一种适用于矿井内的定位系统的制作方法

1.本申请属于定位领域，具体涉及一种适用于矿井内的定位系统。


背景技术：

2.全球卫星定位系统可以为户外用户提供高精度的定位服务，但由于受矿井下岩层等的阻挡，导致卫星信号快速衰减，无法满足井下覆盖要求。其次，井下环境复杂，特别是在工业生产环境中，无线电波受障碍物阻挡，发生反射、折射或散射，形成非视距（nlos,non
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line of sight）传播，严重影响定位精度。另外，井下生产环境布局和拓扑易受人为因素影响，导致声、光、电等传播发生变化，从而降低基于特征匹配原理的定位技术性能。
3.随着当前物联网技术的不断进步，特别是北斗、gps等定位卫星技术的进步，室外定位已经成熟，辅助以agps定位可定位精度在1m以内，但井下定位因岩层遮挡等因素，北斗、gps等室外定位技术难以在井下应用。
4.特别是在矿井等电磁辐射强，定位技术难以实现的领域，亟待解决。另外，有线通信在发生爆炸等事故时容易被切断，无线通信，容易受电磁影响，通信距离短。


技术实现要素：

5.为了解决以上问题，本发明提出了一种基于5g通信技术，融合蓝牙通信与lora扩频通信技术的井下定位系统。此种技术利用lora传输距离远、穿透能力强的特性以及蓝牙ibeacon功耗及成本低的特点，发明了一种低施工，高精度的井下定位系统。
6.为了实现上述目的，本申请采取的技术方案如下：
7.一种适用于矿井内的定位系统，所述包括beacon基站，终端设备、lora基站、交换机以及云服务器构成。
8.所述beacon基站不断向四周发送蓝牙信号，含相同的uuid，一个区域内有多个相同uuid时，可附带其他信息以区分。
9.所述终端设备主要完成传感数据采集、设备管理以及 lora 数据通信等功能；
10.所述终端设备包括cpu 处理单元、lora 通信单元、传感器采集单元、蓝牙通信单元、电源，sos按钮。
11.所述cpu 处理单元采用 nordic 公司的 nrf52832 实现，主要完成蓝牙数据采集和协议栈的处理功能。
12.所述lora 通信单元主要采用 semtech 公司的 sx1278 射频芯片实现 lora 数据的传输
13.所述传感器采集单元，可为环境辐射量采集模块；
14.优选的，所述传感器单元，可为身体体征采集模块；
15.所述蓝牙通信单元通过蓝牙通信与beacon基站相连，获取beacon基站发送的信息。
16.所述电源为可充电锂电池。
17.所述sos按钮，可发送sos信息。
18.所述lora基站设备主要完成多通道 lora 数据收发处理和网关功能；
19.所述lora基站采用防爆本安电源；
20.服务器主要完成信息保存，信息呈现等功能，通过三点定位算法、采用rssi方式计算出用户位置并实时保存到数据库中。
21.所述beacon基站通过蓝牙通信与终端设备相连；
22.所述终端设备通过lora扩频通信与lora基站相连；
23.lora基站通过交换机转换成5g信号与云服务器相连；
24.beacon基站布设在井下各个位置，每个位置的beacon基站将蓝牙信号传输到终端上，终端为井下工作人员佩戴，终端将信号传输至lora基站，多个lora基站通过多级串联，将信号实现远距离传输，最后经过交换机，通过5g通信传输至井上云服务器。在本系统中，利用beacon基站和终端之间通过蓝牙传输，为近距离小功率传输，且定位精确，而lora信号传输实现远距离传输，这样设计能够精确获知井下矿工的位置。
附图说明
25.图1为本申请所述定位系统的逻辑框图。
具体实施方式
26.结合图1
27.一种适用于矿井内的定位系统，所述包括beacon基站，终端设备、lora基站、交换机以及云服务器构成。
28.所述beacon基站不断向四周发送蓝牙信号，含相同的uuid，一个区域内有多个相同uuid时，可附带其他信息以区分。
29.所述终端设备主要完成传感数据采集、设备管理以及 lora 数据通信等功能；
30.所述终端设备包括cpu 处理单元、lora 通信单元、传感器采集单元、蓝牙通信单元、电源，sos按钮。
31.所述cpu 处理单元采用 nordic 公司的 nrf52832 实现，主要完成蓝牙数据采集和协议栈的处理功能。
32.所述lora 通信单元主要采用 semtech 公司的 sx1278 射频芯片实现 lora 数据的传输
33.所述传感器采集单元，可为环境辐射量采集模块；
34.优选的，所述传感器单元，可为身体体征采集模块；
35.所述蓝牙通信单元通过蓝牙通信与beacon基站相连，获取beacon基站发送的信息。
36.所述电源为可充电锂电池。
37.所述sos按钮，可发送sos信息。
38.所述lora基站设备主要完成多通道 lora 数据收发处理和网关功能；
39.所述lora基站采用防爆本安电源；
40.服务器主要完成信息保存，信息呈现等功能，通过三点定位算法、采用rssi方式计
算出用户位置并实时保存到数据库中。
41.所述beacon基站通过蓝牙通信与终端设备相连；
42.所述终端设备通过lora扩频通信与lora基站相连；
43.lora基站通过交换机转换成5g信号与云服务器相连；
44.beacon基站布设在井下各个位置，每个位置的beacon基站将蓝牙信号传输到终端上，终端为井下工作人员佩戴，终端将信号传输至lora基站，多个lora基站通过多级串联，将信号实现远距离传输，最后经过交换机，通过5g通信传输至井上云服务器。在本系统中，利用beacon基站和终端之间通过蓝牙传输，为近距离小功率传输，且定位精确，而lora信号传输实现远距离传输，这样设计能够精确获知井下矿工的位置。
45.对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
46.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。


技术特征：
1.一种适用于矿井内的定位系统，其特征在于，包括beacon基站，所述的beacon基站通讯连接终端设备，终端设备通讯连接lora基站，lora基站通讯连接交换机，交换机通讯连接云服务器。2.如权利要求1所述的适用于矿井内的定位系统，其特征在于，所述beacon基站用于不断向四周发送蓝牙信号；所述终端设备用于传感数据采集、设备管理以及 lora 数据通信。3.如权利要求1所述的适用于矿井内的定位系统，其特征在于，所述终端设备包括cpu 处理单元、lora 通信单元、传感器采集单元、蓝牙通信单元、电源，sos按钮；所述cpu 处理单元采用 nordic 公司的 nrf52832 实现；所述lora 通信单元主要采用 semtech 公司的 sx1278 射频芯片实现 lora 数据的传输。4.如权利要求3所述的适用于矿井内的定位系统，其特征在于，所述传感器采集单元，为环境辐射量采集模块；或为身体体征采集模块。5.如权利要求3所述的适用于矿井内的定位系统，其特征在于，所述蓝牙通信单元通过蓝牙通信与beacon基站相连。6.如权利要求1所述的适用于矿井内的定位系统，其特征在于，所述lora基站完成多通道 lora 数据收发处理和网关功能。7.如权利要求1所述的适用于矿井内的定位系统，其特征在于，所述beacon基站通过蓝牙通信与终端设备相连；所述终端设备通过lora扩频通信与lora基站相连；lora基站通过交换机转换成5g信号与云服务器相连。8.如权利要求1所述的适用于矿井内的定位系统，其特征在于，所述lora基站采用防爆本安电源。

技术总结
本申请涉及一种适用于矿井内的定位系统，包括Beacon基站，所述的Beacon基站通讯连接终端设备，终端设备通讯连接LoRa基站，LoRa基站通讯连接交换机，交换机通讯连接云服务器。在本系统中，利用Beacon基站和终端之间通过蓝牙传输，为近距离小功率传输，且定位精确，而LoRa信号传输实现远距离传输，这样设计能够精确获知井下矿工的位置。知井下矿工的位置。知井下矿工的位置。


技术研发人员：李俊 杨敏 刘浩 朱再胜 魏然 石现峰
受保护的技术使用者：济南星丰机电科技有限公司
技术研发日：2021.01.29
技术公布日：2021/9/14