[发明专利]井下采空区内无线网络节点的定位方法与透地通信系统

说明书

本发明涉及井下采空区内无线网络节点的定位方法与透地通信系统，在井下巷道里布置网络集中控制器，在井下采空区内布置无线传感器网络节点，无线传感器网络节点通过自组网将所有无线传感器网络节点的节点属性和定位等信息发送给网络集中控制器，在采空区发生事故或异常报警时，能够较精确的定位到事故或异常报警的发生位置，方便相关人员有针对性地采取措施，实现高效的“靶向”处置，有效保护井下工作人员的生命安全，及其他财产安全。

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，具体涉及井下采空区内无线网络节点的定位方法与透地通信系统。

背景技术

矿井、地铁和隧道等地下作业场合，环境危险复杂，时常发生安全事故，如透水、岩爆、塌方和井下瓦斯爆炸、火灾等。传统通信方式可以应对日常指挥调度、人员定位、矿井上下通信等需求，但事故会破坏现有的通信信道，造成有线通信线路断路、通信中断的问题，导致地面人员无法及时了解地下被困人员的具体情况，影响灾后救援，因此，传统的矿井通信系统不能满足应急情况下的通信要求。

以大地介质为信道的透地通信，信道特性相对稳定，不易受事故的影响，可作为一种保持地面和地下联络的有效通信方式，实现灾害发生时的紧急通信，保持地面与地下灾后实时联系。利用中波信号能穿透地层等障碍物的原理进行通信，该通信方式能够实现透地通信，提供较稳定的通信信道。

现有技术中，公告号为CN206061162U的中国专利提供了一种“无线电波自组网透地通信系统”，如图1所示，通过设置的地面通信系统和井下通信单元进行井上井下通信，但该井下通信单元设置的位置是在井下巷道里，能够解决的是巷道里发生事故的紧急联络问题，不能够检测井下采空区的位置情况，一旦采空区发生事故，将危及到巷道内的工作人员的生命安全，并伴有一定程度的经济损失，因此，现有技术无法解决井下采空区发生事故时的定位通信问题。

发明内容

本发明的目的是提供井下采空区内无线网络节点的定位方法与透地通信系统，用于解决现有技术无法解决井下采空区发生事故时的定位通信问题。

为解决上述技术问题，本发明提出一种井下采空区内无线网络节点的定位方法，包括以下解决方案：

方法方案一，包括以下步骤：

1)在井下巷道里布置网络集中控制器，在井下采空区塌陷前，在井下采空区内布置三个以上的无线传感器网络节点，并且其中三个无线传感器网络节点的坐标已知；或者在井下采空区塌陷后，通过打孔在塌陷的井下采空区内布置三个以上的无线传感器网络节点，并且其中三个无线传感器网络节点的坐标已知；

2)所述无线传感器网络节点之间在通信范围内通过自组网形成透地通信系统，将各个无线传感器网络节点的节点定位信息发送给网络集中控制器。

方法方案二，在方法方案一的基础上，网络集中控制器接收所述节点定位信息后，网络集中控制器接收所述节点定位信息后，还包括将所述节点定位信息进行展示并上传至地面的矿井安全监控预警系统的步骤。

方法方案三，在方法方案一的基础上，根据已知坐标的三个无线传感器网络节点的位置信息，采用比较接收信号强度定位算法计算剩余无线传感器网络节点的位置信息，得到所述剩余无线传感器网络节点的节点定位信息。该定位算法的效果在于定位精度达到5米。

方法方案四，在方法方案一的基础上，每个无线传感器网络节点均包括微处理器，及连接微处理器的透地通信定位模块、信息采集模块和电池。

方法方案五，在方法方案四的基础上，每个无线传感器网络节点将所述节点定位信息发送给网络集中控制器的同时，还用于将电池的电量信息和信息采集模块采集的节点环境信息发送给网络集中控制器。

方法方案六，在方法方案一的基础上，当所有无线传感器网络节点通信完成后立即进入休眠状态，各无线传感器网络节点以设定时间进行自组网的拓扑更新。