[实用新型]一种基于UWB的井下人员安全定位系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种井下人员安全定位系统，属于定位装置领域。

背景技术

在定位技术方面，国内外井下人员定位技术多以信号为媒介进行测量，如Wi－Fi、ZigBee、RFID 技术等，但由于无线信号在井下巷道中的传输环境较为恶劣，信号传播过程较为复杂，同时巷道中还存在强电电路和强电设备所造成的电磁干扰，导致信号传播的有效距离降低，对基站数量的要求增加，系统造价的上升。UWB是一种无载波通信技术，利用纳秒至微微秒级的非正弦波窄脉冲传输数据。具有抗干扰性强、传输速率高、发送功率非常小、安全性高等优点，人们认为它将成为未来短距离无线通信的主流技术。总的来说，UWB在早期被用来应用在近距离高速数据传输，近年来国外开始利用其亚纳秒级超窄脉冲来做近距离精确室内定位。

我国现在井下人员定位装置仍处在研究阶段，目前的井下人员定位系统精度差、造价高、寿命短、功能单一，随着矿业自动化的发展和信息水平的提高，井下人员定位将与更多种技术相结合，实现多功能化的高精度人员定位系统。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于UWB的井下人员安全定位系统。

本实用新型所述基于UWB的井下人员安全定位系统，它包括地面监控设备、上位机、POE交换机、定位传感器、井下人员定位标签、控制器、电源单元、红外LED单元、复位电路、UWB信号发生装置、报警单元；

定位传感器接收井下人员定位标签发出的信号，定位传感器通过POE交换机与上位机相连，POE交换机用以向定位传感器供电并发送同步时间信号；

井下人员定位标签中安装有UWB信号发生装置，通过定位传感器和POE交换机将定位数据传输给上位机，能够实时监控井下人员位置；

当井下发生突发情况时控制器通过报警单元发出声光报警。复位电路为控制器提供复位命令；电源单元为控制器提供工作电源。

本实用新型的优点：本实用新型采用UWB技术，智能定位标签结合UWB信号发生单元、定位传感器、POE交换机等实现了井下人员位置定位及人员监控系统，UWB通信技术具有抗干扰性强、传输速率高、低功耗、安全性高等特点。本实用新型有效地提高了井下作业人员的安全系数，使用效果好，便于推广使用。

附图说明

图1是本实用新型所述基于UWB的井下人员安全定位系统的总体结构图；

图2是本实用新型所述井下人员定位标签结构框图。

图3是本实用新型所述井下人员定位标签具体电路图。

具体实施方式

具体实施方式一：下面结合图1说明本实施方式，本实施方式所述基于UWB的井下人员安全定位系统，它包括地面监控设备（1）、上位机（2）、POE交换机（3）、定位传感器（4）、井下人员定位标签（5）；

定位传感器（4）接收井下人员定位标签（5）发出的信号，定位传感器（4）通过POE交换机（3）用网线与上位机（2）相连；

所述POE交换机（3）输出电压为48V，通过网线向定位传感器（4）直接供电并发送同步时间信号；

所述定位传感器（4）分为一个主传感器及若干从传感器，主传感器为整个单元的同步时间源。

结合图2和图3本实用新型所述井下人员定位标签（5）内安装有控制器（5-1）及电源单元（5-2）、红外LED单元（5-3）、复位电路（5-4）、UWB信号发生装置（5-5）、报警单元（5-6），通过定位传感器（4）和POE交换机（3）将定位数据打包传输给上位机（2），能够通过地面监控设备（1）实时监控井下人员位置；

所述井下人员定位标签（5）采用矿灯供电，控制器（5-1）采用德州仪器的MSP430FR2X MCU单片机；

井下人员定位标签（5）中UWB信号发生装置（5-5）采用nRF24L01无线收发芯片来实现定位数据的传输，输入端通过上拉电阻连接控制器（5-1）的P5.0~P5.4引脚，实现UWB信号的发送；

复位电路（5-4）由按键S1来完成，按键S1的一端接电源VCC，按键S1的另一端接控制器（5-1）的RESET引脚，在开机或是发生误报警等情况时可以实现复位；

红外LED单元（5-3）可以发出红外线，当井下发生状况后便于搜救人员对于被困人员搜救或遗体的搜寻。

报警单元（5-6）包括蜂鸣器BL、PNP三极管Q2和电阻R1，控制器（5-1）的P1.6引脚连接电阻R1的一端，电阻R1的另一端连接PNP三极管Q2的基极，PNP三极管Q2的集电极接地，PNP三极管Q2的发射极连接蜂鸣器BL的负极供电端子，蜂鸣器BL的正极供电端子接电源VCC，当井下人员身体异常时也可以通过按键S2控制报警单元（5-6）发出报警，报警单元包括声光、震动报警和上位机报警显示。