智慧矿山高精度人员定位原理是什么?

2022-11-25 17:27:01

随着我国矿业的发展,人员定位的需求也日益旺盛。但当前国内矿山普遍采用的是固定式人员定位方法,这是目前国内应用最为广泛的定位方法。

固定式人员定位是采用固定装置通过无线方式获取的位置信息,具有准确性高、定位速度快、抗干扰能力强等优点,但是定位精度也较低,尤其是井下区域,设备之间的距离通常在500 m左右,而矿井内的环境复杂多变,设备较多,所以实际应用中通常采用两种方法结合解决这一问题。

一种是基于 RFID技术在矿井内建立电子围栏系统,实时监测并记录进入人员位置,保障井下安全生产;

另一种是基于 GPRS技术在矿井内建立定位系统,实时获取井下位置参数并进行分析测量、分析计算、输出统计报表。

1、精确定位

人员定位的原理是通过基站发送的信号和接收机收到的信号进行比较,将二者相互间的距离转换成 RS数据,然后进行计算,得到目标所在的位置,根据精度不同可以分为静态定位和动态定位两种。静态定位:将定位设备安装在传感器或其他可以产生通信信号的设备上以保持设备长期稳定工作下去,具有高精度、低功耗等优点,但定位精度一般在3~5米以内,如果在定位精度上有较大改善,并且可以随着定位距离的增加而不断提高。

动态定位是通过使用多台定位设备建立的网络系统对多台移动终端上传递的位置信息进行分析处理后获得其所处位置信息和时间信息的一种方式;它可以有效地弥补设备之间距离不匹配或时间不够造成定位误差以及设备的误报的情况出现。动态定位通过获取每一个位置所代表出具体的一个时间段内的所有信息来进行定位;而且数据量大、精度高、稳定性好等特点。实时动态定位更具有代表性和实用性!

定位方法主要有三个:定位距离、精度、时间间隔和精度四个指标评价方法;动态定位:可以对定位信号产生一个比较大的冲击作用,同时也可以产生一个很小信号变化的过程中有很大一个小范围的扰动;位置漂移现象(即位置变化很大)发生时间短导致定位不准确;定位精度很低等问题在此方法中已经得到了充分地解决了。

动态定位主要包括两种方式:一是多个位置(或者某台设备)之间的平均信号强度差异较大时(通常是几秒钟内)采用其他通信方式的信号进行数据传递到客户端;二是利用已知固定位置内某个区域的数据点间存在一定距离的值后进行判断然后返回定位结果,这种方法有误差比较小;同时也可以根据每个位置上一个范围内传感器所得到的信息进行估计得到。

动态定位系统在不需要占用或改变当前定位服务器和设备工作之间状态时会影响定位的精度。例如:矿井内温度和湿度等环境变化情况较大,此时就需要采用动态定位或者基于已知位置直接传输信息到客户端(也就是位置服务)以获取

2、自适应校准

通过采用自适应校准技术,使得设备在达到一个最优工作状态时,定位精度保持在误差范围之内。使用自适应校准技术,可以实现系统不需要频繁进行重新定位。这也是目前最先进的定位技术,它将定位技术与传感器技术相结合,可以精确定位于任意方向的位置,并具有防碰撞能力。同时可自动进行位置修正,确保定位精度不受环境影响。

3、多点测量功能

多点测量功能,是针对室内定位技术而言:当多个定位器检测到同一个目标时,就可以在同一时间内进行多次测量,以确定目标在多个位置上的相对位置。多点测量功能包括:定位目标位置、测量人员数据变化、测量结果返回等,满足对人员状态的实时监控。

基于智能多点测量功能,使定位系统能对人或设备进行有效控制,避免了误报、错报及错误报等情况,确保了安全生产。煤矿井下人员定位系统最重要的是定位精度要达到100米~2米,如果超过这个范围就会产生一些影响。但只要能在规定的范围内就不会有问题,所以这个功能具有非常重要的意义。

所以说当人员定位系统出现故障后,相关操作人员也无法发现误报或不知情,从而使整个过程变得更加安全可靠。这不仅是对生产安全保障服务,也是对设备运行状态监控以及人员工作效率和质量管理的一种有效途径。

4、数据分析计算

对传感器数据进行处理,提取出实时位置信息,并进行分析计算,输出各类统计报表。其中,系统可对定位数据进行处理分析,并对实时位置进行建模,输出符合标准的人员位置图。通过对图中数据进行分类,建立多个数据库,可存储多个历史数据,为计算提供支持。在分析的基础上,可实现数据展示。

统计报表可用于分析实时三维人员的状态和分布等信息,同时也可以用于管理后台功能。可以对人员当前所处位置等情况进行分析统计和追溯查询等功能。同时结合矿井实际情况,实现信息融合和综合应用,为矿井安全生产提供可靠保障。对每个数据进行有效管理与分析。

5、预警提醒

当超过设定的时间范围,报警提醒可自动触发,同时,可在手机 APP中显示人员分布情况,及时提醒工作人员。通过该定位系统,矿井可以对人员作业行为进行实时监控、及时预警,保障矿工生命财产安全。高精度人员定位系统,为煤矿井下人员提供精确定位、安全管理的核心数据,实现对井下人员的精细化管理,使矿井安全生产实现高效、精准智能化,从而提高企业的管理水平,降低企业的生产成本,保障安全生产,实现安全生产;同时也能够提高矿井管理工作的信息化水平,促进行业向现代化转型发展。智慧矿山发展中的一部分,对于煤炭行业来说,无疑是一个巨大机遇:对人员定位精度要求更高的环境将提高我们工作效率;实现安全生产;为企业创造更大利润空间;并不断提高工作效率;从而提高矿山企业安全管理水平

6、报警显示

由于矿体的位置不稳定,因此对报警进行实时监控,当有人经过定位设备时,系统自动发送报警信息,提醒人员立即离开。当出现异常情况时,会在屏幕上实时显示人员位置,并发出语音提醒。同时,通过视频和图片进行远程警示。可实现人员定位操作在井下现场控制,在任何区域都能实现实时监控和报警提示。

7、报表生成及统计分析

基于 RTS定位系统可以生成井下人员位置统计报表,包括地理位置分析、人员定位精度分析、工作状态分析、人员位置分析、定位报警等。可根据实时定位数据,对井下人员数量、人员流动、紧急撤离等进行统计,并生成报表。报表格式采用 Java语言,满足多种报表格式要求,并支持自动绘制、导出与其他系统进行数据比对。为该数据库的主要构成,其中存储了工作人员在时间、位置、状态三个部分,具体见下:根据人员定位结果及分析,可生成相应的管理报表或实时报表等功能。