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  • 基于IP的低成本井下人員定位平臺

    Whereyou微功率無線網絡是一種短距離,微功率,高接收靈敏度,低功耗,低成本的雙向無線通信技術,支持地理定位功能,可以對局部區域內移動目標例如礦山中的車輛、人員進行定位。


    系統具有79個信道,32位PN碼,57.6K 串行通信速率。中心點在一秒鐘內可以同時采集30-100個終端采樣點的數據信息,具有數據控制和采集速度快,價格低等優點,是一種全新的經濟實用、工作可靠的地理定位系統。


    系統功能

    一、報警信息雙向互動


    1、在緊急情況時,通過無線身份卡上上的報警按鈕,隨時發出緊急求救信息;


    2、具備廣播通訊功能,在緊急情況下,發布廣播通訊命令后,在基站可識別范圍內的全部無線身份卡能夠輸出LED指示燈光報警信號;


    3、具備上位計算機向某一區域某人發送報警信息功能;


    二、通過基于電子地圖實時顯示、查詢井下情況:


    1、任一時間井下或某個地點究竟有多少人,這些人都是誰。


    2、每個人在井下任一時間的活動軌跡。


    3、查詢一個或多個人員現在的實際位置(井下人員定位),方便調度中心可快速正確的電話聯系該人員。


    4、查詢有關人員在任一地點的活動時間等等一系列信息,可以督促和落實重要巡查人員(如:CO檢測人員、溫度檢測人員、排風人員等)是否按時、到點的進行各項數據的測試和處理,從根本上盡量杜絕因人為因素而造成的相關事故。


    5、可實現多點共享供多個領導同時在不同地點查看;


    6、考勤報表


    系統組成

    Whereyou定位系統是一個由多個無線基站組成的網絡定位平臺,十分類似現有的CDMA網或GSM網的基站,在整個網絡范圍內,它們之間可以進行相互通信;根據天線的不同,每個網絡節點間的距離可以從標準的75米,到擴展后的幾百米,甚至幾公里。


    1、無線基站
    2、無線身份卡模塊
    一代卡:聚合物理電池,可充電
    二代卡:鈕扣電池,1年一換電池
    三代卡:可發消息,可充電理電池,每月一充


    每個節點都可以當作一個中繼站,允許一條消息在各個節點之間傳輸,特別適合井下掌子面等特殊工作環境。

    監控中心


    (服務器)


    TCP/IP


    監控工作站


    (廣域網客戶端、上級領導)


    傳感器

    無法布線的掌子面

    控制中心:

    位于井上機房中,用于收集各基站收集來的信息,匯總分析井下狀況。

    國內外相關技術的現狀,發展趨勢:

    井下人員的定位技術,國內外目前仍然是一個空白領域,由于國內礦山安全生產所面臨的嚴峻形勢,如何建立一個適合中國國情的礦山安全生產監測管理系統,特別是包括井下人員定位技術的系統,得到國內各級政府的極大關注。國內目前所使用的井下人員跟蹤技術,實際上僅僅是一種考勤記錄系統,而非真正的人員定位跟蹤系統。


    1、射頻卡(RFID)考勤系統

    目前井下人員的跟蹤,基本上采用的是這種方法。這種方法是在在礦井進口處,或其它井下一些關鍵通道口,使用射頻卡(RFID)讀取(刷卡)的方法對下井人員進行登記記錄來跟蹤的方法。實際上這并不是真正意義上的人員跟蹤,無法實時地報告井下人員的具體位置了。這種方法存在如下幾個問題:


    1、射頻卡讀寫系統讀寫距離非常有限,它只能用于上下礦井人員的考勤紀錄,或進出不同區域的人員登記紀錄,它不可能實現對井下人員的定位跟蹤;


    2、當射頻卡讀寫系統用于記錄進出井下不同區域的人員登記時,系統必須安裝在井下,射頻卡讀寫系統使用的頻率都較低,抗干擾能力差,而井下環境條件十分復雜,干擾因素無處不在,特別是最關鍵的采掘工作面,另外,由于它的體積大,而要求工作的空間范圍又小,因而系統對安裝條件有相當的要求,這樣,這種系統在井下的安裝使用包括維護,都受到相當的限制;


    3、這種系統讀卡速度十分有限,不能處理多人同時快速通過讀卡系統的情況(例如乘車下井),此時,系統往往會出現漏讀;


    4、如果使用遠距離射頻卡(RFID)系統,讀寫器價格都較貴,隨著距離的增加,系統的價格將迅速增加。


    2 SuperRFID 等定位系統

    SuperRFID,除了收發通信距離稍遠一些外,它面臨著一般RFID所面臨的同樣問題,包括井下通信干擾問題,對通信電纜的依賴問題,有效通信距離有限的問題,讀寫器結構復雜,價格貴的問題等。


    3 結論:
    現有的 RFID射頻讀寫系統(包括SuperRFID,不僅不能實現真正意義上的井下人員定位跟蹤,無法實時地報告井下人員的具體位置,而且,也無助于改善現有安全生產要素的監控系統,只能作為下井人員的考勤登記。


    我們的方案

    本方案利用世界最新的無線網絡技術和射頻集成芯片技術,結合無線網絡傳輸技術和微功率無線網絡定位技術,在國內外首次以經濟實用的方法,真正實現了井下人員的定位和各種安全生產要素的無人自動采集。安全生產監控中心可以隨時掌握井下不同位置的各種安全生產的要素,從而采取積極有效的預防措施。


    系統的技術特點和關鍵技術

    省電:兩節五號電池支持長達6個月到2年左右的使用時間  


    可靠:采用了碰撞避免機制,同時為需要固定帶寬的通信業務預留了專用時隙,避免了發送數據時的競爭和沖突;節點模塊之間具有自動動態組網的功能,信息在整個網絡中通過自動路由的方式進行傳輸,從而保證了信息傳輸的可靠性 


    時延短:針對時延敏感的應用做了優化,通信時延和從休眠狀態激活的時延都非常短  


    網絡容量大:可支持達65000個節點


    安全:提供了數據完整性檢查和鑒權功能,加密算法采用通用的AES-128。高保密性:64位出廠編號和支持AES-128加密


    每個網絡節點不僅本身可以與監控對對象,例如傳感器連接直接進行數據采集和監控,它還可以自動中轉別的網絡節點傳過來的數據資料; 除此之外,每一個網絡節點還可在自己信號覆蓋的范圍內,和多個不承擔網絡信息中轉任務的孤立的子節點無線連接。


    新的定位系統是利用當今最新的無線網絡技術,以及微功率網絡定位技術和定位方法提出的一種經濟實用,工作可靠的井下人員定位系統。其關鍵技術包括微功率網絡傳輸技術,微功率網絡定位技術,以及微功率長距離射頻傳輸技術。




     
     
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