[发明专利]一种结合物联网深部精准开采井上下人员定位导航系统

说明书

本发明提供了一种结合物联网深部精准开采井上下人员定位导航系统，该系统由导航设备终端、位置服务基站、地面监控指挥系统、井下环境监控设备构成。其中导航设备终端设有可视化显示屏、微控制单元、微惯导模块、标签识别定位模块、GPS模块、多传感探测模块、电子地图导航模块、预警模块、通讯模块和电源组成，本发明在GPS信号难以到达的深部井下实现了对人员车辆的定位导航，通过地面监控系统掌握井下人员车辆的位置分布，实现对人员车辆的监控指挥，通过通讯模块和多传感器环境监控模块对井下环境进行感知，预防危险的发生；当危险发生时，及时通过通讯及定位导航模块指挥人员逃生救援，最大程度的保障井下和矿区人员的生命财产安全。

技术领域

本发明涉及一种人员定位导航系统及方法，特别涉及一种结合物联网的深部精准开采井上下人员定位导航系统及其方法。

背景技术

随着近年来煤炭的大量开采，浅层煤炭资源逐渐减少甚至开始枯竭，越来越多的矿井开始增加采深，由浅层开采转变为了深度开采。通常来说，深部一般是指700～1000m的范围。增加采深虽然能保证煤炭产量，但是同时也会带来安全上的风险。一方面，采深增加，井下压强变大，使得各种灾害的预测和防治难度增大，同时也会使得井下巷道瓦斯含量和瓦斯浓度升高，带来潜在的安全风险；另一方面，采深的增加也会使得地温升高，井下的作业环境恶化，严重影响正常的生产和工人的身体健康。在此条件下，实现对井下人员车辆位置的监控、环境变化的监控、危险情况的预警，以及井下人员的定位导航、在出现危险情况时的快速疏散也就变得尤为重要。

卫星定位导航技术的快速发展，使得室外位置服务的应用变得广泛，但是在井下卫星信号无法穿过地面，导致基于卫星信号的定位方式无法在井下实现，也就使得地面对井下人员车辆位置的监控，井下人员对自身的定位导航工作变得困难。传统的井下定位方式是通过安装RFID射频标签来实现定位，相当于常见的门禁系统，但是这种方法定位精度较差，而且在人员较多的情况下还可能出现漏读的现象，系统过于简单单一，不适用于井下深部开采环境。

目前，由于微机电技术和物联网技术的飞速发展，各类传感器体积变得越来越小，集成度也变得越来越高，使得多传感器融合得到高精度定位成为可能。通常，这些技术使用使用WiFi、RFID、蓝牙等方式来进行定位，但大多都针对于商场、医院等普通常见环境，针对于深部井下的定位系统较少，而且基本都不具备导航功能，只能进行简单的定位，没有考虑到井下环境的复杂，无法对井下环境进行监测，不具备通讯报警的能力。目前，市场上尚无具备井下定位导航、定位、监控、预警、通讯等功能的成熟的产品。

发明内容

本发明的目的是针对深部井下的特殊环境，提供一种结合物联网的深部精准开采井上下人员定位导航系统及其方法，它能够实现地面人员对深部井下的人员、车辆的精准定位和监控，能够对井下环境进行远程感知，出现危险时给出合理的指挥调度；同时能够让工人在井下实现定位和导航，能够对井下环境进行感知，出现危险时及时预警。本发明提供的技术方案为：一种结合物联网深部精准开采井上下人员定位导航系统，深部井上下定位导航系统包括导航设备终端、位置服务基站、地面监控指挥系统、井下环境监控设备，所述导航终端设有可视化显示屏、微控制单元、微惯导模块、标签识别定位模块、GPS模块、多传感探测模块、电子地图导航模块、预警模块、通讯模块和电源，所述可视化显示屏、微惯导模块、标签识别定位模块、GPS模块、多传感探测模块、电子地图导航模块、预警模块、通讯模块和电源分别和微控制单元进行连接。

进一步地，所述导航设备终端的标签识别定位模块包括一发射器和一天线，用于接收井下定位的绝对坐标信息；其中所述发射器通过天线与井下设置好的位置服务基站进行无线通讯，位置服务基站将接收到的数据及数据到达的时间发送至地面监控指挥系统，由地面监控指挥系统根据接收到的信息进行精确定位，并将精确坐标发送给导航设备终端。

进一步地，所述深部井上下定位导航系统以防爆型手提电脑PC或防爆型移动智能手机作为导航设备终端，通过通讯模块向位置服务基站、地面监控指挥系统进行通讯传输数据。