2022年人員精確定位系統(tǒng)報(bào)告

1、井下精確定位系統(tǒng)可行性 研究報(bào)告機(jī)電裝備研究所2018.4.3 一、義煤集團(tuán)目前存在的問題1、礦用電機(jī)車 煤炭生產(chǎn)過程中， 礦用電機(jī)車是井下軌道煤炭運(yùn)輸及輔助運(yùn)輸重要的動(dòng) 力設(shè)備，電機(jī)車按供電方式分為架線式和蓄電池式兩種，軌道數(shù)量有單軌道 和雙軌道兩種。由于電機(jī)車具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維護(hù)方便，運(yùn)輸費(fèi)用低等特點(diǎn)，在煤礦水平巷道中， 作為運(yùn)輸工具起著很大作用， 得到廣泛應(yīng)用。 為確保煤礦井下運(yùn)輸安全， 煤礦安全規(guī)程 對(duì)電機(jī)車運(yùn)輸?shù)能壘唷?軌型、運(yùn)行速度、機(jī)車的制動(dòng)距離以及兩臺(tái)機(jī)車在同一軌道同一方向行駛時(shí)，必須保持不小于100m 的距離等做出了明確的規(guī)定。由于煤礦井下運(yùn)輸巷道沿途燈光昏暗，工況惡劣，如果電

2、機(jī)車司機(jī)注意力稍有不集中， 反應(yīng)遲鈍， 觀察判斷失誤以及道岔錯(cuò)位等原因，電機(jī)車很容易出現(xiàn)事故， 輕者掉軌， 誤開到其它軌道上， 重者使兩電機(jī)車行駛到同一軌道上造成迎面相撞或追尾事故， 特別是迎面相撞事故由于極大的慣性，造成的后果更加嚴(yán)重?？赡軙?huì)損毀軌道、路基、車輛和運(yùn)送的設(shè)備，甚至?xí)斐擅绊斔健?火災(zāi)瓦斯事故。 若是運(yùn)送人員的車輛相撞后果更為嚴(yán)重，將造成大量人員受傷。而目前電機(jī)車的制動(dòng)一般都是人工操作電阻制動(dòng)和手閘制動(dòng)兩種，剎車時(shí)易產(chǎn)生劇烈抖動(dòng)或剎車過猛而造成人為事故。這種機(jī)車相撞事故一旦發(fā)生危害巨大， 后果慘重，極大地影響了煤礦企業(yè)正常有序的安全生產(chǎn)。除電機(jī)車之間出現(xiàn)碰撞事故外， 電機(jī)車撞

3、人事故也常有發(fā)生。 長(zhǎng)期以來大巷機(jī)車運(yùn)輸事故在主巷運(yùn)輸事故中所占比例一直較大，其發(fā)生的類型一般有以下幾類： 大巷作業(yè)人員避讓列車不及被碰掛致傷；大巷人行道寬度不夠，使巷道內(nèi)人員無法安全避讓列車，被列車碰掛致傷； 無乘車候車室的大巷，下班后候車的工人因勞累睡在線路旁，被列車碰掛致傷； 乘車人員乘坐人車時(shí)，未掛好防護(hù)鏈且因勞累睡著后，意外被列車甩出車外摔傷；跟車工摘掛鉤時(shí)， 因與司機(jī)聯(lián)絡(luò)失誤或機(jī)車司機(jī)操作失誤，兌車不當(dāng)， 被擠碰致傷；行人在從石門巷道快速跨越大巷軌道時(shí)，被運(yùn)行中的列車碰傷等。巷道欠維護(hù)，上頂冒落，機(jī)車和矸石相撞，也時(shí)有發(fā)生。要消除以上事故， 一是要完善巷道設(shè)施； 二是職工要做好自我

4、保護(hù)； 更重要的是要在完善機(jī)車安全設(shè)施，主動(dòng)做好大巷行車安全防范工作。2、人員定位煤礦安全生產(chǎn)事關(guān)煤礦系統(tǒng)人員的生命和財(cái)產(chǎn)安全，各級(jí)政府一貫高 度重視煤礦安全生產(chǎn)問題，并采取了一系列措施不斷加強(qiáng)安全生產(chǎn)工作。通過不斷的努力，煤礦安全生產(chǎn)狀況總體上趨于穩(wěn)定好轉(zhuǎn)，但煤礦生產(chǎn)的 主體集中在井下，隨著機(jī)械化開采程度的普及，井下巷道不斷向四面延伸，巷道縱橫交錯(cuò)，人流、車流錯(cuò)綜復(fù)雜。作為地面生產(chǎn)指揮控制核心部門，實(shí)時(shí)了解井下人員、車輛、原煤及材料的流動(dòng)運(yùn)行情況和跟蹤監(jiān)測(cè)就顯得 尤為重要，一旦遭遇各種井下事故，必須在最短的時(shí)間內(nèi)獲取事故現(xiàn)場(chǎng)的 人員狀況及分布情況，將為后續(xù)工作提供主要參考依據(jù)，以減少盲目性，

5、因此，改變目前煤礦企業(yè)對(duì)井下人員的管理模式，優(yōu)化井下人員定位管理 系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)井下人員的精確定位和管理信息的精確化、精細(xì)化已成為所有 煤礦企業(yè)日趨關(guān)心的問題。煤礦井下人員定位系統(tǒng)能夠及時(shí)、 準(zhǔn)確的將井下各個(gè)區(qū)域人員及設(shè)備的動(dòng)態(tài)情況反映到地面計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，使管理人員能夠隨時(shí)掌握井下人員、設(shè)備的分布狀況和每個(gè)礦工的運(yùn)動(dòng)軌跡，以便于進(jìn)行更加合理的調(diào)度管理。當(dāng)事 故發(fā)生時(shí)，救援人員也可根據(jù)井下人員及設(shè)備定位系統(tǒng)所提供的數(shù)據(jù)、圖形，迅速了解有關(guān)人員的位置情況， 及時(shí)采取相應(yīng)的救援措施， 提高應(yīng)急救援工 作的效率，但目前使用的定位系統(tǒng)經(jīng)過運(yùn)行發(fā)現(xiàn)了系統(tǒng)存在一定的問題，如：識(shí)別卡電池沒有電， 導(dǎo)致無法統(tǒng)計(jì)下井人

6、員人數(shù)； 軟件功能不完善， 統(tǒng)計(jì)下 井人員信息混亂； 分站不同不容易找到問題， 影響范圍比較大； 識(shí)別卡損壞 的比較多，分站接受信號(hào)弱；系統(tǒng)軟件記錄上、下井時(shí)間不準(zhǔn)確，主要區(qū)域 人數(shù)統(tǒng)計(jì)不清楚； 對(duì)井下人員定位不精確只能定位在某個(gè)區(qū)域，具體不到精 確位置；管理信息不夠清晰、 無法對(duì)井下運(yùn)輸原煤及材料的車輛和物流進(jìn)行 管理。因此，將目前礦井人員定位系統(tǒng)的功能進(jìn)一步拓展，加強(qiáng)對(duì)井下人員、車輛、物流和生產(chǎn)的管理，精確實(shí)現(xiàn)災(zāi)害預(yù)防、事故救助，提升煤礦安全生 產(chǎn)管理的信息化將顯得優(yōu)為重要。綜上所述 ，為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，設(shè)計(jì)一套井下安全實(shí)時(shí)精確定位系統(tǒng)。系統(tǒng)的核心無線定位設(shè)備采用了具有國(guó)際先進(jìn)水平的無線寬

7、帶定位技術(shù)。該技術(shù)是采用的是調(diào)頻體制的寬帶無線通信技術(shù)，它使無線定位技術(shù)的性能和原來的無線定位技術(shù)相比有了本質(zhì)的改進(jìn)，解決了遠(yuǎn)距離、 大流量、 超低功耗、高速移動(dòng)的標(biāo)識(shí)物的定位和數(shù)據(jù)傳輸難題，量識(shí)別定位精度差的致命弱點(diǎn)。同時(shí)也解決了原來以信號(hào)能本井下人員及設(shè)備定位系統(tǒng)能夠及時(shí)、 準(zhǔn)確的將井下各個(gè)區(qū)域人員及設(shè) 備的動(dòng)態(tài)情況反映到地面計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，使管理人員能夠隨時(shí)掌握井下人員、設(shè)備的分布狀況和每個(gè)礦工的運(yùn)動(dòng)軌跡，以便于進(jìn)行更加合理的調(diào)度管理。當(dāng)事故發(fā)生時(shí)，救援人員也可根據(jù)井下人員及設(shè)備定位系統(tǒng)所提供的數(shù)據(jù)、圖形，迅速了解有關(guān)人員的位置情況，救援工作的效率。及時(shí)采取相應(yīng)的救援措施， 提高應(yīng)急井下人員

8、及設(shè)備定位系統(tǒng)是集井下人員考勤、跟蹤定位、 災(zāi)后急救、 日常管理等一體的綜合性運(yùn)用系統(tǒng)，集合國(guó)內(nèi)識(shí)別技術(shù)、 傳輸技術(shù)、 軟件技術(shù)等最頂尖的產(chǎn)品和技術(shù)， 是目前國(guó)內(nèi)技術(shù)最先進(jìn)、 運(yùn)行最穩(wěn)定、 設(shè)計(jì)最專業(yè) 化的井下人員定位系統(tǒng)。 這一科技成果的實(shí)現(xiàn)， 將為煤礦企業(yè)的安全生產(chǎn)和 日常管理上臺(tái)階以及事故急救帶來了新的契機(jī)。3、已作工作 義馬煤業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司現(xiàn)有耿村礦、 常村礦、 新安礦、千秋礦、宜絡(luò)礦、曹窯礦等 16 座現(xiàn)代化大型生產(chǎn)礦井以及數(shù)十家整合礦井，基本都 具 已經(jīng)安裝人員定位系統(tǒng)， 但對(duì)井下人員定位不精確只能定位在某個(gè)區(qū)域，體不到精確位置； 管理信息不夠清晰、 無法對(duì)井下運(yùn)輸原煤及材

9、料的車輛和 物流進(jìn)行管理。 16 座現(xiàn)代化大型生產(chǎn)礦井只有耿村礦和千秋礦上了信息閉 系統(tǒng)，即使如此，但電機(jī)車之間出現(xiàn)碰撞事故，電機(jī)車撞人事故時(shí)有發(fā)生，這樣就需要將電機(jī)車系統(tǒng)設(shè)備定位，能夠及時(shí)、 準(zhǔn)確的將井下各個(gè)區(qū)域人員及設(shè)備的動(dòng)態(tài)情況反映到地面計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，使管理人員能夠隨時(shí)掌握井下人員、設(shè)備的分布狀況和每個(gè)礦工的運(yùn)動(dòng)軌跡，以便于進(jìn)行更加合理的調(diào)度管理，為煤礦企業(yè)的安全生產(chǎn)和日常管理上臺(tái)階以及事故急救帶來了新的契 機(jī)。和中國(guó)航空第 802 所合作的“ 井下精確定位系統(tǒng)” 合作意向一達(dá)成，并 在 2014 年 4 月 23 日下午 14:20-17:00 在耿村礦 13180 平面的巷道，距離采

10、礦作業(yè)線不到 200 米區(qū)域內(nèi)進(jìn)行實(shí)驗(yàn) （見實(shí)驗(yàn)報(bào)告） 。通過實(shí)驗(yàn)可以初步得出以下幾個(gè)結(jié)論：本系統(tǒng)在復(fù)雜礦下環(huán)境里的相對(duì)2D 定位精度優(yōu)于 2 米。本系統(tǒng)復(fù)雜礦下環(huán)境里的絕對(duì) 2D 定位精度優(yōu)于 2.5 米，滿足區(qū)域監(jiān)控與高精度定位的要求。本系統(tǒng)基站覆蓋距離大于100 米。在兩個(gè)基站距離為120 米時(shí)未能解算出標(biāo)簽的位置信息的原因是巷道有明顯的起伏，兩個(gè)基站間有障礙物， 嚴(yán)重阻擋無線電波的傳輸，根據(jù) 100 米時(shí)信號(hào)強(qiáng)度分析，在視距情況系統(tǒng)基站覆蓋距離應(yīng)該大于200 米。本系統(tǒng)可同時(shí)進(jìn)行定位的標(biāo)簽數(shù)量大于 1000（按照實(shí)際使用情況， 標(biāo)簽 和基站的通信定位頻率為 1Hz），滿足現(xiàn)在煤礦上下班

11、高峰期進(jìn)行人員考勤的要 求。目前國(guó)內(nèi)外還沒有一家能達(dá)到如此精確水平。處于國(guó)際領(lǐng)先地位。二、市場(chǎng)需求 1、國(guó)家相關(guān)文件 2010 年 7 月 19 日，國(guó)務(wù)院為進(jìn)一步加強(qiáng)國(guó)家安全生產(chǎn)工作，全面提高 企業(yè)安全生產(chǎn)水平，下發(fā)了國(guó)務(wù)院關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)企業(yè)安全生產(chǎn)工作的通 知（國(guó)發(fā)201023 號(hào)）。提出了煤礦和非煤礦山企業(yè) 3 年內(nèi)建設(shè)完成 “六 大系統(tǒng) ”的要求。2010 年 8 月 24 日，國(guó)家安全監(jiān)管總局國(guó)家煤礦安監(jiān)局按照國(guó)務(wù)院關(guān) 于進(jìn)一步加強(qiáng)企業(yè)安全生產(chǎn)工作的通知中關(guān)于“煤礦和非煤礦山要制定和 實(shí)施生產(chǎn)技術(shù)裝備標(biāo)準(zhǔn)，安裝監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)、井下人員定位系統(tǒng)、緊急避險(xiǎn)系統(tǒng)、壓風(fēng)自救系統(tǒng)、供水施救系統(tǒng)和

12、通信聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)等技術(shù)裝備，并于 3 年之內(nèi)完成 ”的要求，為建設(shè)完善煤礦井下安全避險(xiǎn)“六大系統(tǒng) ”，全面提升煤礦安全保障能力，下發(fā)了國(guó)家安全監(jiān)管總局國(guó)家煤礦安監(jiān)局關(guān)于建設(shè)完善煤礦井下安全避險(xiǎn) “六大系統(tǒng) ”的通知（安監(jiān)總煤裝2010146 號(hào)）。2011年 3 月 21 日，為深入貫徹落實(shí)國(guó)務(wù)院關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)企業(yè)安全 生產(chǎn)工作的通知 精神，規(guī)范和推進(jìn)煤礦井下安全避險(xiǎn)“六大系統(tǒng) ”建設(shè)完善工作，國(guó)家安全監(jiān)管總局、 國(guó)家煤礦安監(jiān)局研究制定了 煤礦井下安全避險(xiǎn)“六大系統(tǒng) ”建設(shè)完善基本規(guī)范（試行），并下發(fā)了國(guó)家安全監(jiān)管總局國(guó)家煤礦安監(jiān)局關(guān)于印發(fā)煤礦井下安全避險(xiǎn)“ 六大系統(tǒng) ” 建設(shè)完善基本規(guī)范(試行

13、)的通知（安監(jiān)總煤裝201133 號(hào)）。建立并完善煤礦井下安全避險(xiǎn)“六大系統(tǒng) ”是國(guó)家安全發(fā)展的需要， 煤礦井下緊急避險(xiǎn)系統(tǒng)是國(guó)家強(qiáng)制推行的先進(jìn)適用技術(shù)裝備，為規(guī)范和促進(jìn)煤礦井下緊急避險(xiǎn)系統(tǒng)的建設(shè)、 完善和管理工作， 按照國(guó)務(wù)院關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)企業(yè)安全生產(chǎn)工作的通知（國(guó)發(fā)【2010】23 號(hào)）、和安監(jiān)總煤裝【 2011】15 號(hào)文件國(guó)家安全監(jiān)管總局國(guó)家煤礦安監(jiān)局關(guān)于印發(fā)煤礦井下緊急避險(xiǎn) 系統(tǒng)建設(shè)管理暫行規(guī)定的通知精神，根據(jù)煤礦井下安全避險(xiǎn)“六大系統(tǒng) ”的相關(guān)技術(shù)規(guī)范以及義煤集團(tuán)相關(guān)文件規(guī)定，結(jié)合義煤集團(tuán)煤礦實(shí)際情況，研制井下人員及（電機(jī)車）設(shè)備精確定位管理系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)。2、現(xiàn)實(shí)需求 隨著國(guó)家對(duì)煤

14、礦安全的日益重視和監(jiān)管力度的不斷加強(qiáng)，礦及廣大鄉(xiāng)鎮(zhèn)小煤礦也大量裝備了煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)，推廣應(yīng)用在一定程度上大大改善了我國(guó)煤礦安全生產(chǎn)狀況。我國(guó)大中型煤 這些安全裝備的 但目前煤礦井下還普遍存在入井人員管理困難， 井上人員難以及時(shí)掌握井下人員的動(dòng)態(tài)分布 及作業(yè)情況，一旦事故發(fā)生，對(duì)井下人員的搶救缺乏可靠信息，搶險(xiǎn)救災(zāi)、安全救護(hù)的效率低， 效果不理想。 如何改變目前煤礦對(duì)井下人員落后的管理模式，如何實(shí)現(xiàn)人員管理的現(xiàn)代化、 信息化也成為所有煤礦企業(yè)關(guān)心的問題，而開發(fā)新型礦井人員跟蹤定位及考勤管理系統(tǒng)，就可對(duì)煤礦入井人員進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤監(jiān)測(cè)和定位， 隨時(shí)清楚掌握每個(gè)人員在井下的位置及活動(dòng)軌跡。如果 發(fā)

15、生災(zāi)變，還可立即從監(jiān)控計(jì)算機(jī)上查詢事故現(xiàn)場(chǎng)的人員位置分布情況、被 困人員數(shù)量、 遇險(xiǎn)人員撤退線路等信息， 為事故搶險(xiǎn)提供科學(xué)依據(jù)。 因此建 立以災(zāi)害預(yù)防、 事故救助、 電子信息化管理為主要目標(biāo)的井下人員及（電機(jī) 車）設(shè)備信息化和智能化精確定位管理系統(tǒng)勢(shì)在必行。三、可行性分析1義煤基礎(chǔ) 義馬煤業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司現(xiàn)有耿村礦、 常村礦、 新安礦、千秋礦、宜絡(luò)礦、曹窯礦等 16 座現(xiàn)代化大型生產(chǎn)礦井人員定位系統(tǒng)和電機(jī)車系統(tǒng)都已上，下屬有礦山電氣化河南省工程實(shí)驗(yàn)室，驗(yàn)場(chǎng)所和技術(shù)支持。將為合作研究提供強(qiáng)有力地實(shí)2802 所技術(shù)儲(chǔ)備 上海航天 802 所多年來一直致力于安全定位系統(tǒng)研究，單位依托強(qiáng)有力

16、的自動(dòng)控制及無線通信技術(shù)研發(fā)平臺(tái)，進(jìn)行資源整合，不斷加大安全產(chǎn)品的 研發(fā)投入。以建立海上漁民作業(yè)和汽車防撞、礦井作業(yè)的災(zāi)害預(yù)防、事故救 助、電子信息化管理為主要目標(biāo)，致力于海上漁民作業(yè)和汽車防撞、礦井作 業(yè)的安全信息化、智能化的建設(shè)，建設(shè)了海上救援定位系統(tǒng)、汽車防撞系統(tǒng)和井下人員安全定位等先進(jìn)安全系統(tǒng)，術(shù)。3主要技術(shù)路線具備開發(fā)和設(shè)計(jì)安全系統(tǒng)的能力和技（1）現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查研究義煤集團(tuán) 16 座現(xiàn)代化生產(chǎn)礦井各個(gè)礦人員定位系統(tǒng) 和電機(jī)車系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行特性和實(shí)際存在的問題。（2）利用國(guó)際先進(jìn)水平的無線寬帶定位技術(shù)對(duì)井下人員及（電機(jī)車）設(shè)備研發(fā)出信息化和智能化精確定位管理系統(tǒng)，并在義煤集團(tuán)安裝調(diào)試。（3）為

17、盡快的轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行防爆 認(rèn)證，進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)，商業(yè)化運(yùn)作。4井下人員及設(shè)備精確定位系統(tǒng)簡(jiǎn)介 4.1 定位管理系統(tǒng)基本功能 井下人員定位管理系統(tǒng)的基本要求，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)人員上井和下井記 錄、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)重點(diǎn)區(qū)域、 限制區(qū)域的人員分布及時(shí)刻，并將井下各個(gè)區(qū)域人員的動(dòng)態(tài)情況反映到地面計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。使管理人員能夠及時(shí)準(zhǔn)確掌握入井人數(shù)和入井人員的工作區(qū)域， 隨時(shí)掌握干部跟班下井情況、 井下人員的分布狀 況和每個(gè)作業(yè)人員入井、 升井時(shí)間及運(yùn)動(dòng)軌跡， 以便于進(jìn)行更加合理的調(diào)度 管理。當(dāng)事故發(fā)生時(shí)，救援人員也可根據(jù)井下人員定位系統(tǒng)所提供的數(shù)據(jù)、圖形，迅速了解有關(guān)人員的位置情況，救援工

18、作的效率。及時(shí)采取相應(yīng)的救援措施， 提高應(yīng)急1、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)功能：地面管理人員能夠及時(shí)掌握井下人員數(shù)量及工作人 員數(shù)量，對(duì)待定人員實(shí)時(shí)跟蹤， 及時(shí)掌握有關(guān)人員的行動(dòng)路線，并將其在計(jì) 算機(jī)桌面顯示出來。2、查詢功能：地面管理人員隨時(shí)查詢到某個(gè)人當(dāng)前所在的區(qū)域，查詢 該人員曾經(jīng)走過的路線及經(jīng)過分站探頭的時(shí)間。并且管理人員隨時(shí)能夠查詢 到某個(gè)人一年內(nèi)任意一個(gè)月某一日在井下的活動(dòng)軌跡。3、統(tǒng)計(jì)功能：顯示人員下井時(shí)間和上井時(shí)間，記錄下井人員在井下持 續(xù)工作時(shí)間，能夠判斷下井人員是否達(dá)到規(guī)定時(shí)間， 并在考勤表中體現(xiàn)出來。能夠自動(dòng)統(tǒng)計(jì)人員下井次數(shù)及班次，并進(jìn)行累計(jì)統(tǒng)計(jì)。4、安全功能：要具備門禁功能，人員下井報(bào)警

19、功能、作業(yè)區(qū)域人員超 員報(bào)警功能、 發(fā)生緊急情況時(shí)， 能夠快速查詢井下遇困人員位置及該區(qū)域人 員數(shù)量，查詢發(fā)生災(zāi)害前全部人員在各時(shí)段的位置及狀態(tài)、顯示避災(zāi)路線，為搶險(xiǎn)救災(zāi)提供可靠依據(jù)。5、系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)提示功能：分站出現(xiàn)故障或讀卡器出現(xiàn)故障時(shí)，在監(jiān) 控中心能夠明確提示報(bào)警。 當(dāng)有源卡缺電時(shí)能夠提前提示， 交流電源中斷時(shí) 能夠及時(shí)提示直流供電報(bào)警。6、所有井下設(shè)備必須是本質(zhì)安全型或隔爆兼本質(zhì)安全型。42 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu) 本井下人員定位系統(tǒng)支持靈活的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，可以方便實(shí)現(xiàn)的樹狀多分支巷道定位。一個(gè)典型的井下定位網(wǎng)絡(luò)由四部分構(gòu)成：定位基站、移動(dòng)標(biāo)簽、光纖網(wǎng)絡(luò)傳輸通道、定位引擎服務(wù)器。其中定位基站分布 于

20、井下巷道側(cè)邊，并對(duì)所管理區(qū)域進(jìn)行信號(hào)覆蓋；移動(dòng)標(biāo)簽附著在定 位對(duì)象表面，如人的手腕、安全帽、要帶、設(shè)備的上蓋、車輛的頂部；當(dāng)標(biāo)簽進(jìn)入基站的信號(hào)覆蓋范圍內(nèi)，依據(jù)設(shè)定的刷新率，自動(dòng)發(fā)送一 包數(shù)據(jù)與基站建立聯(lián)系；基站依據(jù)內(nèi)置規(guī)則完成 TDOA 數(shù)據(jù)的獲取，并通過光纖網(wǎng)絡(luò)傳輸通道發(fā)送至定位引擎服務(wù)器，進(jìn)而計(jì)算出移動(dòng)標(biāo)簽的實(shí)際位置；定 位引擎 服 務(wù)器支 持 大容量標(biāo)簽網(wǎng)絡(luò) 的原始數(shù)據(jù)獲取、位置解算與坐標(biāo)輸出。如下述定位網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖所示，本井下人員定位系統(tǒng)可以支持多種場(chǎng)景的應(yīng)用；整個(gè)系統(tǒng)基于以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)高吞吐量TDOA數(shù)據(jù)傳輸，每臺(tái)基站都需要連接到井下光纖網(wǎng)絡(luò)；對(duì)于多分支巷道定位，系統(tǒng) 采 用 樹 狀

21、光 纖 網(wǎng) 絡(luò) 時(shí) 間 同 步 方 式 ， 每 個(gè) 定 位 基 站 的 覆 蓋 距 離 為150m，任意兩個(gè)定位基站覆蓋范圍內(nèi)支持200 個(gè)以上移動(dòng)標(biāo)簽。圖 1 井下人員跟蹤定位系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成示意圖4.3、設(shè)計(jì)目標(biāo)設(shè)計(jì)方案時(shí)，除了考慮其功能外，在穩(wěn)定性、可靠性、抗干擾能力、容錯(cuò)能力及異常保護(hù)等方面也進(jìn)行了充分考慮。方案采用高吞吐量的以太網(wǎng)作為主傳輸平臺(tái)，開發(fā)相應(yīng)的井下人員跟蹤定位基站、人員無線傳輸標(biāo)簽等設(shè)備與系統(tǒng)掛接，通過井下人員跟蹤定位基站及軟件引擎軟件與主系 統(tǒng)以標(biāo) 準(zhǔn) 數(shù)據(jù)庫(kù) 進(jìn) 行后臺(tái)數(shù)據(jù)交換 從而實(shí)現(xiàn)井下作業(yè)人員的跟蹤定位和安全管理。系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)主要體現(xiàn)在：1）實(shí)時(shí)定位。系統(tǒng)通過單向?qū)?/p>

22、帶窄脈沖技術(shù)，發(fā)射一包普通定位數(shù)據(jù)僅需 0.5ms 即可完成定位功能；2）高精度定位。系統(tǒng)采用基于時(shí)間機(jī)制的 TDOA 定位技術(shù)，通過光纖千兆網(wǎng)實(shí)現(xiàn) 3-5ns 高精度的基站同步網(wǎng)絡(luò)，可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的1-3m 定位精度；3）系統(tǒng)容量大。系統(tǒng)通過光纖千兆網(wǎng)為的高吞吐量應(yīng)用，在局域范圍內(nèi)（兩個(gè)基站間）輕松實(shí)現(xiàn) 200 個(gè)以上標(biāo)簽密度的定位；整個(gè)系統(tǒng)容量不加限制。4） 低 功 耗 。 系 統(tǒng) 標(biāo) 簽 設(shè) 計(jì) 以 1HZ24H工 作 的 平 均 功 耗 低 達(dá)0.24mAH, 按需節(jié)能低至 0.1mAH 。如普通的 160mAh 充電鋰電池， 工作在 17dBm1HZ/24H 時(shí)，能夠工作 22-28 天；44 定位管理系統(tǒng)概述本井下人員安全定位系統(tǒng)采用寬帶無線定位技術(shù)，通過到達(dá)時(shí)間差 (TDOA) 來進(jìn)行測(cè)距和定位，其基本思想就是：首先所有的定位基站都是精確同步，當(dāng)標(biāo)簽在任意兩個(gè)基站之間運(yùn)動(dòng)時(shí)，標(biāo)簽以一定的頻率向這個(gè)兩個(gè)基站發(fā)射寬帶窄脈沖信號(hào)，兩基站通過測(cè)量接收標(biāo)簽發(fā)射的脈沖信號(hào)的到達(dá)時(shí)間差（圖如下圖所示。由于基站間的可以實(shí)現(xiàn)小于TDOA ）來計(jì)算標(biāo)簽的位置。定位示意 3ns 誤差的基站網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步精度，因此本方案可以實(shí)現(xiàn)最高 0.6m 的位置精度，這種方式與基于