為解決目前露天煤礦普遍安裝的人員定位系統只能進行區域人員定位的問題,同時解決現有的人員定位系統建設成本投入太高的問題,提出了采掘面和關鍵區域定位和其他地方區域定位相結合的方案,甚至可以融合現有的區域人員定位系統。
系統采用UWB超寬帶技術為定位測量技術,理論精度達到0.1米。有專門的人員定位監測平臺軟件,進行定位信息的處理,功能涵蓋現有人員定位系統的功能,并能融合現有區域定位數據,系統同時還提供調度通訊的功能。
系統由人員調度通訊定位終端(人攜帶)、定位錨點、區域定位錨點、采集器、傳輸分站、光纖、電源、礦用本安電源箱、調度采集服務器、人員定位系統分析平臺軟件等幾部分組成。
定位采用UWB(UltraWideband)超寬帶,頻帶為3.1-10.6GHz,帶寬大于500MHz,時域上表現為時間極短(<2nS)的脈沖。
模塊A相當于安裝在人員調度定位終端里,模塊B相當于安裝在定位錨點里,定位錨點按照固定坐標值,按一定間隔安裝。
UWB定位技術采用的是TOF(飛行時差)測距,TOF測距方法屬于雙向測距技術,它主要利用信號在兩個收發機之間飛行時間來測量節點間的距離。模塊從啟動開始即會生成一條獨立的時間戳。模塊A的發射機在其時間戳上的a1發射請求性質的脈沖信號,模塊B在b2時刻發射一個響應性質的信號,被模塊A在自己的時間戳a2時刻接收。
人員調度定位終端不斷在獲取UWB定位錨點ID和距離信息,從報文信息中判斷本次測距通信的UWB錨點數量為1還是大于1,若是1,則存儲一條定位信息,若是2,則拆分成兩個定位信息存儲。
人員調度定位終端將在次進入某個區域定位錨點區域、離開某個區域定位錨點區域、切換到新的區域定位錨點三個時間節點的時間形成區域定位信息,并將區域定位信息存儲后在LoRa網絡覆蓋時將區域定位信息上傳給分站和采集器。
人員調度定位終端在次搜到區域定位錨點之后,記錄當前時間和區域定位錨點ID信息。
若后面最長10S時間內能夠持續搜到同一個ID的區域定位錨點,則不做處理,若10S時間后沒有搜到同一個ID的區域定位錨點,則記錄當前時間-10S和區域定位錨點ID信息。若在10S時間內搜到另一個區域定位錨點,則立即記錄當前時間和的區域定位錨點ID信息,并按區域定位錨點為標準進行10S間隔判斷。
區域定位錨點信息的獲取功能由人員調度定位終端上的2.4GRFID模塊實現,2.4GRFID模塊會將狀態變化情況(經過的錨點信息、游離狀態、更換錨點)通過串口發送給主控制,主控制緩沖后,通過LoRa將區域定位信息進行上報給采集器。
項目實施工作流程
1、定目標
考慮項目資金受限情況及現有人員定位系統狀況,確定是全礦定位還是局部定位。
2、劃范圍
確定哪些采掘工作面及圍欄區域需要定位,從什么地方開始到什么位置結束,區域定位能接受的精度。
3、做試驗
在所有涉及的定位區域,分別做UWB信號和LORA信號正常工作覆蓋的范圍,即傳輸距離,作為設備布置的基礎參數。
4、擬規劃
在做試驗的基礎上,做出所有區域和位置的的錨點安裝規則、規劃。
5、找位置
根據規劃,在電子采掘工程平面圖上,標注出每個錨點具體的安裝位置。
6、去安裝
在需要安裝的位置,實際懸掛安裝錨點,同時使用礦用巡檢記錄儀將錨點編號與位置進行現場對應。
7、培訓試運行
組織相關培訓,試運行,系統調整,準備驗收材料。
1. 人員定位,功能包括:
采煤面、掘進頭定位;大巷、上下山區域定位;特定區域的電子圍欄警告;危險報警、求救;人員管理統計與分析;行為軌跡追蹤。
2.調度通訊,功能包括:
語音調度;語音廣播,預設的調度室信息聯絡。
3. 可擴展功能,功能包括:
獲取設備信息;進尺自動測量;設備定置管理。
五、創新點或系統亮點
(一)項目創新點
