基于决策-预测的UWB井下人员定位技术和系统研究

为提高煤矿井下人员定位精度与实时性,针对传统无线通信技术的煤矿人员定位系统存在有效通信距离短、定位精度低的问题,山西焦煤集团岚县正利煤业有限公司在井下巷道每隔300 m及转弯处均布置1台KT154-F7型矿用融合基站,实现井下WiFi 6无线信号覆盖,并提供超宽带(UWB)精确定位信号。经检测,该套人员定位系统数据更新延迟不超过2 s,人员定位系统动态定位精度不超过800 mm,完全满足煤矿井下安全生产及应急救援的需要。     

基于UWB与激光测距的地下铲运机井下定位系统

地下铲运机在井下巷道环境中无法通过接收GPS信号来实现车辆的定位,因此需要搭建其他定位系统来替代。UWB定位系统通过基站与车载标签进行车辆井下位置定位。由于地下巷道狭长的特点,单一的UWB定位成本很高。对此展开研究,在地表搭建模拟巷道分别对UWB定位系统与UWB与激光测距融合定位系统进行测试,实验表明两种定位系统误差相距不大,都可满足使用要求,但采用UWB与激光测距融合定位系统可以极大的降低UWB基站的使用数量,从而降低系统成本。     

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。     

UWB技术在煤矿井下的应用

随着科学技术的发展,煤矿井下人员定位技术不断更新,应用在露天的UWB定位技术已成功运用在井下人员定位中.采用强抗干扰性能、传输速率高、带宽极宽、消耗电能小、发送功率小的UWB技术井下矿用安全系统,可以很大程度上提升井下人员的安全性,系统独有的高定位精度在井下人员与大型机械同时工作时有较好的主动安全警戒功能.基于UWB技...     

多定位技术协议融合定位系统设计

针对煤矿井下定位多依赖于RFID定位技术,精确定位升级成本高等问题,提出设计多定位技术协议融合定位系统。该系统在兼容区域定位的同时,可以实现Zigbee技术、UWB技术定位设备的接入,在缩减精确定位升级成本的同时,实现煤矿人员定位技术升级,推进RFID区域定位与ZigBee、UWB精确定位技术融合发展,进一步提高井下定位系统的定位精度,构建高可靠、全覆盖的信息快速交互网络;提出一种多接口通讯方法,对各种模式和接口的设备进行协议解析、融合,可实现3种定位方式进行数据交互的定位系统,满足井下不同区域、差异化应用场景的应用需求。     

矿用井下人员定位系统设计与实现

文章针对煤矿井下人员定位系统存在的定位精度低、定位标签有限、系统实时性差的问题,设计基于UWB技术、GIS技术以及定位算法相结合的矿用井下人员定位系统。实际应用情况表明,该人员定位系统定位精度高、实时性好且可进行双向通信,有效保障了井下人员的安全。     

ZigBee矿井人员定位及瓦斯检测系统的设计应用

针对煤矿井下作业环境的复杂性以及安全检测井下瓦斯浓度的要求,提出了一种基于ZigBee无线传感器技术的井下移动人员定位及其周围瓦斯浓度检测系统的设计方案。利用ZigBee嵌入式技术实现可移动终端节点、路由节点以及协调器节点的硬件设计。通过GPRS远程定位技术实现对井下人员定位;运用ZigBee技术实现了移动中瓦斯检测和数据的无线传输。实验证明人员定位精度、瓦斯监测精度符合煤矿安全生产要求。     

基于UWB超宽带的煤矿定位系统设计

针对煤矿现有人员定位系统定位精度较低的现状,设计了基于UWB超宽带技术的高精度人员定位系统,分析了系统的定位原理,以stm32和DW1000模块为主体进行了定位基站和定位标签硬件电路设计,并编制了相应执行程序;系统联调测试效果良好,定位精度在30 cm内,完全可满足煤矿场景高精度定位的需求。     

基于CAN总线的井下设备状态监测与故障诊断系统

面向未来数字化无人矿山对在线远程监测与诊断的需要,研究了一套适应于井下移动设备及巡检人员定位、固定设备及移动设备的状态监测与故障诊断综合系统。该系统基于CAN2.0总线协议,主要包括设备主要运行参数的I/O、移动目标的无线数传终端、固定安装的无线数传基站、通信协议、地面监测与故障诊断站等,以期在该领域进行一些开拓性的技术研究,推动行业技术进步。     

基于RSSI算法的井下定位方法的改进

在介绍了几种常用无线通讯技术的基础上,提出了一种基于RSSI算法的煤矿井下无线定位方法。针对煤矿井下巷道的实际情况,指出现有算法在对于井下巷道倾斜情况下的严重误差,并提出通过对巷道中的参考节点设置参数θ来表示井下巷道的实际倾斜程度,从而实现RSSI算法斜坡测距定位。通过实验证明,该方法比常规测距定位方法更加准确,能提高井下人员及车辆的定位精度,对煤矿井下生产调度及安全生产具有重要意义。     

异步测时矿井人员精确定位方法

现有矿井人员定位方法定位误差大,难以满足煤矿事故救援、运输和机电事故防治等需求。为提高矿井人员定位精度,提出了异步测时矿井人员精确定位方法:在井下巷道中间隔一定距离安装定位分站,保证相邻分站可相互无线通信,定位卡可与两个邻近分站同时进行通信。任一定位发起分站向通信范围内的定位卡和相邻分站发送测距信号,相邻分站收到测距信号后也向定位卡发送测距信号,定位卡分别向定位发起分站和相邻分站回复应答信号。定位发起分站收到定位卡回复的应答信号后,计算收发测距信号时间。相邻分站收到定位卡回复的应答信号后,计算收发测距信号时间,并将其发送给定位发起分站。定位发起分站根据本分站和相邻分站收发测距信号时间、本分站与相邻分站间距和信号传输速度,计算出定位卡距本分站和相邻分站距离。异步测时法测距仅与分站收发测距信号时间有关,与信号强度无关,定位精度不受信号发送功率、接收灵敏度和信号传输衰减影响。异步测时法与定位卡时钟无关,大大降低了定位卡复杂度和成本,同时也不需要定位分站之间同步,降低了定位分站复杂度和成本。仿真实验表明,在时钟频率偏移相同等实验条件下,TWR和SDS-TWR等其他矿井人员精确定位方法的定位误差是异步测时法定位误差2倍以上。     

基于UWB的矿井巷道精准三维定位系统设计

针对矿井巷道空间分布不规则,设备繁杂、布局随意,作业环境恶劣,非视距现象普遍等因素导致人员和设备定位精度低的问题,设计基于UWB的高精度三维定位系统。首先采用卡尔曼算法对TDOA测量值进行非视距滤波,然后利用Chan算法融合多基站数据计算目标位置。通过搭建实验平台对标签位置进行测量和计算,实验结果表明,该系统对恶劣环境下矿井巷道中固定和移动的目标都有较高的定位精度。     

矿用逃生救援补给站设计及井下布局研究

分析了矿用逃生救援补给站在煤矿井下应用的必要性,设计出具备灯光指引、语音播报、应急通信、人员定位、环境监测及电力支持等功能,可同时满足4名人员更换佩戴自救器、可配备不少于30台自救器的矿用逃生救援补给站,并给出补给站在井下安装的3种方案,及在不同规模矿井中的3种布局模式。     

煤矿井下应急导航系统设计

为了保证煤矿井下在突发事故情况下能安全高效的进行人员疏散撤离,设计了一种煤矿井下应急导航系统。该系统提出了一种煤矿井下通信网络框架,设计了一种井下移动终端用于WIFI位置数据采集和语音导航播报。该系统在煤矿井下进行了试运行,应用结果表明其定位导航模块运行状况良好,导航误差精度控制在3m以内,能够满足煤矿井下人员的撤离需求。     

我国转型煤矿井下空间资源开发利用新方向探讨

随着煤炭资源的长期开采、采矿技术的进步以及能源结构的调整,近年来越来越多的煤矿面临关闭或已关闭。目前针对废弃煤矿采取的主要措施是矿山环境恢复治理,以致遗留许多社会、经济和生态环境问题,且造成了矿区井上下资源的严重浪费。因此,如何科学、高效地解决煤矿关闭后的资源利用问题,实现矿山的成功转型利用,对煤炭工业乃至国民经济的发展具有重要战略意义。分析了转型煤矿资源类型,介绍了我国转型矿山开发利用现状,主要包括废弃工业广场建筑物、废弃土地(工业广场土地、沉陷区土地)的开发利用及建设矿山公园等。并指出国内废弃煤矿资源利用存在开发利用不充分、运行成本高等问题,特别是井下空间资源的开发利用率低。如井筒、巷道、硐室等井下空间资源,在封井后几乎全部浪费。因此,针对转型煤矿井下空间资源利用率低的问题,重点分析探讨了煤矿井下空间资源开发利用新方向,如利用煤矿井下空间资源储存石油、天然气,建设蓄能站以及地下城市等等,为我国关闭矿山的转型开发利用提供思路。     

噪声背景下矿井无线通信的弱信号检测技术

文章介绍了我国煤矿井下无线通信现状，分析了技术上存在的难题——巷道条件对无线传输的影响、弱信号接收困难和井下环境噪声的干扰，对解决途径进行了探讨。同时指出．陆地移动通信技术解决方案完全可以解决煤矿井下无线通信难题。     

井下无轨胶轮车定位和调度系统的设计

设计了一种基于人员定位系统的井下无轨胶轮车定位与调度指挥系统。在井下相关位置布置监控基站,监控基站通过以太环网连接到中心控制计算机系统,系统通过监控基站与收发机之间的无线通讯,实时了解井下车辆的数量及分布情况,并自动进行调度和通行指挥,解决了煤矿井下交通堵塞问题,提高了运输效率。     

智能化救援监控系统在煤矿安全生产中的应用

针对煤矿发生事故后传统救援监控系统无法实时对井下人员进行动态定位，导致矿井救援盲目性大、救援效率差、救援难度大等技术难题，为了进一步提高煤矿救援效率，通过技术研究，设计了一套以通信基站为核心的智能化救援监控系统，分析了该系统结构组成、工作原理，通过在担水沟煤矿井下实际应用效果来看，智能化救援监控系统对人员定位精准度达95%，实现人员动态位置三维成像，救援效率提高至80%以上，有效缩短了煤矿事故救援时间，取得了显著应用成效。     

基于无线传感网络的井下人员定位系统设计

伴随不断提高的煤矿安全生产要求,应用有效可靠的煤矿井下定位系统,对于提高煤矿安全生产有非常大的应用价值及现实意义。文章根据现代化管理和煤矿安全生产要求,把ZigBee无线技术运用至煤矿安全监测中,通过无线通信技术,开发了一套基于无线传感器网络的井下人员定位系统,增强了煤矿现代化管理水平和安全生产的监控。