一种煤矿井下人员接近防护及管理系统的制作方法

本发明涉及人员接近防护及管理系统，具体为一种适应井下使用的人员接近防护及管理系统。

背景技术：

1、目前，在煤矿生产中，安全问题日益突出，随着我国的经济发展，煤矿产量也随之成倍提升，这意味着井下生产越来越依赖大型化，专业化的重型机械装备如大型掘进机以及大型液压支架，目前，在煤矿生产中过程中，这些重型机械装备在工作时，一定区域内是严格禁止人进入的，但是仅靠规章制度难以完全确保生产的安全，需要人员定位系统实施监控井下人员位置，人员定位系统是依赖于uwb技术（超宽带无线载波通讯技术）实现的一种可以对一定区域内实施定位的系统，但现有的井下人员定位系统存在定位频率不足，时延大，易受井下恶劣条件影响定位不够精确，功能单一难以与设备联动且缺乏管理系统不便于用户改进管理，覆盖范围不足且不能独立工作导致系统实施费用高昂的问题。

2、所以，如何设计一种能够解决上述问题的人员接近防护及管理系统，成为当前需要解决的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种人员接近防护及管理系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种井下人员接近防护及管理系统，包括网络连接的系统控制服务器，网络连接的人员定位及预警服务器和本质安全型人员定位标识卡，所述系统控制服务器中设置有用户信息管理模块，定位报警服务器管理模块，人员标识卡轨迹查询模块，人员标识卡信息管理模块，数据传输模块，所述的本质安全型人员定位及报警服务器包括控制模块，人员标识卡定位解算模块，数据传输模块，人员接近预警判断模块，所述本质安全型人员定位标识卡内置有uwb数据发送模块。

3、其中，所述用户信息管理模块：用来管理系统的管理人员和操作人员以及维护人员。

4、所述人员标识卡信息管理模块：用来管理标识卡与用户所使用的本质安全型人员定位标识卡所对应的相关信息和数据。

5、所述定位报警服务器管理模块：用来管理人员定位及预警服务器的配置信息，可以对人员定位及预警服务器进行远程可视化配置报警边界以及解析坐标系，以适应系统在不同场景的使用需求。

6、所述人员标识卡轨迹查询模块：用来保存人员标识卡的定位数据信息和越界报警信息，可以对某一时间段内的数据以行动轨迹的形式复现。

7、所述数据传输模块：用于实现系统控制服务器与本质安全型人员定位及报警服务器间的数据交互。

8、所述控制模块：用于处理多本质安全型人员定位及报警服务器之间的协调问题。

9、所述人员标识卡定位解算模块：用于本质安全型人员定位及报警服务器对接收的本质安全型人员定位标识卡进行解算，将收到的信息根据设置的二维坐标系解算为二维坐标。

10、所述人员接近预警逻辑判断模块：本质安全型人员定位及报警服务器依据解算模块提供的数据以及配置的边界信息，依靠本身的算力完成判断标识卡是否越界和越界等级的判断。

11、所述数据传输模块（本质安全型人员定位及报警服务器）：用于人员定位报警服务器与系统控制服务器的网络数据交互功能，以及通过can协议与相关工业设备的数据交互。

12、所述uwb发射模块：用于向本质安全型人员定位及报警服务器发送通信定位数据。

13、根据上述技术方案：本质安全型人员定位及报警服务器，安装有三元信号接收装置和微处理器，单台设备即可独立完成对uwb信号的二维解算，生成目标坐标系下的二维坐标，理论上可以降低50%的设备部署密度。

14、根据上述技术方案：所述本质安全型人员定位及报警服务器，可以独立依靠本身的微处理器完成对于越界信息的判断，通过以太网向系统控制服务器发送定位及报警信息，通过can接口向设备或声光报警器发送报警信息。

15、根据上述技术方案：本质安全型人员定位及报警服务器所搭载的微处理器为arm架构处理器为核心的贴片芯片。

16、根据上述技术方案：系统控制服务器与本质安全型人员定位及报警服务器之间通过以太网进行连接。

17、根据上述技术方案：系统控制服务器具备存储功能和展示模块，可以对某一时间段内的历史定位数据生成轨迹信息并展示。

18、根据上述技术方案：系统控制服务器可通过网络连接对本质安全型人员定位及报警服务器进行远程可视化，图形化的初始化配置。

19、根据上述方案：所述本质安全型人员定位及报警服务器控制模块，采用分时复用策略，并通过4g调度机制解决电磁信号碰撞问题。

20、基于上述，本发明的有益效果是：使用该系统后，将本安型人员定位及报警服务器安装于井下，可以对本安型人员定位及报警服务器接收覆盖区域（不小于30米）内的人员进行高频次（10hz），精确定位（误差小于30cm），相关信息将通过人员定位及报警服务器的数据传输模块利用以太网传输给系统控制服务器用于展示和记录，便于生产企业数据管理和使用，同时管理人员可以在系统控制服务器端，远程设置本安型人员定位及报警服务器的报警条件参数，一旦佩戴本安型定位标识卡的人员进入报警区域，本安型人员定位服务器即可同时通过以太网将报警数据传输给系统控制服务器，同时通过can接口向声光报警器或井下大型设备发送报警信号，驱动报警提示人员离开或驱动设备停机，以保证人员安全。同时，因为本安型人员定位及报警服务器具备单台设备独立定位和报警的的功能，对一定区域实现全覆盖所需设备部署密度较之于传统人员定位系统理论上可以降低50%，大大降低部署成本，网络连接的系统控制服务器，可以灵活部署于现有设备中，进一步降低了生产使用成本。

技术特征：

1.一种应用于井下的人员接近防护和管理系统，包括网络连接的系统控制服务器，网络连接的人员定位及预警服务器和本质安全型人员定位标识卡，其特征在于，所述系统控制服务器中设置有用户信息管理模块，定位报警服务器管理模块，人员标识卡轨迹查询模块，人员标识卡信息管理模块，数据传输模块，所述的本质安全型人员定位及报警服务器包括控制模块，人员标识卡定位解算模块，数据传输模块，人员接近预警判断模块，所述本质安全型人员定位标识卡内置有uwb数据发送模块：

2.根据权利要求1所述的一种用于井下的人员接近及防护管理系统，其特征在于：其所述系统控制服务器可对本质安全型人员定位及报警服务器进行远程可视化，图形化的初始化配置。

3.根据权利要求1所述的一种用于井下的人员接近及防护管理系统，其特征在于：所述本质安全型人员定位及报警服务器，安装有三元信号接收装置和微处理器，可以单台设备独立完成对uwb信号的二维解算，生成目标坐标系下的二维坐标，理论上可以降低50%的部署密度。

4.根据权利要求1所述的一种用于井下的人员接近及防护管理系统，其特征在于：所述控制模块与系统控制服务器之间，利用数据传输模块，使用以太网进行连接。

5.根据权利要求4所述的一种用于井下的人员接近及防护管理系统，其特征在于：所述数据传输模块，提供1路rj45网口，一路can通信接口。

6.根据权利要求1所述的一种用于井下的人员接近及防护管理系统，其特征在于：所述本质安全型人员定位及报警服务器，可以独立依靠本身的微处理器完成对于越界信息的判断，通过以太网向系统控制服务器发送定位及报警信息，通过can接口向设备或声光报警器发送报警信息。

7.根据权利要求3，6所述的一种用于井下的人员接近及防护管理系统，其特征在于：其所述微处理器为arm架构处理器为核心的贴片芯片。

8.根据权利要求1所述的一种用于井下的人员接近及防护管理系统，其特征在于：系统控制服务器具备存储功能和展示模块，可以对某一时间段内的历史定位数据生成轨迹信息并展示。

9.根据权利要求1，6所述的一种用于井下的人员接近及防护管理系统，其特征在于：其展示模块和远程图形化可视化配置模块基于b/s架构，具备高灵活性和高可移植性。

10.根据权利要求1所述的一种用于井下的人员接近及防护管理系统，其特征在于：所述本质安全型人员定位及报警服务器控制模块，采用分时复用策略，并通过4g调度机制解决电磁信号碰撞问题。

技术总结
本发明公开了一种，可以适用于煤矿井下工作条件的人员接近防护及管理系统，包括：网络连接的系统控制服务器，网络连接的人员定位及预警服务器和本质安全型人员定位标识卡，本发明通过定位报警服务器管理模块实现对人员定位及报警管理服务器的设置，完成网络配置以及报警边界的设置以及解算坐标系的设置；本质安全型人员定位标识卡通过UWB技术对人员定位报警服务器发送定位信息，通过人员标识卡定位解算模块可以将本质安全型人员定位标识卡的位置信息解算为设定坐标系的二维平面坐标，人员接近预警逻辑判断模块通过该坐标与设置好的报警边界，即可完成对人员定位表示卡是否越界完成判断，并将相关信息通过数据传输模块传输给系统控制服务器与相关设备。系统控制服务器拥有数据存储和展示的功能，既能对实时的定位数据进行二维动态展示，也可以对历史数据进行查询并形成轨迹，便于企业用户进行相关的管理与治理。

技术研发人员：袁智,宋振铎,迟焕磊,曹琰,徐驿凡,吉家驿,张娜
受保护的技术使用者：中国煤矿机械装备有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13