[发明专利]矿井救援漂浮定位系统及方法

权利要求书

1.一种利用矿井救援漂浮定位系统进行矿井救援漂浮定位的方法，其特征在于，所述矿井救援漂浮定位系统包括设置在井上的地面监控台、与所述地面监控台连接的光纤电缆（3）以及设置在光纤电缆（3）上且伸入至井下透水区的救援定位子系统，所述救援定位子系统包括多个无线救援终端（2），多个无线救援终端（2）沿光纤电缆（3）长度方向依次设置在光纤电缆（3）上，相邻两个无线救援终端（2）之间的距离为且，其中，为相邻两个无线救援终端（2）无线通信的有效距离，无线救援终端（2）包括内部装有营养液（2-2）的储物瓶（2-1）、设置在储物瓶（2-1）瓶身内的控制模块和设置在储物瓶（2-1）上的通信接口（2-6），储物瓶（2-1）外套装有漂浮层（2-5），所述控制模块包括处理器（2-9）、供电电源（2-10）以及与处理器（2-9）相接的存储器（2-12）和用于无线数据通信的数据传输单元（2-11），处理器（2-9）的输入端接有心电传感器（2-7）和安装在储物瓶（2-1）瓶身底部的称重传感器（2-4），处理器（2-9）的输出端接有安装在漂浮层（2-5）外的指示灯（2-3），所述地面监控台包括工控机（1）和与工控机（1）相接的无线数据收发模块（7），处理器（2-9）依次通过通信接口（2-6）和光纤电缆（3）与工控机（1）进行通信；

所述多个无线救援终端（2）中靠近所述地面监控台的无线救援终端（2）与所述地面监控台之间的距离小于相邻两个无线救援终端（2）之间的距离；

所述无线数据收发模块（7）与靠近所述地面监控台的无线救援终端（2）中的数据传输单元（2-11）进行无线通信；

该方法包括以下步骤：

步骤一、初始化救援定位子系统：首先，给安装在光纤电缆（3）上全部的无线救援终端（2）进行上电复位，全部的无线救援终端（2）采用自组网或相邻两个无线救援终端（2）之间无线信号传递的方式进行数据通信，确保每个无线救援终端（2）无线通信正常；然后，工控机（1）通过光纤电缆（3）向光纤电缆（3）上安装的全部的无线救援终端（2）发出指令，全部的无线救援终端（2）均通过光纤电缆（3）向工控机（1）反馈信号，确保每个无线救援终端（2）有线通信正常；

每个无线救援终端（2）中的数据传输单元（2-11）采用射频收发器CC2420，相邻两个无线救援终端（2）之间的距离满足：，其中，相邻两个射频收发器CC2420之间通信的有效距离为100m～120m；当检测每个无线救援终端（2）无线通信正常时，若光纤电缆（3）呈一字状布设时，全部的无线救援终端（2）采用相邻两个无线救援终端（2）之间无线信号传递的方式进行数据通信；若光纤电缆（3）非一字状布设时，光纤电缆（3）中非一字状布设的电缆段上安装的无线救援终端（2）采用自组网无线信号传递的方式进行数据通信；

步骤二、钻孔并投放无线救援终端：在矿井透水区的地面（4）上开钻与透水区连通且可容纳无线救援终端（2）通过的投放孔（5），将安装有多个无线救援终端（2）的光纤电缆（3）沿投放孔（5）下放至透水区；

步骤三、定位被困人员位置并获取被困人员生命体征参数，过程如下：

步骤301、判断光纤电缆是否故障：通过工控机（1）定时向光纤电缆（3）上安装的全部的无线救援终端（2）发出指令，若无线救援终端（2）向工控机（1）反馈信号，说明光纤电缆（3）通信正常，执行步骤302；若无线救援终端（2）未向工控机（1）反馈信号，说明光纤电缆（3）故障，执行步骤303；

步骤302、有线与无线通信方式并存模式下定位被困人员位置并获取被困人员生命体征参数：首先，通过无线救援终端（2）中的称重传感器（2-4）采集营养液（2-2）重量变化，采用光纤电缆（3）将营养液（2-2）重量变化的无线救援终端（2）位置有线传输至工控机（1），同时，采用无线救援终端（2）自组网或相邻两个无线救援终端（2）之间无线信号传递的方式将营养液（2-2）重量变化的无线救援终端（2）位置无线传输至工控机（1），定位井下被困人员位置，通过营养液（2-2）重量变化的无线救援终端（2）的数量确定被困人员被找到的数量；

然后，通过被困人员与营养液（2-2）重量变化的无线救援终端（2）接触，采用该无线救援终端（2）中的心电传感器（2-7）获取该被困人员的生命体征参数；

最后，通过与工控机（1）连接的显示器（6）显示井下被困人员位置及被困人员生命体征参数；

步骤303、无线通信方式模式下定位被困人员位置并获取被困人员生命体征参数：首先，通过无线救援终端（2）中的称重传感器（2-4）采集营养液（2-2）重量变化，采用无线救援终端（2）自组网或相邻两个无线救援终端（2）之间无线信号传递的方式将营养液（2-2）重量变化的无线救援终端（2）位置无线传输至工控机（1），定位井下被困人员位置，通过营养液（2-2）重量变化的无线救援终端（2）的数量确定被困人员被找到的数量；然后，通过被困人员与营养液（2-2）重量变化的无线救援终端（2）接触，采用该无线救援终端（2）中的心电传感器（2-7）获取该被困人员的生命体征参数；最后，通过与工控机（1）连接的显示器（6）显示井下被困人员位置及被困人员生命体征参数；

步骤302和步骤303中无线救援终端（2）自组网或相邻两个无线救援终端（2）之间无线信号传递，将营养液（2-2）重量变化的无线救援终端（2）位置无线传输至靠近所述地面监控台的无线救援终端（2）中，靠近所述地面监控台的无线救援终端（2）中的数据传输单元（2-11）与无线数据收发模块（7）无线通信，无线数据收发模块（7）将营养液（2-2）重量变化的无线救援终端（2）位置无线传输至工控机（1）。

2.按照权利要求1所述的一种利用矿井救援漂浮定位系统进行矿井救援漂浮定位的方法，其特征在于：所述心电传感器（2-7）和称重传感器（2-4）均通过A/D转换电路（2-8）与处理器（2-9）的输入端相接。