高精度人员定位系统在天地王坡煤矿的应用.pdf
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1、2023 年 8 月Aug.,2023doi:10.3969/j.issn.1672-9943.2023.04.043高精度人员定位系统在天地王坡煤矿的应用(山西天地王坡煤业有限公司,山西 晋城 048021)摘要 随着煤矿井下人员定位技术的不断更新,为了进一步提高煤矿安全生产保障能力,满足公司智能矿山建设的要求,天地王坡煤矿采用了 UWB 技术的矿井精确定位系统并成功应用。实践证明,该系统适应井下复杂的环境,可在井工煤矿实现高精度精确定位,且系统容量大、安装便捷、运行稳定、抗干扰性能强,便于企业精准掌握井下作业人员信息,促进煤矿井下智能安全生产。关键词 智能矿山;UWB 技术;高精度;人员定
2、位中图分类号TD76文献标识码B文章编号1672蛳 9943(2023)04蛳 0135蛳 030引言根据国家煤矿智能化建设相关要求,人员定位系统向架构简单、稳定可靠、低成本、低维护方向发展,以高水准、高质量、高性能价格比为目标,满足国家智能化示范煤矿建设要求,且兼顾技术更新和未来发展趋势进行设计,以减少不必要的重复投资。为满足国家智能化示范煤矿建设要求,满足矿井精确定位需求,同时解决系统建设成本高的问题,设计了一种基于 UWB 技术的矿井精确定位系统咱员原圆暂。1总体设计整体方案设计遵循以下原则:高度自动化、高精确定位、先进的通信系统、完备的数据统计与信息查询软件;系统可靠性高、易于扩容、安
3、装维护简便;系统具有双机热备功能,可以对人员出入井口、重点区域出入口、限制区域等地点进行监测,实现区域统计和出入方向判断。定位系统主要由综合分站定位模块、人员标识卡、车辆卡及便携式验卡仪等组成,煤矿人员管理系统拓扑结构如图 1 所示。图 1煤矿人员管理系统拓扑结构定位系统采用基于 TOF(Time Of Fligt)算法的UWB 高精度定位技术,定位精度高达 30 cm,主要实现对井下人员、车辆、设备的实时定位及管理,提高井下环境的安全性及井下人、车、设备管理的效率。定位模块信号覆盖范围为半径 400 m(可视距离),由于矿山井下环境复杂,一般情况下每隔800 m 布置 1 个综合分站(含定位
4、模块),实现井下定位信号全覆盖咱3暂。当携带定位卡的人员、车辆、物品进入井下网络覆盖范围内,无论任何时刻、任意一点,综合分站都可以接收到定位卡周期性自发的信号,并经过井下环网把定位数据上传到信息工作站,经过软件分析处理后,得出各定位卡具体信息井下防爆话机井下防爆话机井下井下光纤环网综合分站综合分站综合分站综合分站综合分站综合分站综合分站综合分站综合分站综合分站综合分站综合分站信息矿灯定位卡语音车辆卡智能矿灯本安手机无线摄像机井下主音箱信号转换器华宁皮带广播系统PSTN行政电话地面话机地面话机地面话机安全栅地面话机调度话机TCP/IP通讯线缆智能调度交换机移动网络互联网调度台IP 可视话机VOI
5、P 调度机网管服务器检测监控服务器定位服务器智能对讲终端网络广播主机核心交换机AC 控制器显示系统大屏控制主机视频服务器数字矩阵能 源 技 术 与 管 理Energy Technology and Management2023 年第 48 卷第 4 期Vol.48 No.41352023 年 8 月Aug.,2023杨晓龙高精度人员定位系统在天地王坡煤矿的应用(如:是谁,在哪个位置,具体时间),同时可把数据实时动态显示在监控中心的大屏幕或电脑上,并储存备份,井上管理人员可随时了解井下的状况。2技术特点(1)30 cm 高精度定位:国内独有的 UWB 信号飞行时间(TOF)定位,保证调度中心能够
6、随时掌握井下每个人员的实时位置,实现误差 30 cm 的高精度定位。(2)全井覆盖:UWB 无线覆盖距离可达 400 m(可视距离),通过若干个综合分站就可以保证井下信号全覆盖(只有全井信号覆盖,求救和撤离才有实际意义)。(3)高速不漏卡:UWB 特殊的碰撞避免策略以及灵活的随机算法保证高速不漏卡,经矿井实践证明,200 张卡以 60 km/h 的时速同时经过 1 个分站时,不发生漏卡现象。(4)系统具备三维展现功能:地面监控软件实时展示井下各水平、各采区、各工作面的人员、设备位置信息,采用具有精确三维坐标的 GIS 平台,展现上述精确位置信息,并对地面办公楼、选煤厂等重要场所,井下巷道、定位
7、分站、矿工等进行建模。系统能够显示井下设备和人员的位置信息,具有对井下特定人员实时位置跟踪、人员历史轨迹回放等功能,具有镜头跟随、中心跟随、全景展示、第一人称 4 种回放模式,实现对人员的管理咱源原缘暂。第一人称模式:以第一人称模式模拟人员在井下巷道中行走,展示巷道周边环境,形象逼真,同时显示人员基本信息、位置信息、定位距离等。镜头跟随模式:在切面层以远镜头模式跟随人员走动。中心跟随模式:以远视角跟随人员行走轨迹,以大视角查看巷道布置和周围环境,在救灾救援中可以有效快速地指导人员逃生。地面建模模型:矿井巷道建模图可以直观、立体体现井下巷道分布。实时数据信息:当前人员走动路线可在三维 GIS 上
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