[发明专利]一种基于NB-IOT蜂窝物联网技术的井下智能互联设备监测系统及其人员定位方法

权利要求书

1.一种基于NB-IOT蜂窝物联网技术的井下巷道智能互联设备监测系统，其特征在于：所述井下巷道智能互联设备监测系统包括智能感知传感器单元、NB-IOT终端模块、NB-IOT无线广域蜂窝物联网以及设置在云端的监测服务器和智能决测管理单元；

所述智能感知传感器单元包括传感器模块和微处理器；所述智能感知传感器单元与NB-IOT终端模块连接，所述智能感知传感器用于获取井下巷道内环境、设备、人员的实时数据，通过NB-IOT终端模块、NB-IOT无线广域蜂窝物联网上传到监测服务器；所述NB-IOT无线广域蜂窝物联网分别通过无线方式连接NB-IOT终端模块和监测服务器，实现监测数据的传输；所述监测服务器和智能决测管理单元通过无线方式与NB-IOT无线广域蜂窝物联网连接，保存智能感知传感器采集的数据，并经分析处理后通过NB-IOT无线广域蜂窝物联网反馈到井下巷道作业人员；

所述NB-IOT终端模块包括NB-IOT芯片，通过NB-IOT无线广域蜂窝物联网与监测服务器进行数据通讯；

所述NB-IOT无线广域蜂窝物联网包括井下巷道NB-IOT蜂窝基站、地面NB-IOT蜂窝基站和NB-IOT核心网；用于NB-IOT终端无线接入点与数据无线传输工作；

所述监测服务器包括数据存储系统、数据挖掘系统和监测管理系统，用于井下井下巷道现场的各类数据的存储加工处理；

所述智能决测管理单元包括智能预测模型、自学习系统和预警侦测系统；用于对由智能传感器单元实时监测的井下巷道环境、设备、人员信息数据，利用建立的智能预测模型进行分析，对可能存在的风险进行预测与防范，并及时通知井下井下巷道作业人员。

2.根据权利要求1所述的一种基于NB-IOT蜂窝物联网技术的井下巷道智能互联设备监测系统，其特征在于：所述传感器模块包括温湿度传感器、压力传感器、有害气体传感器、水位传感器、位移传感器和电压电流传感器。

3.根据权利要求1所述的一种基于NB-IOT蜂窝物联网技术的井下巷道智能互联设备监测系统，其特征在于：所述微处理器采用STM32系列单片机，通过端口与智能感知传感器单元连接，通过串口与NB-IOT终端模块连接，采用统一的数据传输协议与NB-IOT终端模块进行数据交换。

4.根据权利要求1所述的一种基于NB-IOT蜂窝物联网技术的井下巷道智能互联设备监测系统，其特征在于：所述NB-IOT终端模块采用BC95-B20/B8/B5/B28模组或者中兴通讯公司的ZM8300模组，通过串口与智能感知传感器中的微处理器连接，完成数据无线收发工作。

5.一种基于NB-IOT蜂窝物联网技术的井下巷道智能互联设备及其人员的定位方法，包括以下步骤：

A、编号；对各井下巷道进行统一编号，并以井下巷道入口作为坐标原点，即O点位置；

B、确定锚节点；以每个NB-IOT终端模块的SIM卡号唯一身份标识建立设备、人员位置坐标管理数据库，确定锚节点；

C、确定未知节点坐标；基于到达时间测距技术得到未知节点与锚节点的距离d，并转换为当前未知节点位置坐标值x；以设备、人员作为未知节点，在井下巷道内选定两个锚节点，分别设为锚节点1和锚节点2，当设备、人员发生移动时，假设锚节点1 向未知节点发送信号的时间是t1，未知节点接收到该信号的时间是t2 ，未知节点经过处理后，给锚节点1 回送信号的时间是t3，锚节点1接收到该信号的时间是t4，设未知节点与锚节点1和锚节点2之间的距离分别为d1和d2，则锚节点1与未知节点之间的距离为d1=[(t2-t1)+(t4-t3)]×v/2，其中，v为信号的传播速度；将d1转换为当前未知节点位置坐标值x1；同样，可测得锚节点2与未知节点之间的距离将d2，将d2转换为当前未知节点位置坐标值x2，取算术平均值后得到当前未知节点位置坐标值x；

D、将得到的当前未知节点位置坐标值x通过NB-IOT模块传输到监测服务器；

E、监测服务器将当前未知节点的位置坐标更新，完成对设备、人员的定位。