智慧矿山室内定位原理是什么?

2022-11-22 17:32:02

智慧矿山室内定位系统是基于物联网、大数据与人工智能技术的应用,实现煤矿安全监控、隐患排查治理、环境监测和智能化决策分析,将对煤矿的生产作业进行实时监控、管理和决策,提升传统煤矿生产和管理水平。智慧矿山室内定位系统主要包括了定位终端设备、室内定位网络与云平台系统,其中通过物联网技术,将各种传感器应用到生产现场进行实时控制、监测。物联网终端设备:安装在井下各种传感器上的数据采集设备,通过通信模块与各种传感器采集到的信息进行传递后,通过云平台控制后台管理或报警分析。智慧矿山室内定位技术可以实现现场实时的远程智能巡检,以及安全监控大数据分析。

1.定位技术概述

物联网技术可实现万物互联,同时也给各个行业带来了更多的需求。根据定位系统本身的功能划分,物联网室内定位系统可以分为室内定位方法和室外定位方法两大类。从室内定位角度来说,室内定位方法包括3种: LoRa短距离定位法(Radio Line Radio)、M2M蜂窝定位法(M2M Signal Detection Case)、 UWB短距离定位法(UWB Mobile Case)等。在室内定位方面,以 UWB短距离定位法为代表的 RFID技术在市场上应用非常广泛,是目前最常用的室内定位技术之一。另外,在室外定位方面,卫星导航(GPS)具有成本经济、定位精度高、抗干扰能力强等优点也是室内定位系统的选择。在室内定位系统中,射频技术主要由发射(接收机)以及接收发射机产生的信号构成。

2.定位技术应用场景

智慧矿山室内定位系统主要包括两大应用场景,一个是井下矿工的巡检,另一个是井下辅助人员的定位和安全管控。通过物联网技术在井下监控、安全管控各环节的应用,可以有效地解决传统煤矿井下作业环境恶劣、监管难度大,传统巡检成本高,职工劳动强度大等问题,提高了巡检效率,减少安全事故的发生,实现了隐患的排查治理和自动化决策。井下辅助人员的定位和安全管控应用首先需要在井下安装传感器进行日常巡检,如井下辅助人员所在位置环境有无瓦斯积聚等情况,再将这些信息发送到云平台来进行相关分析和处理,从而完成现场巡检过程中对安全的监控和管理,提升矿山安全生产水平。同时智能定位系统还可以有效实现人员的安全管控、隐患排查治理和安全生产监测大数据分析。如应用于矿井主运输系统(煤炭运输)的智能化监管系统就是基于北斗卫星定位系统+ GPS+ RTK等定位技术进行全方位智能化管理,实现井下人员在工作环境中,通过手机或定位终端可以实时定位到当前所在位置,实现对人员安全有效监管。

3.定位技术应用优势

室内定位系统具有较强的实时性,不受外界因素影响,定位系统可以随时进行部署和使用,定位误差较小,稳定性较高,适应各种恶劣的应用环境。定位精度较高,相对室内定位技术来说,室内定位设备可以满足各种场景的需求,可以精准地定位到人员位置。因此定位系统可适用于井下复杂环境和恶劣环境,可以有效提升矿工的安全系数,减少事故发生风险程度。室内定位系统可作为矿山安全管理中重要的信息传输手段之一,实现煤矿安全生产的实时监控和数据采集分析,提高信息统计分析能力,实现实时预警功能,辅助决策,提高矿工安全工作能力及工作效率,提升安全生产保障水平与应急救援能力。而传统的工作方式是通过人工巡检,人员无法及时到达现场,给安全监管工作带来很大的隐患等,采用该定位系统便可避免这种隐患发生,提升安全生产水平,保证矿井生产作业的安全生产。

4.智慧矿山室内定位系统解决方案

基于井下的各种传感器,实时获取井下的环境信息,通过无线网络连接到传感器,实时采集井下环境信息,结合大数据算法,自动形成井下环境的可视化地图,实现信息全面掌控,及时采取针对性整治措施,及时进行预警处置。智慧矿山室内定位系统方案主要包括:通信终端设备、定位网络与云平台系统。通信终端设备是为井下各类车辆提供信号的终端设备,包括车号识别器(TCP/IP)、车牌识别器和人员定位装置(LCD/GPRS)等。网络设备为提供井下无线网络的通信协议和网络参数制定标准,根据井下实时信息提供信号覆盖范围内的移动通信基站信息和无线基站布设数据;采用基于低功耗广域天线技术为车内提供有效定位与通信信号覆盖,并自动采集井下各传感器收集到的车辆运行信息;采用超低功耗广域天线技术为车内提供有效定位和通信信息覆盖,并自动采集传感器获得的车辆运行数据和信号数据;采用基于云端服务器技术为矿内设备提供高效的管理工具与应用支撑(可以是智能 APP支持);最后采用 GPS/北斗定位导航以及无线定位技术为现场人员提供准确、可靠的位置信息解决方案。