专利名称：人员定位监测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及隧道安全监测技术领域，具体说是一种基于Zigbee无线定位技术用于隧道或井下人员定位的人员定位监测装置。
背景技术：
近年来，随着各种井下、隧道工程建设的扩大，一些安全事故屡有发生。事故发生后，救援人员首先遇到的困难是信息的有效获取(比如受困人员数量及位置信息等)，从而给救援工作的开展增加了不少难度。为了在事故发生后迅速找到失踪人员的位置，国内一些企业也陆续开始了隧道人员定位与管理系统的研究与开发，但这些系统基本上采取RFID射频标签技术。即在矿井进口处以及一些关键通道入口处使用射频卡读写系统来实现对下井人员的登记记录，从而进行跟踪定位。但这只是实现了人员的粗定位，即只是将人员定位在一定的范围内，而没有把人员定位在一个具体的位置点上，因此，不能实现人员的实时跟踪和定位。
实用新型内容为了解决上述问题，本实用新型提供一种定位精度更高的隧道或井下人员定位的人员定位监测装置。为了实现上述目的，本实用新型所采取的技术方案如下一种人员定位监测装置，该装置包括配置于工人身上的Zigbee无线定位终端、与所述Zigbee无线定位终端设备进行无线通信连接的Zigbee无线通信定位协调器、以及通过SPI总线与所述Zigbee无线通信定位协调器进行通信连接的微处理器。所述人员定位监测装置，在所述微处理器上还连接有一数据存储单元。所述人员定位监测装置，在所述微处理器上还连接有一 IXD显示单元。所述人员定位监测装置，在所述微处理器上还连接有一 CAN通信单元。所述人员定位监测装置，在所述微处理器上还连接有一传感器接口单元。所述人员定位监测装置，所述Zigbee无线定位终端包括天线单元、与所述天线单元连接的Zigbee定位芯片、以及与所述Zigbee定位芯片连接的仿真与下载接口和时钟单兀。Zigbee在中国被译为"紫蜂"，它与蓝牙相类似。它是一种新兴的短距离无线技术。Zigbee是IEEE 802. 15. 4协议的代名词。根据这个协议规定的技术是一种短距离、 低功耗的无线通信技术。这一名称来源于蜜蜂的八字舞，由于蜜蜂(bee)是靠飞翔和“嗡嗡”(zig)地抖动翅膀的“舞蹈”来与同伴传递花粉所在方位信息，也就是说蜜蜂依靠这样的方式构成了群体中的通信网络。其特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率、 低成本。主要适合用于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备。简而言之，ZigBee就是一种便宜的，低功耗的近距离无线组网通讯技术。本实用新型使用时，其ZigBee无线定位终端可以固定在人员身上或嵌在头盔里，
3Zigbee无线通信定位协调器实时接收ZigBee无线定位终端发出的无线信号，从而对施工人员进行实时定位和身份识别，同时可以通过微处理器上的通信单元将数据信息实时的传输到地面计算机。因此，通过本实用新型可以实现对隧道施工人员的实时跟踪和定位，消除地面管理人员对隧道作业人员的视野盲区，随时清楚掌握每位作业人员的位置及活动轨迹。一旦发生事故，可以立即从监控计算机上查询事故现场的人员位置分布情况、被困人员数量以及具体位置等信息，为救援工作提供科学依据。本实用新型布点灵活、费用低、易于实现自动化。主要指标包括数据传输速率1200 115200bit/s ；网络容量每个装置最多可支持255个定位节点；覆盖范围有效覆盖范围1 100米之间，具体依据实际发射功率的大小和各种不同的应用模式而定；定位精度5 20米(根据不同地形而定)；工作频段:2.4GHz ；该装置可以广泛应用于矿井、隧道等井下作业人员的定位、跟踪及监测，消除地面管理人员对隧道作业人员的视野盲区，随时清楚掌握每位作业人员的位置及活动轨迹，减少降低灾害造成的损失。
此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分， 并不构成对本实用新型的不当限定，在附图中图1是本实用新型核心处理板(Zigbee无线通信定位协调器+微处理器单元)的原理框图；图2是本实用新型Zigbee无线定位终端。图中1、传感器接口单元3、MCU微处理器5、Zigbee定位协调器7、CAN通信单元9、LCD显示单元11、I2C串行通信接13、天线接15、时钟17、电池
具体实施方式
下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本实用新型，在此本实用新型的示意性实施例以及说明用来解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。实施例1
2、第一 SPI串行总线接口 4、第二 SPl串行总线接口 6、天线
8、异步串行通信接UART 10、数据存储单元 12、Zigbee定位芯片 14、天线单元 16、仿真下载接口[0037]本实例公开了一种优选的方案，该人员定位监测主要包括Zigbee无线定位终端、 Zigbee无线通信定位协调器、MCU微处理器。如图1所示，在MCU微处理器3上连接有传感器接口单元1、CAN通信单元7、数据存储单元10、IXD显示单元9。传感器接口单元1可同时有10路的模拟传感器信号输入， 包括温度、湿度、压力、瓦斯浓度和有害气体传感器，采用TI公司的12位模数转换ADC芯片 TLC2543作为传感器模拟量到数字量的变换，芯片可以在IOOWiz的频率范围内提供12位的采样位数。传感器接口单元1中的模数转换芯片TLC2543与MCU微处理器3通过SPI串行通信接口 2连接，占用微处理器的PI. 0/P1. 1/P1. 2/P1. 3四个引脚。微处理器3选用的宏晶公司的STC12LE5410AD单片机，微处理器的PI. 4/P1. 5P1. 6/P1. 7引脚分别是片选信号、 主机输出从机输入、主机输入从机输出和时钟信号，与ZigBee协调器5的SPI串行通信接口 4连接，该部分电路完成了微处理器与ZigBee网络的通信。ZigBee协调器5核心芯片为CC2430。与MCU微处理器的通信采用SPI接口 4,CC2430的Pl. 2/P1. 3/P1. 4/P1. 5引脚分别是片选、时钟、主机输入和主机输出引脚。由电阻、电感、电容组成一个RLC网络与天线 6进行阻抗匹配，电路需满足RF输入/输出匹配电阻50 Ω的要求，天线6可以选用2. 4Ghz 鞭状天线。微处理器3通过UART异步串行通信接口 8与CAN通信单元7连接，占用微处理器3的P3. 0/P3. 1两个引脚。CAN通信单元7采用广州致远公司的CSM100TTL/CAN协议转换模块，当传输速率1200bit/s时，可靠传输距离可达数公里。IXD液晶显示单元9采用 LCM12232汉字型液晶，是一种内置8192个16*16点汉字库和1 个16*8点ASCII字符集图形点阵液晶显示器。微处理器3的P3. 2/P3. 3两个引脚模拟I2C通信总线11与一片 256Kbit EEPROM串行电可擦除数据存储单元10连接，用来固化系统参数和存储数据。如图2所示，Zigbee无线定位终端包括Zigbee定位芯片12、天线单元14、时钟15、 仿真下载接口 16、电池17。Zigbee定位芯片12采用TI公司的CCM31，内含一个无线定位跟踪引擎用于节点定位。Zigbee定位芯片12的34、35引脚为天线接口 13，两个电感(容量大小8. 2nH/22nH)和一个PCB线路微波传输线组成板间天线14，电路需满足RF输入/输出匹配电阻50 Ω的要求，工作频率在2. 4Ghz0时钟15选用32Mhz的晶体，与Zigbee定位芯片12的19、21引脚连接。仿真下载接口 16与Zigbee定位芯片12的45、46引脚相连， 用于程序下载和仿真。电池17为2节1. 5V干电池用于系统供电。本实用新型主要包括ZigBee无线通信定位协调器、数据传输和定位单元，其中 ZigBee协调器嵌在微处理器主板上，通过SPI总线与微处理器通信；ZigBee定位终端可以固定在人员身上或嵌在头盔里，协调器实时接收终端发出的无线信号，从而对施工人员进行实时定位和身份识别，同时可以通过微处理器上的通信单元将数据信息实时的传输到地面计算机，对矿井、隧道等井下作业人员的进行定位、跟踪及监测，以上对本实用新型实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本实用新型实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型实施例，在具体实施方式
以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。
权利要求1.一种人员定位监测装置，其特征在于该装置包括 配置于工人身上的Zigbee无线定位终端；与所述Zigbee无线定位终端设备进行无线通信连接的Zigbee无线通信定位协调器；以及通过SPI总线与所述Zigbee无线通信定位协调器进行通信连接的微处理器。
2.根据权利要求1所述的人员定位监测装置，其特征在于 在所述微处理器上还连接有一数据存储单元。
3.根据权利要求1所述的人员定位监测装置，其特征在于 在所述微处理器上还连接有一 IXD显示单元。
4.根据权利要求1所述的人员定位监测装置，其特征在于 在所述微处理器上还连接有一 CAN通信单元。
5.根据权利要求1所述的人员定位监测装置，其特征在于 在所述微处理器上还连接有一传感器接口单元。
6.根据权利要求1所述的人员定位监测装置，其特征在于所述Zigbee无线定位终端包括天线单元、与所述天线单元连接的Zigbee定位芯片、以及与所述Zigbee定位芯片连接的仿真与下载接口和时钟单元。
专利摘要本实用新型涉及隧道安全监测技术领域，具体说是一种人员定位监测装置。该装置包括配置于工人身上的Zigbee无线定位终端、与所述Zigbee无线定位终端设备进行无线通信连接的Zigbee无线通信定位协调器、以及通过SPI总线与所述Zigbee无线通信定位协调器进行通信连接的微处理器。本实用新型不仅仅可以准确对矿井、隧道等井下作业人员的进行定位、跟踪及监测，以消除地面管理人员对隧道作业人员的视野盲区，随时清楚掌握每位作业人员的位置及活动轨迹，减少降低灾害造成的损失。而且，本实用新型布点更加灵活、费用更低，易于实现自动化。
文档编号H04W84/18GK202019453SQ201120052439
公开日2011年10月26日 申请日期2011年3月2日 优先权日2011年3月2日
发明者陶杰 申请人:北京嘉孚科技有限公司