[发明专利]一种用于竖井掘进机的定位系统及方法

说明书

本发明提供一种用于竖井掘进机的定位系统及方法。该定位系统按照竖井掘进机的结构，将作业人员活动区域分为一层吊盘、二层吊盘、三层吊盘、四层吊盘、四层吊盘下部、油箱平台、稳定器平台、周边油缸和刀盘梯口共九个层级平台；所述定位系统包括：分别设置在竖井掘进机九个层级平台上的九个定位单元；每个所述定位单元，用于通过作业人员所携带的定位标签对作业人员进行定位；每个所述定位单元均包括一个层判断基站和两个定位基站，以所述定位单元所在的层级平台的中心为圆心，三个基站中的任意两个基站与所述圆心的夹角均大于0；以任一层级平台所在平面为基准平面，选择一条垂直于所述基准平面的垂线，所有的层判断基站的位置均位于垂线上。

技术领域

本发明涉及隧道定位技术领域，尤其涉及一种用于竖井掘进机的定位系统及方法。

背景技术

竖井是矿藏开采、水利水电、国防建设、交通隧道等地下工程的重要组成部分，其通常的修建方法为普通凿井法和钻井法。近年来，随着我国对竖井施工领域机械化、自动化、智能化需求的不断提高，竖井掘进机技术开始应用于竖井施工项目。SBM(shaft boringmachine)竖井掘进机是将全断面岩石隧道掘进机(TBM)设计理论引入竖井施工，能够一次完成竖井隧洞开挖、支护、出渣等功能的大型竖井施工装备。设备通过地面远程控制，井下人员少、机械化程度高。相比传统钻爆法，竖井掘进机具有成洞质量好、施工效率高、施工更安全的特点，适用于地质条件好、围岩稳定的中—高强度岩层的大深竖井开挖。

由于竖井掘进机工序复杂、工作环境恶劣、安全管理难度大，随着行业技术的进步，为保证工人安全施工，实现安全预警和人员管理，管理方需借助定位系统实时获取作业人员的位置，而由于竖井掘进机结构复杂，设备上下呈垂直结构且对设备干扰性较强，因此如何实现竖井掘进机人员的精准定位是目前行业内一大难题。

发明内容

面临现有竖井掘进机结构复杂且对定位设备干扰性较强导致无法实现对进入竖井掘进机工作的作业人员进行精确定位的问题，本发明提供一种层叠式竖井掘进机的定位系统及方法，以实现竖井掘进机中作业人员的精准定位。

一方面，本发明提供一种用于竖井掘进机的定位系统，按照竖井掘进机的结构，将作业人员活动区域分为一层吊盘、二层吊盘、三层吊盘、四层吊盘、四层吊盘下部、油箱平台、稳定器平台、周边油缸和刀盘梯口共九个层级平台；所述定位系统包括：分别设置在竖井掘进机九个层级平台上的九个定位单元；

每个所述定位单元，用于通过作业人员所携带的定位标签对所述作业人员进行定位；每个所述定位单元均包括一个层判断基站和两个定位基站，以所述定位单元所在的层级平台的中心为圆心，三个基站中的任意两个基站与所述圆心的夹角均大于0；以任一层级平台所在平面为基准平面，选择一条垂直于所述基准平面的垂线，所有的层判断基站的位置均位于所述垂线上。

进一步地，除一层吊盘所在层级平台上的定位单元之外，其余定位单元所包括的三个基站中的任意两个基站与所述圆心的夹角均为120度。

进一步地，一层吊盘所在层级平台上的定位单元中，层判断基站与其中一个定位基站之间的夹角为120度，两个定位基站之间的夹角大于120度。

进一步地，还包括远程监控端，所述远程监控端，用于显示作业人员的位置信息。

另一方面，本发明提供一种用于竖井掘进机的定位方法，应用于上述的一种用于竖井掘进机的定位系统，所述定位方法包括：

步骤1：读取各层级平台的层判断基站对作业人员所携带的定位标签的层级定位信号；

步骤2：根据所述层级定位信号获知所述定位标签所在层级平台后，根据该层级平台上的三个基站的坐标信息，采用TOA定位法，得到该定位标签的坐标信息。