[发明专利]一种基于人员定位的矿井下灾害报警方法

权利要求书

1.一种基于人员定位的矿井下灾害报警方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：

步骤1：在矿井巷道中间隔一定通信距离安装定位基站，在待定位目标上装备目标定位卡，计算每个定位基站的测距区间和划分对应的定位服务区域；

步骤2：定位基站采集所对应定位服务区域内目标定位卡的定位数据，数据服务器对所述定位数据进行距离测量值计算，并鉴别干扰测量值；

步骤3：在一定时间内，每间隔时间T后重复步骤2，数据服务器计算目标定位卡的移动速度和平均移动速度，并进行速度阈值处理，获得异常目标定位卡和对应的异常目标定位卡移动速度；

步骤4：数据服务器获取一定数量的异常目标定位卡，并分析所述一定数量的异常目标定位卡平均移动速度是否在相同定位服务区域内，如果在相同定位服务区域内，则分析是否与井下运输设备的目标定位卡的定位数据相同，如果不满足，则计算异常目标定位卡的异常指标值，当异常指标值低于设定的阈值，则判定携带异常目标定位卡的人员为异常行为人；

步骤5：获取一定数量异常行为人的加速度和平均加速度，当异常行为人的平均加速度低于设定的异常指标阈值时，判定所述异常行为人的所处环境为异常环境，数据服务器计算多个异常环境中的一定数量异常行为人的累积平均加速度均值；

步骤6：数据服务器分析所述累积平均加速度均值和矿井下历史环境监测数据，当异常环境中的所述累计平均加速度和矿井下历史环境监测数据超过设定阈值时，发出井下灾害报警信号。

2.如权利要求1所述的一种基于人员定位的矿井下灾害报警方法，其特征在于：步骤1所述计算每个定位基站的测距区间和划分对应的定位服务区域的过程包括以下步骤：

步骤A1：在矿井巷道的同一侧同一高度上沿着一定的方向布设定位基站，对每一个定位基站依次进行编号和记录位置坐标，在待定位目标上安装含有身份识别信息的定位卡；

步骤A2：定位基站i向距离其最近的两个定位基站i-1和定位基站i+1发送测距信号，同时记录测距信号的发射功率值W_i，计时器开始记录时间T_i,i-1和T_i,i+1，所述测距信号中包含定位基站i的地址信息，W_i的单位为mW，i表示巷道中第i个定位基站，i＝1，2，3，…，n；

步骤A3：所述定位基站i-1接收到所述测距信号，获取到达功率值W_i,i-1，延时T_i-1后，向定位基站i回复信号S_i-1,i，所述信号S_i-1,i包含所述到达功率值W_i,i-1和响应时延T_i-1；所述定位基站i+1接收到测距信号，获取到达功率值W_i,i+1，延时T_i+1后，向定位基站i回复信号S_i+1,i，所述信号S_i+1,i包含所述到达功率值W_i,i+1和响应时延T_i+1，W_i,i-1和W_i,i-1的单位为mW；T_i-1和T_i+1的单位为s；

步骤A4：定位基站i接收到信号S_i-1,i和信号S_i+1,i，分别停止计时，记录时间T_i,i-1和T_i,i+1，将发射功率值W_i，响应时延T_i-1、T_i+1，时间T_i,i-1、T_i,i+1，以及接收到的到达功率值W_i,i-1、W_i,i+1，通过矿井通信网络传输到数据服务器，T_i,i-1和T_i,i+1的单位为s；

步骤A5：所述数据服务器根据数据T_i-1、T_i,i-1，通过TOA测距公式计算得到定位基站i与定位基站i-1之间的距离测量值根据数据T_i+1、T_i,i+1，通过TOA测距公式计算得到定位基站i与定位基站i+1之间的距离测量值所述数据服务器根据发射功率值W_i，到达功率值W_i,i-1、W_i,i+1，通过RSS测距公式计算得到定位基站i与定位基站i-1之间的距离测量值通过RSS测距公式计算得到定位基站i与定位基站i+1之间的距离测量值式中lg表示以10为底的对数，f表示测距信号的频率，单位为MHz，G_tr表示定位基站全向天线的增益，单位为dB；

步骤A6：数据服务器将步骤A4得到的距离测量值作为待定位目标在定位基站i-1与定位基站i之间R-测距区间的最大距离测量值即定位基站i-1与定位基站i的R-测距区间为将距离测量值作为待定位目标在定位基站i与定位基站i+1之间R-测距区间的最大距离测量值即定位基站i与定位基站i+1之间的R-测距区间为将距离测量值作为待定位目标在定位基站i-1与定位基站i之间T-测距区间的最大距离测量值即定位基站i-1与定位基站i的T-测距区间为将距离测量值作为待定位目标在定位基站i与定位基站i+1之间T-测距区间的最大距离测量值即定位基站i与定位基站i+1之间的T-测距区间为已知巷道顶板与巷道底板之间的距离为待定位目标的最小距离测量值d_min；

步骤A7：重复步骤A2至步骤A6依次计算出巷道中相邻两个定位基站所对应R-测距区间和T-测距区间；通过比较定位基站i与定位基站i+1之间的最大距离测量值与当时，最大测距区间当时，最大测距区间即定位基站i与定位基站i+1之间的最大测距区间为[d_min,d_max,i,i+1]；通过比较定位基站i与定位基站i-1的最大距离测量值与当时，最大测距区间当时，最大测距区间即定位基站i与定位基站i-1之间的最大测距区间为[d_min,d_max,i-1,i]，依次计算出巷道中相邻两个定位基站所对应最大测距区间，并根据最大测距区间对巷道中对应的定位基站划分其定位服务区域；

步骤A8：周期性动态更新巷道中相邻两个定位基站所对应的最大测距区间，以及定位基站所对应的定位服务区域。