测距的井下定位系统。

背景技术

对于煤矿、非金属矿山来说，实现精确井下人员定位不仅可以提高安全生产管理水平、提高劳动生产率，并且为事故后进行人员搜救提供了精确的人员位置信息，节省搜救时间并提高搜救成功率。

经对现有技术的检索比对发现，现有井下人员定位方法主要有两种。

第一种是采用射频标签定位方法，这种方法具有以下不足之处：

1）定位精度低，仅仅实现区域定位，无法精确定位、定位精度一般在几百到几十米；

2）容易丢失信号、成本高，且不易随处定位；3.定位不及时、容易漏检。

第二种是采用zigbee网络的射频信号衰减进行定位方法，这种方法具有以下不足之处：

1）定位精度不高，一般最好水平能达到小于10米；

2）定位信息受井下环境影响严重，例如井下湿度，巷道墙体对电磁吸收、反射，巷道中金属物体位置移动等。

因此，已有的井下人员定位方法已不能完全满足井下人员定位的要求。在矿山安全生产方面，迫切需要研究开发一种具有定位精度高、漏检率低、受环境影响小的井下人员定位方法。

发明内容

本实用新型的目的是克服现有技术的不足，提供定位精度较高的基于zigbee网络和超声波测距的井下定位系统。

本实用新型为解决上述技术问题而采取的技术方案是：

基于zigbee网络和超声波测距的井下定位系统，包括具有射频收发装置的上位机管理系统，其特征是：还包括若干zigbee网络定位基站和定位卡，所述zigbee网络定位基站包括射频收发装置和超声波发射装置；所述定位卡包括射频收发装置、超声波接收装置和计时器。

每个zigbee网络定位基站包括两个以上的超声波发射装置，每个超声波发射装置对应不同的方向。

所述zigbee网络定位基站中的射频收发装置从上位机管理系统得到定位命令后，发送射频电波定位命令，此命令包括zigbee网络定位基站位置及编号信息，同时，zigbee网络定位基站中的超声波发射装置发送超声波脉冲，定位卡收到射频命令后，启动超声波接收电路以及计时器，收到超声波信号停止计时，计时器的数值就是声波的传播时间T；定位卡上的射频收发装置通过zigbee网络将传播时间T、自身ID号、对应基站信息、超声波方向信息发送给zigbee网络定位基站，zigbee网络定位基站中的射频收发装置将得到的信息发送给上位机管理系统处理；传播时间T乘以超声波速度得到定位卡与该zigbee网络定位基站对应方向上的超声波发射装置之间的距离。

本实用新型与现有技术相比，具有以下有益效果：

本实用新型中采用了zigbee网络遥控超声波发射装置，利用安装在射频基站的超声波发射装置和安装在定位卡上的超声波接收装置进行测距并确定定位卡的坐标，该系统定位精度高、漏检率低、受环境影响小。具体优点如下：

1）定位系统全部采用无线组网，组网灵活、施工方便，并且避免了因通信电缆破坏造成的定位网络局部失效或者全网瘫痪的问题。

2）本系统充分利用了zigbee网络节点的超低功耗的特点，实现了人员定位卡的超低功耗工作，在电池供电的情况下，可以保证较长时间的正常工作。并且，在井下供电中断的情况下，定位基站可以继续工作一段时间。

3）本系统的定位精度受环境影响小，仅仅取决于定位基站与定位卡之间超声波的飞行时间，可以实现定位精度小于等于1米的高精度井下人员定位。

附图说明

图1为本实用新型的结构原理示意图。

图中：1—zigbee网络定位基站；2—上位机管理系统；3—定位卡；4—超声波发射装置。

具体实施方式

如图1所示，基于zigbee网络和超声波测距的井下定位系统，包括具有射频收发装置的上位机管理系统2，其特点是：还包括若干zigbee网络定位基站1和定位卡3，所述zigbee网络定位基站1包括射频收发装置和超声波发射装置4；所述定位卡3包括射频收发装置、超声波接收装置和计时器。

每个zigbee网络定位基站1包括两个以上的超声波发射装置4，每个超声波发射装置对应不同的方向。