[发明专利]非接触式矿山井下机车追踪系统及进行车厢数量统计的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种矿山井下机车追踪及车厢数量统计方法，尤其涉及一种无线传感器网络(Wireless Sensor Networks)基于接收信号强度(Received Signal Strength Indicator，RSSI)的矿山井下机车追踪和车厢数量统计方法，属于电通信技术领域。

背景技术

在已有的矿山井下机车追踪管理中，采用的是基于GPS全球定位技术的机车远程定位方法。虽然该方法定位精度较高，然而，该发放需要GPS定位模块，成本较高；另一方面由于矿山井下GPS信号强度等原因，该方法具有较大的局限性和不稳定性。而针对车厢数量统计，传统的方法是使用轨道计轴器等接触式传感器等手段，其缺点是稳定性较差，容易损坏。

现在，无线传感器网络已逐步应用于矿山井下人员定位与安全管理中，以实现对井下人员的日常生产管理，也有利于矿难后的应急救援。那么，相应地，无线传感器网络也可以应用于对矿山井下机车追踪和管理中。在这类应用中，为了实现对机车的追踪，每辆机车都携带有传感器节点(由于节点随着机车移动，亦称之为移动节点)，而矿井的巷道内布置了固定的信标节点，这些信标节点的现实位置已知。本发明利用信标节点的位置及其他信息来获取移动节点的位置，以此实现对矿上井下机车的追踪，并能够据此获得机车上所带车厢的数目。本专利重点考虑移动节点的实时可靠追踪方法，忽略其他的技术细节。通过本专利，可以在对机车进行追踪的同时实现对车厢数量的统计。

由于无线传输的不稳定性，探测信息可能会丢失，影响追踪的精度。信标节点的配置关系着追踪的性能。如果信标节点间距过大，会造成追踪误差过大，追踪结果不可靠；如果信标节点间距过小，需要较多的信标节点才能覆盖整个巷道，增加了追踪成本。

发明内容

本发明目的在于提供一种基于无线传感器网络的矿山井下追踪及车厢数量统计方法，通过信标节点的RSSI信息以及信标节点的位置，确定移动节点的位置，为矿山井下机车安全管理提供了一种有效的方法。

为了解决现有技术中的这些问题，本发明提供的技术方案是：

一种非接触式矿山井下机车追踪系统，包括分别固定安装在机车上随机车移动的传感器节点作为移动节点、沿矿山井下的巷道布置的传感器节点作为信标节点，其特征在于所述系统还包括服务器，所述移动节点、信标节点和服务器构成通信网络，所述信标节点周期地发送探测信息数据，并接收由移动节点生成的定位信息，将定位信息组装成路由数据包通过无线路由或者有线网络传递给服务器。

优选的，所述移动节点分别设置在机车头部和机车尾部。

本发明还提供了一种利用非接触式矿山井下机车追踪系统进行车厢数量统计的方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：

(1)根据机车的长度、巷道长度以及传感器节点的传输半径，确定信标节点的间距，分别在巷道中布置信标节点和在机车头尾部上设置移动节点，使移动节点、信标节点和服务器构成非接触式矿山井下机车追踪系统；

(2)信标节点周期性地发送包含信标节点ID的探测消息包；移动节点接收信标节点的探测消息包，并根据接收到的探测消息包，来计算相应的信标节点RSSI信息；

(3)机尾部位的移动节点将两个最大的RSSI信息及其相应的信标节点ID封装起来发送给机头部位的移动节点；机头部位的移动节点将其自身的信息与接收到的机尾信息封装在一起进行广播；

(4)机尾部位的移动节点接收到机头部位的移动节点广播的消息后直接丢弃该消息；信标节点接收到机头部位的移动节点广播的消息后通过路由传输给服务器；

(5)服务器分析处理收集到的所有RSSI信息及信标节点ID，根据RSSI信息以及信标节点的位置对每个移动节点的进行定位追踪或获取机车所带车厢数量。

为了降低本方法的成本，减少信标节点的数目，在不影响追踪性能的前提下合理估算每个信标节点的间距。同时，为了计算机车携带的车厢数量，提高机车追踪的精度，增加RSSI信息的冗余度，每个机车上将配置两个移动节点，分别在车头和车尾。