[发明专利]一种井下巷道路由模型建立方法及基于该方法的井下通信方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种路由模型建立方法及井下通信方法，尤其是煤矿井下发生危险时井下人员或移动设备在巷道中找到出发点到目的地的路径的方法。

背景技术

(1)相关概念

路由是把信息从源穿过网络传递到目的地的行为，在路上至少遇到一个中间节点，主要用于信息在网络上的传输。路由算法是在网络中根据一定指标进行路径规划的方法。该发明中的路由模型是指由若干节点组成的具有空间拓扑结构的网络结构模型，从模型中可以得到节点间的连通关系。

现有井下通信方法包括有线通信和无线通信两种，其不足之一是：当前井下人员的手持终端多数是接收信号覆盖区域的定位基站传来的信息，不能与非覆盖区域的基站进行相互通信与传输信息。本文所提出的井下通信方法属于一种无线通信技术，可以弥补现有井下通信方法的不足，更适用于井下较狭窄有局限性的井下巷道。

(2)煤矿行业相关技术领域的特点

①井下环境：井下的空间由较狭窄具有局限性的巷道组成，井下空气中易燃易爆气体和粉尘多，噪声大，湿度大，存在各种机电设备，时刻受到瓦斯、冲击地压、水、火或电等方面危险因素的影响。

②井下路径查找：工作人员或移动设备在井下工作过程中，尤其是井下发生由瓦斯、冲击地压、水、火或电等引起的危险时，如何在巷道中找到出发点到目的地的路径，以及井上指挥人员如何在井下查找并发现失踪人员，此类的路径查找工作具有重要意义。

③非通行巷道警示：井下巷道环境复杂，行业规定某些类型的巷道(如：回风巷道、运输巷道等)为非通行巷道，即不允许人员或移动设备通行。如果能够有一种方法可以在井下人员或移动设备进入非通行巷道前，便可预知从出发地到目的地的可连通路径，并有效警示井下人员或移动设备哪些巷道为非通行的巷道，为井下人员或移动设备的工作和行走提供便利，将具有重要意义。

④井下路径的可靠性：井下巷道环境复杂，因井下塌方、道路损坏或通信电缆被拉断等问题，可能导致某些本来可以行走的路径变得不可行走；如果不仅能够指出多条途径，而且能够表明即将行走的道路的可靠性，将具有意义。

⑤运行轨迹回放：当在井下巷道图中直观回放某井下人员或移动设备在某时间段内从起始基站(如A)到终止基站(如：J)的运行轨迹时存在的问题是：当人员或移动设备经过发生故障而不能正常接收通信信号的基站时，该故障基站的信息不能存储到数据库中，导致人员或移动设备的实际行走轨迹信息缺失，需要保证这种情况下人员或移动设备的运行轨迹不能到巷道以外的区域。

(3)为了解决路由模型建立及基于该方法的井下通信的问题，目前已经有一些成果：

①申请号为201210251782.7的专利，提出一种基于多目标萤火虫算法的路径规划方法，解决同时考虑多个性能指标的路径规划问题，但此方法没有考虑路由节点的可靠性，未考虑煤矿井下环境的特殊性。本文发明通过节点间的通信状态来判断路由节点的可靠性。

②申请号201110216379.6的专利，涉及一种基于磁导航的变电站巡检机器人全局路径规划方法，利用Floyd弗洛伊德算法确定搜索路径矩阵，适用于变电站环境下机器人的路径导航，未考虑煤矿井下环境的应用。

③当前传统的全球定位系统、遥感技术已经比较成熟，但是其适用于视野开阔的地面上，由于井下信号被遮挡不能有效用于矿井导航工作，即不适用于井下较狭窄有局限性的井下巷道。射频识别技术、无线电可视化传感器及“紫蜂”技术的开发应用都能够满足在特殊条件下的井下机器人、工作人员的导航定位。这些技术在一定程度上完成了井下导航工作，但也存在精度低、稳定性差、系统复杂等缺点。所以井下的实时导航工作需要特殊的测量手段。本发明提出的方法实时、稳定、不受外界条件限制，适用于井下较狭窄有局限性的井下巷道。

发明内容

本发明是为了解决井下发生危险时井下人员或移动设备如何在巷道中找到出发地到目的地的路径的问题，本发明提出了一种井下巷道路由模型建立方法及基于该方法的井下通信方法。

本发明所述一种井下巷道路由模型建立方法，该方法的具体步骤为：

步骤一、根据巷道的空间拓扑结构建立巷道模型；同时根据基站坐标建立基站模型；

步骤二、根据巷道内的基站位置信息建立基站与转点信息表、相邻基站数据结构表和基站路径数据表；

步骤三、判断步骤一获得的巷道模型、步骤二获得的基站与转点信息表、相邻基站数据结构表和基站路径数据表内是否均有数据，是则执行步骤四，否则返回执行步骤一；