[发明专利]基于RFID的煤矿人员定位系统及定位方法

说明书

本发明公开了一种基于RFID的煤矿人员定位系统及定位方法，包括多个内置RF信号发射器的液压支架、顺槽集控中心、上位机、多个交换机，与交换机相连的读卡器，以及煤矿人员随身携带的标识卡；RF信号发射器发射低频RF信号，标识卡接收到低频RF信号后，将RF信号和标识卡本身标识信号通过读卡器上报到顺槽集控中心，顺槽集控中心将接收到的信息传输至上位机。本发明能够实时分析全员或任一人员与RF信号发射器的距离，随时了解员工在井下的分布情况并对其进行实时跟踪监控，能够及时、准确地将井下各个区域人员及设备的情况反映到地面计算机系统。

技术领域

本发明涉及一种基于RFID的煤矿人员定位系统及定位方法。

背景技术

近年来，国家对煤炭的需求日益高速增长，煤炭工业也随之得到很大发展，但是煤矿重大、特大事故时有发生，仍未实现对灾害事故的有效控制。由于煤矿工业的特殊性，目前普遍存在下井人员管理困难，井上人员难以及时掌握井下人员的动态分布及作业情况，一旦事故发生，井上人员缺乏可靠的井下信息，抢险救灾、安全救护的效率低下，效果不理想，为此，一套先进可靠的人员定位系统是非常重要的。当事故发生后，能够准确判定井下生产作业人员的受困位置、遇险人员撤退路线、井下的环境监测情况等，为救援人员制定救援方案提供有力的信息保障。

目前市面上存在着一些人员定位系统，不足主要如下：

(1)井下人员的跟踪，标示卡基本上采用的是RFID。这种方法是在矿井井口处，或其它一些井下关键通道口，使用射频卡(RFID)读取的方法对下井人员进行记录跟踪的方法。这种标识卡存在以下问题：有效工作时间短；高速条件下定位人员漏检率较高，射频卡读卡速度十分有限，不能处理多人同时快速通过读卡系统的情况(例如乘车下井等)，会出现漏读的现象；通信方式要求较高的信噪比，抗干扰能力差，而井下环境条件十分复杂，干扰因素无处不在，特别是最关键的采掘工作面；读写距离有限，标示卡的方向位置和读写器天线的方向的匹配有一定的要求,系统的灵活性大受限制。

(2)单向信息传输，信息传输速率低。早期的人员定位系统信息传输的方向都是由标识卡到主站方向的，作为保证矿工安全的系统确没有办法向井下发送信息，使该类系统所能发挥的作用大打折扣。人员定位系统信息传输数据较低影响了系统的实时性。

(3)井下控制网或总线传输速率低、传输距离短、通信不可靠、误码率高，常常出现一个节点损坏导致整个系统瘫痪的情况。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种能够实时分析全员或任一人员与RF信号发射器的距离，随时了解员工在井下的分布情况并对其进行实时跟踪监控，能够及时、准确地将井下各个区域人员及设备的情况反映到地面计算机系统的基于RFID的煤矿人员定位系统，并且提供一种基于RFID的煤矿人员定位方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：基于RFID的煤矿人员定位系统，包括多个内置RF信号发射器的液压支架、顺槽集控中心、上位机、多个交换机，与交换机相连的读卡器，以及煤矿人员随身携带的标识卡；RF信号发射器发射低频RF信号，标识卡接收到低频RF信号后，将RF信号和标识卡本身标识信号通过读卡器上报到顺槽集控中心，顺槽集控中心将接收到的信息传输至上位机，通过上位机计算出标识卡相对于发送器的相对位置。

本发明的另一个目的是提供一种基于RFID的煤矿人员定位方法，包括以下步骤：

S1、等间距安装多个液压支架，液压支架内设有RF信号发射器，RF信号发射器向外发射低频RF信号，并记录信号发射时间，将信号发射时间与低频RF信号一并向外发射；

S2、标识卡接收到低频RF信号后，记录信号接收时间，将RF信号、信号发射时间、信号接收时间和标识卡本身标识通过读卡器上报到顺槽集控中心，顺槽集控中心将接收到的信息传输至上位机；上位机通过三角计算方法或者TDOA定位原理计算出标识卡相对于发送器的位置。