[发明专利]一种基于UWB技术的矿井环境精确定位系统

说明书

本发明公开了一种基于UWB技术的矿井环境精确定位系统，包括信息化矿灯，与信息化矿灯通过无线连接的精确定位读卡器，与精确定位读卡器通过有线连接的环网接入器，与环网接入器通过有线连接的地面服务器。本发明可兼容总线以及工业以太网进行通信，能够实现由一个精确定位读卡器机可完成矿井下人员和车辆的定位，并且具有大容量、低功耗、定位系统的网络覆盖范围宽、定位精度高等优点。

技术领域

本发明涉及人员定位领域，具体涉及一种基于UWB技术的矿井环境精确定位系统。

背景技术

煤矿人员定位系统是实现煤矿信息化和安全管理不可或缺的组成部分，在煤矿日常安全生产和调度指挥中充当着重要的角色，井下员工发现隐患能够及时与地面联系，大大提高了生产效率和安全管理水平，为安全管理与抢险救灾提供了重要的保障。随着地面管理人员实时掌握井下作业人员流动情况的实际监控需求不断增加，近几年国内对煤矿人员定位技术不断进行着革新，但基于市场需求、国家政策、实际使用等情况，当前市场上常用地诸如ZigBee、RFID等技术不可避免的存在某些通性问题，如覆盖范围较短、定位精度一般、通信容量一般、电磁兼容情况越来越复杂等。因此，急需采用新的通信技术替代现有解决方案，建设煤矿精确人员定位系统。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种基于UWB技术的大容量、低功耗、高精度的矿井环境精确定位系统。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种基于UWB技术的矿井环境精确定位系统，包括：

信息化矿灯用于储存所携带井下人员的信息数据，并实时将该信息数据向上传送出去，包括灯头组件、电池盒组件与线缆，所述灯头组件包括LED光源，与所述LED光源连接的电池充电模块，与所述电池充电模块连接的灯头壳体及其配件；所述电池盒组件包扩CPU控制模块、报警马达、通信状态灯、求救按键模块和UWB通信模块Ⅰ，所述CPU控制模块和报警马达、通信状态灯、求救按键模块、UWB通信模块Ⅰ集成于一块主体电路板上；

精确定位读卡器，至少一个，与所述信息化矿灯通过无线连接，用于接收、储存及处理由所述信息化矿灯发出的信息数据，并实时将其向上传输，包括无线通信部分Ⅰ，与所述无线通信部分Ⅰ连接的MCU控制模块Ⅰ，和与所述MCU控制模块Ⅰ连接的有线通信部分Ⅰ；所述MCU控制模块Ⅰ用于将无线通信部分Ⅰ接收的信息数据转换有线接收数据，并传给有线通信部分Ⅰ；

环网接入器用于接收由所述精确定位读卡器发出的消息数据，并实时将其向上传输，包括有线通信部分Ⅱ和MCU控制模块Ⅱ，所述MCU控制模块Ⅱ用于接收所述精确定位读卡器有线传出的消息数据，并将其转化成所述有线通信部分Ⅱ能够接收的消息数据模式后传送给所述有线通信部分Ⅱ；

地面服务器用于解算由所述环网接入器发出的消息，实时给出信息化矿灯携带人员的精确位置。

优选的，所述无线通信部分Ⅰ包括UWB通信模块Ⅱ和4GHz-4dbi外接定向天线，所述UWB通信模块Ⅱ包括MCU控制模块Ⅲ，与所述MCU控制模块Ⅲ连接的DW1000芯片，所述MCU控制模块Ⅲ用于控制所述DW1000芯片收数据。

优选的，所述有线通信部分Ⅰ包括LanWorks通信模块、W5500网络芯片和MIEN2105网络交换机，所述LanWorks通信模块和所述W5500网络芯片分别与所述MCU控制模块Ⅰ连接，所述MIEN2105交换机通过网络跳线与所述W5500网络芯片连接。

优选的，所述UWB通信模块Ⅰ为IR-UWB通信模块Ⅰ，所述IR-UWB通信模块Ⅰ上集成有注册、校时机制模块，注册、校时机制模块用于获取标识卡中经过向上注册的信息并进行同步及配置信息，并按照该时隙配置进行定时休眠、定时工作。

优选的，所述UWB通信模块Ⅱ为IR-UWB通信模块Ⅱ，所述IR-UWB通信模块Ⅱ用于接收IR-UWB通信模块Ⅰ发送到消息数据。