井巷三维人员定位系统关键技术

针对现有的煤矿井下人员定位系统的定位精度低、定位结果表达不明确、只能区域定位等缺点,提出了一种基于无线实时定位和虚拟仿真技术的井巷三维空间中的人员定位方法。介绍了井巷三维人员定位系统的结构、工作原理、系统功能及关键技术。为提高系统定位性能及三维表达能力,设计了井下人员实时三维坐标的计算方法和改进的摄像机遮挡检测算法,并基于Unity3D引擎和3ds Max建模工具构建了三维空间人员定位系统的原型,实现了人员信息管理、三维实时定位、轨迹查询、周边环境信息查询、违规行为监督等功能,可为灾后救援、生产调度、考勤管理等提供支持。以山西某煤矿为试点,通过井下实验,得出系统的定位误差控制在3 m之内,且可实时保证人员位置及周边环境处于摄像机可见状态,验证了定位算法的可行性。该系统已实际应用,效果良好。     

基于三维GIS的煤矿井下人员精确位置 地图管理系统

针对煤矿井下人员定位系统二维GIS模拟图对井下巷道空间表现不直观、人员位置不精确、底图更新后需要手工导图等问题,依托煤矿井下人员定位系统的精确位置监测数据,基于三维GIS设计了煤矿井下人员精确位置地图管理系统。系统应用大地坐标系,具有精确的三维坐标,可通过二维或三维的模式为人员与设备精确定位提供地理信息和图形交互界面。实际应用表明:系统可以快速构建煤矿井下巷道三维空间并准确表现,实时展示煤矿井下人员和设备的位置信息,具有空间测距、多图层多区域展示、区域报警、人员报警、人员活动轨迹回放等功能,能够更好的满足煤矿井下人员定位系统关于地图管理的需求。     

巷道网络全局定位系统关键技术分析与实验

提出并实现了一种新型带盲区的煤矿巷道人员全局定位系统,介绍了国内外煤矿人员定位系统的研究现状,分析了发展带盲区巷道网络全局定位系统的必要性。从系统应完成的目标角度考虑,较全面地分析了全局定位系统中的基本问题、数据模型、拓扑优化及全局定位等关键问题;构建了全局定位原型系统,并对定位系统在地下巷道环境进行了较全面的实验测试。将全局定位系统和现有的煤矿人员定位系统进行了对比分析,结果表明:全局定位系统在功能、定位性能、成本、可靠性和可维护性等方面具有较大优势。     

基于三维建模的煤矿瓦斯抽采钻孔设计

 阐述了煤矿地层体建模方法,基于煤矿地勘钻孔建立了钻孔数据库和三维地层模型。分析了煤矿巷道三维建模方法和巷道三维模型数据库的建立,利用工程数据和地测数据建立了三维巷道。基于3DMAX软件平台开发了煤矿瓦斯抽采钻孔三维设计软件;该软件可以快速、准确绘制瓦斯抽采钻孔并优化钻孔设计,减轻了工程设计人员设计工作量,提高了劳动效率;并为瓦斯抽采钻孔现场施工实现“安全钻、效率钻、经济钻”目的提供了科学参考。     

煤矿井下人员定位图形化查询软件设计

针对目前煤矿井下人员定位系统的需要,运用组件式GIS技术,采用高级语言Visual Basic和ESRI公司的MapObjects控件相结合的方法,设计实现了集煤矿井下人员定位、异常监测功能于一体的人员定位系统,满足了煤矿在井下实时监测在井人员信息的需求,而且实现了图形化查询功能。阐述了人员定位系统软件的整体结构、功能设计以及图形化查询功能的实现。     

建庄矿业三维可视化管理系统研究

建庄矿业通过数字孪生构建三维可视化管理系统,采用3DGIS、视频融合等技术建立实时动态的煤矿三维地质模型、巷道模型和机电设备模型、开采环境等模型,在管理系统中集成安全监测、人员定位、视频监控、供电、工作面系统等工况数据,实现数据实时共享与更新。三维可视化管理系统能够提升智能矿井安全保障能力、生产运行效率,同时为生产集中控制系统及安全集中控制系统的数字孪生智慧煤矿“一张图”管理提供有力支撑。     

煤矿虚拟三维数据模型技术研究

煤矿信息化技术的发展对于煤矿各项工作的展开有着很大的价值和意义,在现代采煤业中,虚拟三维数据模型技术的发展,对于采煤定位、机械优化设计等都有很大的辅助作用,文章从虚拟三维数据模型的技术入手,对煤矿中该项技术的设计与应用进行了详细的分析。     

基于无线网络技术的矿井人员定位系统研究与应用

我国越来越关注矿井安全问题,井下人员定位系统是保障人员安全的重要措施和保障。在简要介绍基于RSSI的人员定位基本原理的基础上,阐述了传统RSSI定位原理的缺陷,并提出了优化改进措施。设计研究了基于ZigBee无线网络技术的矿井人员定位系统。系统整体上可以分为两部分,分别为地面的监控调度中心和井下的人员定位中心。井下的子系统基于ZigBee无线网络实现数据传输,定位分站与地面监控调度中心之间通过光纤网络实现数据信息传输。详细介绍了系统的硬件选型和软件设计,并将设计的定位系统应用到了煤矿工作实践中,经测试发现系统定位精度比较高、运行稳定,能够为煤矿企业创造良好的安全效益。     

钻孔三维可视化系统构建与应用

针对当前寺河矿瓦斯抽采钻孔人工设计工作量大、效率低、精度差、易发生空白带安全隐患等突出问题,通过瓦斯抽采钻孔智能设计、钻孔三维建模,开发煤矿钻孔三维可视化分析软件系统。煤矿钻孔三维展示分析系统实现了瓦斯抽采钻孔的智能设计,自动成图和三维环境的钻孔形态展示,为煤矿瓦斯抽采钻孔设计分析提供了专业化工具。     

基于DIMINE软件的采矿方法真三维设计研究与实现

研究了数字矿山建设过程中采矿方法真三维设计实现的关键技术问题,分析了采矿方法真三维设计在数字矿山建设过程中的意义,借助于DIMINE矿山软件实现了矿山采矿方法真三维设计。结果表明,在矿山采矿方法设计中,应用可视化真三维技术不仅十分必要,而且完全可行,它突破了传统的设计模式和方法,极大提高了采矿方法设计的工作效率,使采矿方法的设计更加直观、形象、容易理解,应用前景必将越来越广泛。     

恶劣环境下人员定位系统的设计研究

针对人员定位技术的需求,利用射频技术对人员定位管理系统进行设计研究,重点从技术方案角度研究了基于射频技术的人员定位系统的实现,探讨了射频模块、数据接口及现场总线网络的技术实现方案,对于进一步提高恶劣环境下人员定位技术的应用水平及保障工业安全生产均具有较好的指导与借鉴意义。     

改进RSSI加权质心算法在井下人员定位中的应用研究

为提高煤矿井下人员定位的精确性,确保井下人员的快速定位,以实现井下快速救援和日常监督,本文根据无线接入点的关联性,通过接收信号强度值(RSSI)计算参考节点和定位节点的距离,提出基于改进RSSI加权质心算法的井下人员定位技术,消除了传统改进RSSI定位算法中人为因素对路径损耗确定的干扰。根据实际巷道环境进行了基于RSSI加权质心算法和改进RSSI加权质心算法的人员信息定位技术的模拟仿真,结果证明了改进RSSI加权质心算法能够增加井下人员定位的精准可靠性,更加适用于井下定位系统。     

基于CAN总线的煤矿综合监控系统设计与实现

为保证煤矿安全生产,采用基于CAN总线的煤矿综合监控系统,设计了集井下环境参数探测、人员考勤和定位等一体化的新型智能监控系统。     

基于改进加权质心算法的煤矿井下人员定位系统设计

针对目前大多井下监控系统无法实时准确提供井下人员动态分布与作业情况以及传统定位算法的定位精度低等问题,结合井下施工的具体要求,设计出一种基于改进加权质心算法的人员定位系统。对整个系统的软硬件设计进行了详细说明,同时针对普通质心算法及传统加权质心算法的缺点设计了改进加权质心算法,运用该算法来求解位置点的坐标,通过实验对比分析,证明了该算法在很大程度上提升了定位精度。     

云南某铜矿地下人员定位系统

为保证地下作业人员及设备的安全、有效降低事故危害程度、遏制特重大事故的发生,针对云南某铜矿地下作业区域范围大,作业人员分布不均匀的特点,设计基于RFID通信技术与RSSI定位算法的人员定位系统。人员定位系统网络设计综合考虑了监测监控与通信联络系统,分别在中央变电所、风机房、1180中段配电硐室和882中段配电硐室设置分站,在采矿工业场地的采矿监控中心设置主站,各井下分站及地面主站通过矿用环网接入器组建光纤冗余主干环网。     

矿用智能安全头盔的设计

在研究煤矿物联网技术的基础上,设计了一种矿用智能安全头盔智能终端系统。系统集成了人员定位、环境信息采集、无线通信传输、佩戴异常报警等功能,据此进行了系统软硬件设计。以STM32F103微处理器为控制核心,采用RFID高性能室内定位技术实现矿井复杂环境下的人员定位；配有有毒气体检测、温湿度等环境信息采集传感器,采用检测压力进行佩戴异常预警,并将上述信息通过无线通信传输至地面监控中心。在STM32硬件平台上进行系统实验验证。该系统实现了对矿工工作环境信息和井下人员定位的监控,在我国煤矿安全监测领域具有重要意义。     

基于TD-SCDMA专网的井下人员定位方案设计

基于煤矿井下特殊环境对无线通信的要求,进行了井下人员定位技术的需求分析,并以TD-SCDMA专网为支撑,提出了基于到达角AOA和时间提前量TA技术的新型人员定位方案。TD-SCDMA系统采用智能天线技术使基站Node B能够方便获得矿井人员携带终端UE的到达角,同时Node B可以根据UE提交的测量报告中的TA值计算出Node B到UE的距离,从而实现对井下人员的精确定位。通过分析比较模拟巷道中采集的测试数据,表明利用该方案可有效提高井下人员定位精度。     

煤矿井下目标定位的研究现状与展望

本文总结了近年来提出的iBeacon井下定位技术、卡尔曼滤波UWB井下动态定位技术、WMSNs视频矿灯定位技术、TWR和SDS-TWR定位方法、异步测时煤矿井下人员定位技术、多传感器信息融合煤矿井下人员定位方法、GRPM煤矿井下人员定位技术、基于改进UWB算法的井下定位以及捷联惯性导航定位技术等井下目标定位技术与方法,并从受巷道及其支护和巷道中导体及障碍物影响大小、是否需要基站/移动终端和参考站之间时钟同步、是否需要参考站之间时钟同步、受基站/移动终端和参考站时钟频率偏移影响大小、基站/移动终端成本、参考站成本和定位精度等方面综合评定各种定位技术的优势和局限性。研发新型组合型井下精密定位系统,使得传输信号不受井下巷道环境影响、无需时钟同步、定位设备复杂度小、基站和参考站建设成本低、定位精度高、定位导航可视化,是实现井下实时位置服务、为井下目标管理提供精准控制以及煤矿智能化开采走向成熟阶段的重要环节。