煤矿井下机车定位系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种煤矿井下机车定位系统。
【背景技术】
[0002] 矿井坑道、隧道伴随掘进面的不断拓展，会变得纵横交错，同时，井下通讯信号衰 减较大，难以全面覆盖；作业人员班次多，流动性大，车辆的位置、数量信息实时发生变化， 地面人员虽然对井下信息通过监控进行观察，但位置信息不直观，在应对井下突发性事故 中，难以及时获取事故段的车辆及人员具体位置信息，对实施应急预案，开展及时救援带来 不便，往往造成救援时间的浪费。 【实用新型内容】
[0003] 本实用新型的一个目的是如何充分利用煤矿井下设施，用较少投入，解决井下流 动性的车辆目标定位的技术问题。
[0004] 为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：
[0005] -种煤矿井下机车定位系统，它包括在煤矿井口设有漏泄电缆数字接收基站，沿 漏泄电缆依次连接多个中继器，相对应的在各个中继器上分别连接定频无线发射器，定位 接收终端接收定频无线发射器信号并通过数字发射台经漏泄电缆与数字接收基站通讯，所 述数字接收基站与解码器连接，解码器与地上服务器连接。
[0006] 所述定位接收终端包括与微控制器输出端口连接天线调谐器，所述天线调谐器与 功率放大器、一次初级滤波器、带通滤波电路、峰值检波器、微控制器输入端口依次连接；微 控制器还通过数字发射台经漏泄电缆与数字接收基站通讯。
[0007] 所述天线调谐器包括可调电感L1，所述L1与可调电容C4 一端连接构成串联支路， 该串联支路与定位接收终端天线并联，所述L1与C4的调节端通过射极跟随器与微控制器 输出端口连接，所述电容C4另一端与功率放大器连接，所述带通滤波电路包括一端与一次 初级滤波器连接的电容C7,所述电容C7另一端通过多路模拟开关的第一开关与电容C5和 电感T1的并联支路一端连接，所述C7另一端还与C8 -端连接，所述C8另一端与峰值检波 器连接，还通过多路模拟开关的第二开关与电容C6和电感T2的并联支路一端连接，所述C5 和T1并联支路、C6和T2并联支路的另一端共电源地连接；所述多路模拟开关与微控制器 连接。
[0008] 所述峰值检波器包括与带通滤波电路连接的二极管D1正极，所述D1负极与电容 C1 一端、电阻R1 -端连接，所述R1另一端与电阻R2、电容C2 -端连接，所述C2 -端还与 运算放大器AR1负输入端连接，所述AR1正输入端与可调电阻R3调节端连接，所述R3 -端 与R2，C1、C2另一端共电源地连接，所述R3另一端与电阻R4-端连接，所述R4另一端与电 源VCC连接，所述AR1输出端与电阻R5 -端连接，电阻R5另一端与电容C3、R6 -端连接； R6 -端还与运算放大器AR2负输入端连接，AR2正输入端与可调电阻R7调节端连接，R7 - 端与所述R6另一端，C3另一端共电源地连接，所述R7另一端与电阻R8 -端连接，所述R8 另一端与电源VCC连接，所述AR2输出端与微处理器连接。
[0009] 所述定频无线发射器包括振荡频率及功率调节电路，所述振荡频率及功率调节电 路包括电感L2,所述L2 -端与电容C10连接，所述C10另一端与电容C11 一端串联，所述 C11另一端与电感L2另一端连接并与9伏电源连接，所述C10另一端与电阻R10 -端连接， 所述R10 -端还与NPN三极管Q1基极连接，R10另一端与电源3. 3伏连接，还与电阻R11 - 端连接，所述Rl 1另一端与电容C9 一端连接，所述C9 一端还与NPN三极管Q2基极连接，所 述三极管Q2集电极与L2 -端连接，三极管Q2发射极与三极管Q1的发射极连接，所述三极 管Q1的集电极与电阻R9 -端连接，R9另一端与9伏电源连接，三极管Q1的集电极还与电 阻R12的一端连接，R12的另一端和R13的一端以及运算放大器AR3的正输入端连接，R13 的另一端与R15的一端连接，R15的另一端与电感L5 -端以及电容C16 -端连接，运算放 大器AR3的输出端与电感L3、L4、电容C13 -端连接，电感L3另一端与电阻R14 -端、电容 C12 -端连接，电感L4的另一端与电容C14 一端连接，电容C14另一端与电容C15、电感L5 另一端以及可变电容C21 -端、二极管D2正极连接，二极管D2负极与电感L6 -端、电容 C17 -端连接，电感L6另一端与二极管D3正极连接，所述C17另一端与电容C18 -端以及 电感L7 -端连接，L7另一端与L8 -端、C19 一端连接，L8另一端与发射器天线以及电容 C20 -端连接，所述电容C20、C19、C18,二极管D3负极、可变电容C21另一端、C15另一端、 电容C13另一端、电阻R14另一端、电容C12另一端、运算放大器AR3负输入端、C9另一端、 电容C16另一端与9伏或3. 3伏电源地共地连接。
[0010] 所述解码器中包括设有的DSP芯片以及与所述DSP芯片连接的数据缓冲存储器。
[0011] 本实用新型的工作原理，现有矿井下定位系统多采用以太网络以及ZIGBEE接入 节点相结合模式，往往需要单独布设相应的硬件配置，本实用新型挖掘井下漏泄电缆通讯 系统的潜力，利用漏泄电缆中继器的电源，为定频无线发射器提供工作电源，形成定位系统 的网络组成部分，利用无线发射终端中心所处位置场强为P逐渐衰减，则距离无线发射终 端中心x处位于移动目标上的定位接收终端感应的场强符合一定的衰减比例，通过计算并 结合中继器设置间距获得井下移动目标距离井口位置，对实施应急预案，开展及时救援通 过依据。
[0012] 同时，定位接收终端经井下的漏泄电缆数字发射台与数字接收基站通讯，仍然能 够完成移动目标上无线发射装置与井上进行通讯。
[0013] 在满足井下低照度、防爆、防尘、防磁性的作业要求前提下，定位接收终端微处理 器接收定频无线发射器发射的无线定频信号，微处理器控制电平信号经天线调谐器调谐， 再经功率放大器、一次滤波器、带通滤波电路送至峰值检波器，检波器检波获得磁场强度电 压信号H n送人微处理器进行处理。
[0014] 定位接收终端设计成定位手持终端模式。根据采样后数字化的磁场强度正比电压 信号Hn，运用公式x n= k/Hn，计算\即终端距离定位中继器的距离，结合中继器设置间距获 得井下移动目标距离井口位置。
[0015] 在定位接收终端防掉电存储器存放2个关键数据：n :最近测量时的定位中继器在 定位线路上的编号，fn:最近测量时的定位中继器的发射频率。
[0016] 相比定位接收终端，作为信号源的定频无线发射器，利用漏泄电缆中继器中为其 提供可靠的工作电源，自身LC振荡电路产生振荡频率为f n的振荡信号源，经正反馈电路对 输出进行反馈调整，再经射频功率放大器放大，放大器负反馈电路，使发射天线输出信号 功率恒定。通常情况下，定位接收终端随机车可靠移动，满足定位接收终端对4的搜索和 接收。
[0017] 本实用新型有益效果
[0018] 本实用新型以漏泄电缆通讯系统中继器作为基础依托，定频无线发射器恒定功率 输出，使处于其功率覆盖范围内的定位接收终端接收射频信号大小与位置关系计算得以保 障，定位精度可达1米，且随着对频率f n親合磁场强度Hn的采样精度的提高，还可将定位精 度进一步提高至1米以内；而且中继器位置固定，定位距离有唯一具体的参照物，每次定位 仅依靠中继器编号n为基准，并不根据前次定位接收终端与井口距离进行距离累加得到定 位接收终端当前位置距离井口的长度，如此，则每次计算定位接收终端距离井口位置都是 相对独立的，从而有效避免计算的误差累积，有效提尚定位精度；
[0019] 本实用新型提高定位方法判断效率，定位接收终端随机车移动，对是否位于某个 定位中继器跟前，或者在该定位中继器左侧或右侧综合考虑，在三至四步运行中即可实现 对机车定位，减少判断嵌套数量，有效提高数据处理能力，程序执行效率较其他方法高，满 足定位需求。
[0020] 本实用新型结构简单，功能完备，优化了算法，在现有煤矿井下监控网