矿山井下人员无线定位系统

一、总体考虑:

在此基础上,进一步完善和增加系统的功能,有效可靠地实现井下人员无线定位和工作环境监控的基本功能。因此,该方案将尽可能利用现有地下通信设施和条件。此外,为了减少阅读和写作定位基站的使用,降低成本,人员定位采用了分段考勤定位(这也是煤矿地下人员定位的常用方式)。当然,也可以采用全信号覆盖的精确定位方法(需要更多的阅读和写作基站)。因此,给您带来更高的效率!更多回报!

二、现有定位方法:

1、射频卡(RFID)考勤系统:

目前,这种方法基本上用于跟踪地下人员。这种方法实际上是在矿井进口处使用射频卡(RFID)阅读(刷卡)的方法是登记和记录井下人员的方法。事实上,这并不是真正的人员跟踪,也不能实时报告井下人员的具体位置。该方法存在以下问题:

●  远距离射频卡读写系统非常昂贵,体积大,安装使用有限。从成本计算来看,在地下放置许多这样的读卡系统是不现实的;

●  系统读写系统的发射功率一般较大,往往超过井下使用安全规定的限制,因此往往不能安装在井下;

●  该系统读卡速度非常有限,无法处理多人同时快速通过读卡系统(如乘车下井)的情况。此时,系统经常漏读;

     若使用远距离读卡系统;

●  由于该系统的频率和通信方式,抗干扰性能非常有限,在复杂的井下环境中也存在问题;

●  结论是,一般RFID射频读写系统无法跟踪真正意义上的井下人员,无法实时报告井下人员的具体位置,只能作为井下人员的考勤登记。

2、以super RFID以窄带有源电子标签为代表的地下人员跟踪系统:

这个系统实际上并不是真正意义上的RFID 读写系统是一种低功耗的微功率无线收发机系统。问题是:

●  由于系统采用窄带点频的工作模式,工作频点非常窄,晶体振动自振动频率本身会因温度变化而漂移(温度漂移),并随时间变化(老化),从而改变整个系统的频率,并漂移到系统工作频点以外。系统工作的可靠性和稳定性。

●  虽然与普通射频卡读写系统相比,尽管与普通射频卡读写系统相比RFID然而,由于系统接收灵敏度低,-80dBm 到 -90 dBm读写器的发射功率只有1/1000瓦,典型的例子是Nordic 公司的NRF2401E芯片。因此,存在通信距离不足的问题,尤其是煤矿井下干扰较大的工业场所。

●  由于没有使用直序扩频抗干扰技术,与使用直序扩频技术的无线通信系统相比,显然缺乏抗干扰能力。因此,在地下许多干扰强的地方,工作的可靠性将大大降低。甚至根本无法通信。

●  由于该系统的读写距离和工作可靠性存在问题,根据国家安全监督管理局的有关规定,需要定位读写器。当80名矿工以5米/秒的速度同时通过读写器时,读写器必须记录下来。如果读写器的读写距离不够,矿工在读写器信号覆盖范围内的时间非常有限,正确的信号往往需要多次发送,因此系统难以满足本规定的要求。

●  这个系统的读写器也很贵,所以从系统的建设成本来看,投资很高。

●  结论是,窄带点频通信系统在经济、系统工作可靠性和实用性方面都不适合地下人员定位系统
    统。

三、利用我们的新一代Super-Zigbee矿山地下人员网络无线定位系统:

1、系统简介:

新的定位系统是当今最新的Zigbee在技术改进的基础上,开发的简单、经济、有效的定位体系完全符合国家安全监督管理局2007年新制定的煤矿井下作业人员管理的有关规定。参考文件中华人民共和国安全生产行业标准 AG 6210 -2007 煤矿井下作业人员管理系统的一般技术条件。 AQ1048 -2007 煤矿井下作业人员管理系统的使用与管理规范。为了降低整个系统的成本,从煤矿井下的具体环境出发,新的煤矿井下人员定位系统采用分区定位的方式,即根据管理要求和地下现场的实际情况,将地下分为多个区域,每个区域由多个进出口控制,如单巷道两端,即巷道区域的两个进出口控制口,有些区域可能有两个以上的进出口控制口。为了确定每个区域任何时候的操作人员数量和具体名单,我们必须知道所有控制进出口的人员数量和具体名单。如果我们在每个控制进出口中安装电子标签读写器,这就要求读写器记录所有通过进出口的电子标签,并区分每个电子标签的进出方向。为此,我们将在每个进出口背靠背地安装两个读写方向相反的定向读写器(见下图)。

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 近距离读写器

每个读写器通过串(例如)RS232/RS485)与铺设在地下的通信电缆连接,并与控制中心的计算机连接。每个定向读写器都可以接收不少于 电子标签信号在100米范围内,电子标签放置方向不受限制。每隔一段电子标签 2秒钟内,向外发送自己的身份码信息。读写器收到信息后,连同相应的接收信号强度和接收顺序,首先存储,并在一定时间内将所有这些信息包装成读写器编号,如10秒,并通过地下通信网络传输到控制中心的计算机。使用这些原始数据信息和人工智能逻辑标准,使用位置信息预处理软件处理后,地下任何区域的操作人员名单信息,将提供给顶级计算机,位置清单,将根据上述国家文件,每30秒更新一次。
 
使用此位置数据,上位机软件可以在任何时间、任何人所在地下的具体位置为用户提供;地下任何区域的操作人员名单。
 
在地下没有铺设有线通信网络的地方,我们的读写器也可以通过无线远距离传输(井上2000米,地下500米左右)和中继将读取的信息传输给连接到有线网络的无线接收器,然后传输给管理中心的计算机。

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远程读写器/中继传输模块

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定向天线

综上所述,整个系统的运行原理如下:

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一些具体细节:

●  每个需要定位的移动目标(如矿工)都需要携带一个无线身份卡模块或一个完全封闭的电子标签,每个标签的发射功率小于1/1000瓦. 建议使用我们简化的功能SL2420A,或低成本的SL2435A模块:

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(地下操作人员携带的智能电子标签)

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(卡片电子标签模块(SL2426A)尺寸:40 x 20 x 3 mm)

这里我们需要注意的是,照片中的卡片电子标签用于井上,用户需要自己设计防暴封装,并使用相应的电池(聚合物锂电池); 

●  为了提高电池的使用寿命,无线身份模块每隔2次 第二秒发送一个身份码信号。为避免地下环境对无线信号的干扰,所有无线身份卡模块均采用抗干扰的直接扩频通信方式;在紧急情况下,紧急救援信息也可通过卡上的按钮发送; 

●  我们还可以使用这个无线人员定位系统来监控煤矿的地下工作环境。例如,使用我公司的远程无线温度收集器,我们可以通过无线将需要监控的工作点的温度传输到500米外的读写定位器。这样,我们不仅可以根据需要,各种安全生产所需的信息(如温度、气体浓度、风压风速等)在不同位置(特别是开挖表面)灵活收集,并自动将收集点的位置信息和相关信息传输给监控中心。这种瓦斯采集点可以放置在采掘面的固定位置,随着采掘面的移动而移动,也可以随身携带,非常方便。这种气体收集点可以放置在挖掘表面的固定位置,并随着挖掘表面的移动而移动,也可以由气体安全检查员携带,非常方便。当气体浓度超过标准时,无线模块可以立即通过网络将浓度传输到管理中心的计算机。 我们的无线温度传感器只有火柴盒大小,5号锂电池可以工作3年以上而不更换电池。其他传感器量也可以传输到管理中心的计算机。必要时,其他联动应急设备将同时启动。
 
注:在电路设计本身(最大电容器件、功率等)方面,我们系统使用的所有设备满足地下防暴要求。我们可以为客户提供申请本安认证的相关信息。

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本文来源:rfid世界网