露天煤矿采用UWB定位技术实现露天煤矿人员定位系统

  • 发布时间:2020-07-30 11:10:30,加入时间:2020年06月19日(距今1378天)
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为处理现在露天煤矿普遍装置的人员定位体系只能进行区域人员定位的问题,同时处理现有的准确人员定位体系建造本钱投入太高的问题,提出了采掘面和要害区域准确认位和其他地方区域定位相结合的计划,乃至可以融合现有的区域人员定位体系。

体系选用UWB超宽带技能为定位丈量技能,理论精度到达0.1米。有专门的人员定位监测渠道软件,进行定位信息的处理,功用包括现有人员定位体系的功用,并能融合现有区域定位数据,体系同时还供给调度通讯的功用。

体系由人员调度通讯定位终端(人带着)、准确认位锚点、区域定位锚点、收集器、传输分站、光纤、电源、矿用本安电源箱、调度收集服务器、人员定位体系剖析渠道软件等几部分组成。

准确认位选用UWB(UltraWideband)超宽带,频带为3.1-10.6GHz,带宽大于500MHz,时域上表现为时刻极短(<2nS)的脉冲。

模块A相当于装置在人员调度定位终端里,模块B相当于装置在准确认位锚点里,准确认位锚点依照固定坐标值,按必定间隔装置。

UWB定位技能选用的是TOF(飞翔时差)测距,TOF测距办法属于双向测距技能,它首要使用信号在两个收发机之间飞翔时刻来丈量节点间的间隔。模块从启动开端即会生成一条独立的时刻戳。模块A的发射机在其时刻戳上的a1发射请求性质的脉冲信号,模块B在b2时刻发射一个呼应性质的信号,被模块A在自己的时刻戳a2时刻接纳。

人员调度定位终端不断在获取UWB定位锚点ID和间隔信息,从报文信息中判别本次测距通讯的UWB锚点数量为1仍是大于1,若是1,则存储一条准确认位信息,若是2,则拆分红两个准确认位信息存储。

人员调度定位终端将在第一次进入某个区域定位锚点区域、离开某个区域定位锚点区域、切换到新的区域定位锚点三个时刻节点的时刻形成区域定位信息,并将区域定位信息存储后在LoRa网络掩盖时将区域定位信息上传给分站和收集器。

人员调度定位终端在第一次搜到区域定位锚点之后,记载当时时刻和区域定位锚点ID信息。

若后边最长10S时刻内可以继续搜到同一个ID的区域定位锚点,则不做处理,若10S时刻后没有搜到同一个ID的区域定位锚点,则记载当时时刻-10S和区域定位锚点ID信息。若在10S时刻内搜到另一个区域定位锚点,则当即记载当时时刻和的区域定位锚点ID信息,并按新区域定位锚点为标准进行10S间隔判别。

区域定位锚点信息的获取功用由人员调度定位终端上的2.4GRFID模块完成,2.4GRFID模块会将状况改变状况(经过的锚点信息、游离状况、替换锚点)经过串口发送给主操控,主操控缓冲后,经过LoRa将区域定位信息进行上报给收集器。

项目施行工作流程

1、定目标

考虑项目资金受限状况及现有人员定位体系状况,确认是全矿准确认位仍是局部准确认位。

2、划规模

确认哪些采掘工作面及围栏区域需求准确认位,从什么地方开端到什么方位结束,区域定位能承受的精度。

3、做试验

在一切触及的准确认位区域,分别做UWB信号和LORA信号正常工作掩盖的规模,即传输间隔,作为设备布置的基础参数。

4、拟规划

在做试验的基础上,做出一切区域和方位的的锚点装置规则、规划。

5、找方位

依据规划,在电子采掘工程平面图上,标示出每个锚点具体的装置方位。

6、去装置

在需求装置的方位,实践悬挂装置锚点,同时使用矿用巡检记载仪将锚点编号与方位进行现场对应。

7、训练试运行

组织相关训练,试运行,体系调整,预备验收资料。

1. 人员定位,功用包括:

采煤面、掘进头准确认位;大巷、上下山区域定位;特定区域的电子围栏正告;危险报警、求救;人员办理统计与剖析;行为轨道追寻。

2.调度通讯,功用包括:

语音调度;语音播送,预设的调度室信息联络。

3. 可扩展功用,功用包括:

获取设备信息;进尺自动丈量;设备定置办理。

五、立异点或体系亮点

(一)项目立异点

1、使用UWB的TOF(飞翔时差)测距办法,将人员定位的理论误差进步到0.1m,处理了露天矿山首要工作场所人员准确认位问题。

当时一切煤矿都装有人员定位体系,至少90%以上是装置的区域人员定位体系,首要意图是监控人员散布状况和考勤,能知道在哪个工作面,可是具体在工作面上的什么方位,就不清楚了。

2、使用Lora的无线通讯特性,建立了合适露天矿山的物联网,经过与矿山工业以太网的融合,形成矿山私有物联网,处理了露天矿山信息网络建造最终一公里的难题。

不扫除有的矿山将工业以太网WiFi或者3G/4G网络布置到了采煤面和掘进头,但至少现在98%的矿山没有这么做,不单是资金的问题,首要的仍是环境改变太快,网络保护工作量太大。该研究为复杂生产环境的物联网建造供给计划。

3、使用建立的矿山私有物联网、语音识别技能和TTS语音组成技能,借助人员调度通讯定位终端,将人员准确认位和语音调度有机地结合起来,是行业界创始。

煤矿作业人员办理体系通用技能条件 ,现在没有完成要求宜具有寻呼功用、宜具有呼救、紧急功用、宜具有播送通讯功用、宜具有双向语音通讯功用,宜具有就地报警和地上长途操控报警功用、宜具有生命探测功用。

4、使用合理的UWB锚点布置规划和线性空间定位算法,方便地完成了危险区域虚拟电子围栏的界说,经过人员调度通讯定位终端给予声光提示,完成人员行为监控和相关安全隐患的自动辨识。

5、使用项目供给的准确认位和区域定位相融合的办法,既处理了要害生产方位的准确认位需求,又能经过区域地位下降资金投入,处理了实践客观需求与有限资金投入的矛盾。

UWB定位是现在室内准确认位(在GPS不起作用的环境下)的首要技能,锚点和标识卡硬件设备价格高,可是在矿山下一般识别间隔在70m~150m(与巷道宽度和煤体环境有关),若悉数每隔100m设一个锚点,投入太高。

项目亮点

1、预期整体信息化投入下降

构建物联网,多体系共享网络资源。供给播送功用,可削减其布置资源可回收,循环使用。

2、高效办理,精准调度

一个体系完成人员盯梢与语音调度办理。知道准确方位,指挥精准到位。点对点沟通,方便快捷

3、人员定位精度进步

定位理论精度可达0.1m,露天矿山人员定位可达国内领先水平, 性价比远高于现推行的同类先进适用技能。

4、人员行为办理智能化

完成虚拟的电子围栏,依据正告和不安全行为记载;可剖析人员在岗状况和脱岗记载;巡检人员方位准确化,可完成履职监管自动化。

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