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矿井人员位置监测技术

孙继平

孙继平. 矿井人员位置监测技术[J]. 工矿自动化,2023,49(6):41-47.  doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.18138
引用本文: 孙继平. 矿井人员位置监测技术[J]. 工矿自动化,2023,49(6):41-47.  doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.18138
SUN Jiping. Mine personnel position monitoring technology[J]. Journal of Mine Automation,2023,49(6):41-47.  doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.18138
Citation: SUN Jiping. Mine personnel position monitoring technology[J]. Journal of Mine Automation,2023,49(6):41-47.  doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.18138

矿井人员位置监测技术

doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.18138
基金项目: 国家重点研发计划项目(2016YFC0801800)。
详细信息
    作者简介:

    孙继平(1958—),男,山西翼城人,教授,博士,博士研究生导师,中国矿业大学(北京)原副校长;获国家科技进步奖和技术发明奖二等奖4项(第1完成人3项);作为第1完成人获省部级科技进步特等奖和一等奖8项;作为第1完成人主持制定中华人民共和国煤炭行业、安全生产行业和能源行业标准48项;作为第1发明人获国家授权发明专利100余件;主持制定《煤矿安全规程》第十一章“监控与通信”;被SCI和EI检索的第1作者或独立完成论文100余篇;作为第1作者或独立完成著作12部;作为国务院煤矿事故调查专家组组长参加了10起煤矿特别重大事故调查工作;E-mail:sjp@cumtb.edu.cn

  • 中图分类号: TD655

Mine personnel position monitoring technology

  • 摘要: 分析了超声波、激光、视频、惯导、计步器、无线电等矿井测距和定位技术,其中,无线电测距和定位具有定位距离远、定位误差较小、不受光照影响、受粉尘影响小、便于身份识别、系统成本较低等优点,宜用于矿井人员定位和矿井人员精确定位。分析了UWB,ZigBee,RFID,5G,WiFi6等无线电测距和定位技术:矿用UWB具有定位距离较远、定位误差最小、成本较低等优点,宜用于矿井人员精确定位系统;矿用ZigBee具有定位距离远、定位误差较小、成本较低等优点,宜用于矿井人员定位系统等;矿用RFID具有系统成本最低等优点,宜用于煤矿井下作业人员管理系统等;矿井5G和WiFi6定位精度低于UWB,系统成本高于ZigBee,不宜用于矿井人员定位和矿井人员精确定位系统。分析了接收的信号强度指示(RSSI)、到达时间(TOA)、到达时间差(TDOA)、双程测距(TWR)、对称双边双程测距(SDS−TWR)、到达角度(AOA)等矿井人员定位算法:RSSI定位法定位误差大,难以满足矿井人员定位和矿井人员精确定位的需求;TOA定位法要求定位卡和分站时钟计时精确并同步,定位卡和定位分站成本高,不宜用于矿井人员定位和矿井人员精确定位;TDOA定位法不要求定位卡与定位分站时钟同步,对定位卡时钟精度要求低,定位卡成本低,但要求定位分站时钟计时精确,定位分站之间时钟同步,定位分站成本高,可用于矿井人员定位和矿井人员精确定位;TWR定位法和SDS−TWR定位法既不需要定位分站与定位卡时钟同步,也不需要定位分站之间时钟同步,更不需要定位卡之间时钟同步,降低了定位卡和定位分站复杂度和成本,宜用于矿井人员定位和矿井人员精确定位;AOA定位法系统复杂、成本高,远距离定位误差大,有定位死角,只能用于直线无障碍定位,定位天线和定位精度受机械振动等影响大,不宜独立用于矿井人员定位和矿井人员精确定位,但可与其他矿井定位方法联合使用。

     

  • 图  1  TOA定位法原理

    Figure  1.  Principle of TOA positioning method

    图  2  TDOA定位法原理

    Figure  2.  Principle of TDOA positioning method

    图  3  TWR定位法原理

    Figure  3.  Principle of TWR positioning method

    图  4  SDS−TWR定位法原理

    Figure  4.  Principle of SDS-TWR positioning method

    图  5  AOA定位法原理

    Figure  5.  Principle of AOA positioning method

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出版历程
  • 收稿日期:  2023-06-10
  • 修回日期:  2023-06-20
  • 网络出版日期:  2023-07-10

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