[发明专利]一种基于可见光通信技术的井下人员定位方法

说明书

技术领域

 本发明属于井下定位技术领域，涉及一种利用可见光通信技术实现井下人员定位的方法，尤其是能够在兼顾照明的情况下对井下人员进行实时定位。

背景技术

目前，公知的主流井下人员定位采用的技术方法主要有RFID技术、ZigBee技术、GIS技术以及WIFI技术。

RFID技术即射频识别技术，自20世纪80年代以来得到了迅猛的发展，其应用领域非常广阔。RFID技术的核心是计算机网络、无线电和大规模集成电路。RFID技术组成的系统十分庞大，主要组成部分有电子标签、阅读器、应用接口和通讯网络。当前，RFID技术能够实现双向识别通信。采用这种技术进行人员定位方式的成本高，技术难度大，易受干扰。这种定位方式还需加装专门的读卡器和外置天线。

ZigBee技术适合于自动控制和远程控制领域，可以嵌入到各种设备中，同时支持地理定位功能。基于ZigBee技术的人员定位系统是一个无线定位系统，这个系统由大量的传感器组成。基于ZigBee技术的无线定位模块分为两类：一类是ZigBee模块，另一类是移动定位模块。其中ZigBee模块的锚节点位置已知，是固定的，移动定位模块佩戴在井下人员身上，可移动。

GIS 技术即地理位置系统，用于获取、存储、查询、综合、处理、分析和显示与地球表面位置有关数据的计算机系统。在矿井救护中运用GIS技术，能够实时监控井下人员的位置。通过基于GIS技术的地理信息实时显示、查询井下情况。主要内容是任一时间井下或某个地点的具体人数、人员信息、每个人在井下任一时间的活动轨迹；查询一个或多个人员现在的实际位置，方便调度中心可快速正确地用电话联系该人员；查询有关人员在任一地点的到/离时间和总工作时间等一系列信息，可以督促和落实重要巡查人员。如瓦斯检测人员、温度检测人员、通风人员等是否按时到地点进行各项数据的测试和处理，从根本上杜绝因人为因素而造成的相关事故；可实现多点共享，供多个领导同时在不同地点查看。此外，此项技术还能够了解井下人员每时每刻在巷道中的实时动态分布，并根据井下的实际地理情况制作相应的动态图，使井下情况一目了然。

WIFI技术采用802.11a/b/g标准，它传输速度可达54Mbps,可与多种设备兼容。WIFI技术利用井下以太网络,在井下设立若干基站，通过无线网络覆盖井下巷道,利用WIFI手机、固定电话等终端设备来进行通讯，从而实现井上与井下的语音调度以及井下对井上、井下对井下之间的信息反馈。为生产调度、应急救援、安全监控等提供可靠的依据。

RFID技术、ZigBee技术、WIFI技术以及GIS技术因为采用无线方式进行人员定位，需要额外增加信号发射装置。此外，由于井下的无线信号衰减严重，通过无线方式进行井下人员定位就必须拥有相当数量的信号收发装置。而且，无线定位方式无法做到精确定位，其定位的精确程度往往取决于巷道中信号收发装置的数量。

可见光通信技术，是利用荧光灯或发光二极管等发出的肉眼看不到的高速明暗闪烁信号，即时序上的‘1’和‘0’来传输信息的。可以实现高速数据传输。一方面，可见光通信技术将通信与照明系统结合起来，在室内可以实现高速上网，然而这仅限于背景光较弱的情况，也就是说室内可见光通信在夜晚或者说全黑的背景的情况下，才能有效的发挥其优点。而井下就是几乎没有背景光的、需要全天照明的一种工作环境，因此，可见光通信的优点可以在井下得到充分利用，在井下使用可见光通信技术既可满足通信需求，又能兼顾照明。另一方面，可见光通信技术作为一种新型的通信技术，与上述的四种定位方式相比，具有抗干扰能力强、安全性与可靠性强、发射功率高、对人体无伤害的特点。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有的井下定位系统不足，提供一种基于可见光通信技术的新型井下人员定位的方法。

本发明的技术方案

一种基于可见光通信技术的井下人员定位的方法，实现该方法的系统组成有照明与控制系统和人员定位模块两部分；

第一部分，照明与控制系统，包括显示与控制中心和巷道照明系统；

显示与控制中心，用于将巷道照明系统的每个照明矿灯编号、将照明矿灯的编号信息编码并将其发送至巷道照明系统，控制巷道照明系统的每个LED照明矿灯以光信号的形式发送各自的编号信息；

巷道照明系统，包括两个信号放大电路、LED驱动电路、LED照明矿灯以及PIN光电管。信号放大电路用于发射由显示与控制中心输出的信息。LED驱动电路控制LED照明矿灯的明暗变化以表示发送信号‘1’和‘0’，经过编码的信号调制到LED照明矿灯并以光信号的形式发送出去。