[发明专利]一种井下人员定位搜救系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种井下人员定位搜救系统。本发明具体涉及WI-FI无线通信，无线定位等技术领域。

背景技术

井下人员定位是安全生产的重要措施。多年来人们采用各种方法井下人员位置进行检测，当矿井发生意外事故时，定位系统可为人员搜救工作提供重要的参考。但目前的定位和搜救系统存在以下不足。

目前实际使用以射频识别技术(RFID)为主，RFID利用射频方式进行非接触双向通信，以达到识别目的并交换数据。与其它接触式识别技术不同，RFID系统的射频卡和读写器之间不用接触就可实现对人员或物体在不同状态下的自动识别和位置监测。典型的射频识别系统主要包括射频卡和读写器两部分。使用RFID具有以下问题：

1.RFID通信距离有限，有源RFID卡最远无障碍通信距离80米；

2.RFID卡读写设备的体积较大，不便于携带。

3.不便于双向通信。

基于无线传感器网络的定位系统，如Zigbee定位系统，在井下实际使用中存在以下问题：

1.Zigbee无线传感器网络的组网需网络核心设备协调器、路由器支持，网络核心设备特别是协调器损坏，网络将全部瘫痪。无法支持搜救定位。

2.Zigbee无线传感器网络的通信必须有网络支持，不支持点对点通信。在无网络支持时，定位终端无法与其他设备通信。

3.无法获知被困人员的当前活动状态。

“Ad hoc网络”是IEEE802.11标准委员会制定的一种特殊的自组织对等式多跳移动通信网络，在Ad hoc网络中，结点具有报文转发能力，结点间的通信可能要经过多个中间结点的转发，即经过多跳(MultiHop)，这是Ad hoc网络与其他移动网络的最根本区别。结点通过分层的网络协议和分布式算法相互协调，实现了网络的自动组织和运行。因此它也被称为多跳无线网(MultiHop Wireless Network)、自组织网络(SelfOrganized Network)或无固定设施的网络(Infrastructureless Network)，大多WI-FI无线网络的模块同时支持Ad hoc网络。

发明内容

本发明目的在于提供一种能够准确定位井下人员，并能在矿井发生意外事故，人员被困，固定通信设施被损坏而无法工作时，具有搜索被困人员位置功能和双向通信功能的定位与搜救系统。

本发明所述井下人员定位搜救系统包括：定位服务器、监控终端、有线通信子系统、无线通信基站、定位装置和搜救装置；有线通信子系统主要包括光纤、分光器和无线交换机；无线通信基站主要包括防爆箱、电源，备用电池、无线接入设备、天线隔离器和天线；在井下间隔一定距离安装无线通信基站，无线通信基站通过光纤连接井上的无线交换机和定位服务器；定位装置与无线通信基站通过无线方式通信；定位服务器通过井下工作人员随身携带的定位装置实现人员定位，定位装置定时向定位服务器发送使用人员的位置、身份及活动状态等信息；定位装置与搜救装置通过Ad hoc组网方式实现无线通信；

搜救装置部件包括：处理器、无线通信、按键、存储、显示屏、LED指示灯、蜂鸣器、温度传感器和电源电路等部分；搜救装置搜救的具体过程如下：

1.初始化系统，设置通信单元具有Ad hoc组网功能，开启IP地址分配功能；

2.搜救装置组织Ad hoc网络成功后开启TCP/IP或UDP通信，在搜救装置到达定位装置的通信距离时，定位装置自动连接搜救装置，自动建立TCP/IP或LDP通信链路；

3.链路建立成功后，定位装置定时检测搜救装置的信号场强。

4.定位装置通过与搜救装置的通信链路向搜救装置发送场强信息、自身的身份号及振动传感器获得的振动状态信息。

5.搜救装置接收到定位装置发送来的信息后，根据信号场强计算距离。场强与距离的公式为参考经验公式，相关参数通过现场测量得到，如下：

d=10A-Rd+Xδ10n]]>

式中A为信号传播1m远时接收信号的功率；