[发明专利]基于红外传感器的矿井人员定位装置及方法

说明书

技术领域

 本发明涉及矿井安防技术领域，具体的说是一种能够对人员流动情况进行监测的基于红外传感器的矿井人员定位装置及方法。

背景技术

为了提高煤矿生产安全性，当前在煤矿安全生产中广泛使用井下人员定位系统产品，其原理是在井下各检查地点安置具有有线网络通讯功能的网络通讯器，由井下作业人员携带能够自动重复发射包含身份信息的射频身份标签，当作业人员走到网络节点附近时，该节点处设置的网络通讯器接收射频身份标签携带的身份信息，并将其传送到地面的监控设备，地面的监控设备根据各节点所上传的信息绘制图形或图表，确定矿井下作业人员的具体位置。但由于作业人员所携带的射频身份标签一般采用电池供电，射频身份标签仅能够采用微功率输出，因此射频身份标签与节点的网络通讯器的通讯距离平均仅有十米左右，而一般矿井下各巷道加起来总长超过数千米，要实现精确定位，就必须增设节点以及网络通讯器，这导致定位系统成本大幅提升，另外，由于矿井下巷道的射频通讯条件复杂，例如巷道的大小、弯曲度、空气湿度、巷道是否有水、坡度、通讯频率和环境设备的干扰因素等，都会对射频通讯距离以及信号强度产生影响，因此基于射频身份识别技术的井下人员定位系统存在成本高、检测效果差等不足。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的缺点和不足，提出一种结构合理、成本低、定位精度高，能够对人员流动情况进行监测的基于红外传感器的矿井人员定位装置及方法。

    本发明可以通过以下措施达到：

     一种基于红外传感器的矿井人员定位装置，包括上位机、数据采集器、红外传感器，其特征在于上位机分别与两个以上的数据采集器相连接，每个数据采集器分别与两个以上的红外传感器经通信总线相连接。

 本发明中数据采集器通过载波通信与上位机进行通信，载波通信使用已有的220/380V电源线作为通信介质，无需单独布线，成本低。

    本发明中红外传感器定位终端设置于矿井中，监测红外信息，并将所属红外信息传输至数据采集器，数据采集器位于所述红外定位终端附近，采集红外定位终端反馈数据，并将数据传输给所述监控平台。

本发明中数据采集器硬件结构设有用于接收被动式红外传感器反馈信息的数据采集电路、用于与上位监控平台进行通信的载波通信电路，其中数据采集器中设有STC12C5410AD芯片，红外传感器与接线端子相连接，接线端子经光隔离元件与STC12C5410AD芯片相连接，红外传感器信息数据通过STC12C5410AD处理器串口，TXD/RXD端进入载波通信芯片，经过转换，由SSCOUT_AA处发出，经过放大电路转化为电力线载波信号，进入载波通信电路，最后信号输出至载波通信电路的VA/VN端，此端即为矿井内所用照明电缆或动力电缆。

 本发明中所述放大电路采用以下结构：放大电路的SEND端与电阻R82相连接，电阻R82的另一端与三极管Q84发射极相连接，三极管Q84的发射极还与电阻R84以及电容C82串联并接地，三极管Q84基极与电阻R85相连接，三极管Q84的集电极与R83以及三极管Q83的基极相连接，三极管Q83的基极与集电极之间串联电容C81，三极管Q83的集电极与电阻R81相连接，三极管Q83的发射极与电容C83相连接，电阻R81以及电容C83分别与电阻R86相连接，电阻R86的另一段分别于三极管Q84的基极以及电阻R37相连接，电阻R37与电容C38串联，三极管Q84的基极经电阻R85与三极管Q85的集电极相连接，三极管Q85的发射极与15v电源线相连接，三极管Q85的基极经电阻R88接地，三极管Q85的发射极与基极之间串接电阻R87，三极管Q81的发射极与三极管Q82的发射极相连，三极管Q81的集电极与15v电源线相连，三极管Q81的集电极与发射极之间连接二极管D81，其中D81的正极与Q81的发射极相连接，三极管Q82的集电极接地，三极管Q82的集电极与发射极之间接有二极管D82，其中D82的正极与Q82的极电极相连接，三极管Q81以及Q82的基极分别接入三极管Q83的集电极。

本发明中载波通信电路包括变压电路、与变压电路相连接的脉冲开关电路、与变压电路相连接的滤波电路，其中上位机发出电力线载波信号由变压电路4处进入数据采集模块，经过滤波电路5的滤波进入载波通信芯片接收端SSCIN_A。