CN112627898A - 一种矿山安全用井下人员定位*** - Google Patents

一种矿山安全用井下人员定位*** Download PDF

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李明
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Lanzhou Resources and Environment Voc Tech College
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    • E21F17/18—Special adaptations of signalling or alarm devices
    • G—PHYSICS
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    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
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Abstract

本发明公开了一种矿山安全用井下人员定位***，包括手环、配置在手环内的地磁传感器、三维姿态传感器以及与手环实现无线通讯的智能控制终端，所述智能控制终端用于根据接收到的三维姿态传感器所采集到的数据驱动对应的人物模型在构建的矿井三维模型中运动，根据地磁传感器及三维姿态传感器所采集到的数据推算出井下人员所在的位置，实现井下人员分布和人员数量的精确计量，同时在发生意外通讯中断时，通过脚本回放的方式可以实现某个时间点人物模型所在位置的获取，缩小了搜救的范围；基于矿井的设计图纸构建矿井三维模型，根据接收到的三维姿态传感器所采集到的数据驱动对应的人物模型在构建的矿井三维模型中运动，实现矿井人员位置可视化。

Description

一种矿山安全用井下人员定位***
技术领域
本发明涉及矿山安全技术领域，具体为一种矿山安全用井下人员定位***。
背景技术
随着国家对煤矿安全生产工作的日益重视，煤矿生产企业的惯例要求也随之提高，目前，在煤矿井下普遍存在入井人员管理困难的问题，尤其是采煤工作面，人员进出矿井时间不固定、不集中、分散性极大，给矿井准确掌握出入矿井人员情况造成极大的困难，导致了井上井下的信息难以及时准确的得到上传下达，井上人员难以及时掌握井下人员的动态分布及作业情况，一旦发生事故，无法对矿井施工人员的分布和人员数量提出准确的数据，无法有效、有针对性的对矿井人员的抢救提供帮助。
发明内容
本发明的目的在于提供一种矿山安全用井下人员定位***，实现井下人员分布和人员数量的精确计量。
为了解决上述技术问题，本发明一种矿山安全用井下人员定位***包括手环、配置在手环内的地磁传感器、三维姿态传感器以及与手环实现无线通讯的智能控制终端，所述智能控制终端用于根据接收到的三维姿态传感器所采集到的数据驱动对应的人物模型在构建的矿井三维模型中运动，同时根据地磁传感器及三维姿态传感器所采集到的数据推算出井下人员所在的位置。
进一步的，所述智能控制终端根据矿井的设计图纸构建矿井三维模型。
进一步的，所述智能控制终端通过地磁定位模型根据所采集到的地磁信号进行井下人员当前所在区域内的地磁路径数据的获取，得到井下人员的大致位置信息。
进一步的，所述智能控制终端根据三维姿态传感器所采集到的井下人员的运动方向数据以及加速度数据实现井下人员大致位置的推算，得到井下人员的大致位置信息。
进一步的，所述智能控制终端通过欧氏距离求出两个大致位置信息的相似度，得到定位结果的得分，然后利用自适应的得分融合算法对得到的大致位置信息在得分层次进行融合，求出该用户最终的得分，输出井下人员所在位置数据。
进一步的，自适应的得分融合算法公式为:
Figure 795279DEST_PATH_IMAGE001
;
其中，
Figure 634666DEST_PATH_IMAGE002
表示地磁定位的得分，
Figure 454854DEST_PATH_IMAGE003
表示三维姿态传感器定位的得分，
Figure 791027DEST_PATH_IMAGE004
。
进一步的，所述的α和β采用自适应的取值方法，公式如下：
Figure 405679DEST_PATH_IMAGE005
；
Figure 532029DEST_PATH_IMAGE006
。
进一步的，还包括一脚本录制模块，用于以脚本录制的方式进行人物模型运动过程的记录，通过脚本回放的方式可以实现某个时间点人物模型所在位置的获取。
本发明的有益效果是：包括手环、配置在手环内的地磁传感器、三维姿态传感器以及与手环实现无线通讯的智能控制终端，所述智能控制终端用于根据接收到的三维姿态传感器所采集到的数据驱动对应的人物模型在构建的矿井三维模型中运动，同时根据地磁传感器及三维姿态传感器所采集到的数据推算出井下人员所在的位置，实现井下人员分布和人员数量的精确计量，同时在发生意外通讯中断时，通过脚本回放的方式可以实现某个时间点人物模型所在位置的获取，从而大大缩小了搜救的范围；基于矿井的设计图纸构建矿井三维模型，根据接收到的三维姿态传感器所采集到的数据驱动对应的人物模型在构建的矿井三维模型中运动，实现了矿井人员位置的可视化。
附图说明
图1为本发明***组成图。
具体实施方式
如图1所示，本发明一种矿山安全用井下人员定位***包括有手环、配置在手环内的地磁传感器、三维姿态传感器以及与手环实现无线通讯的智能控制终端，手环内配置为地磁传感器、三维姿态传感器和无线通讯模块供电的锂电池，所述智能控制终端内的三维模型构建模块根据矿井的设计图纸构建矿井三维模型，人物模型驱动模块根据接收到的三维姿态传感器所采集到的数据驱动对应的人物模型在构建的矿井三维模型中运动，同时根据地磁传感器及三维姿态传感器所采集到的数据推算出井下人员所在的位置。
本实施例中，所述智能控制终端内的地磁定位模块通过地磁定位模型根据所采集到的地磁信号进行井下人员当前所在区域内的地磁路径数据的获取，得到井下人员的大致位置信息；所述智能控制终端内的姿态定位模块根据三维姿态传感器所采集到的井下人员的运动方向数据以及加速度数据实现井下人员大致位置的推算，得到井下人员的大致位置信息。
本实施例中，所述智能控制终端内的自适应得分融合模块通过欧氏距离求出两个大致位置信息的相似度，得到定位结果的得分，然后利用自适应的得分融合算法对得到的大致位置信息在得分层次进行融合，求出该用户最终的得分，输出井下人员所在位置数据。自适应的得分融合算法公式如下：
Figure 421488DEST_PATH_IMAGE001
（1）；
其中，
Figure 549849DEST_PATH_IMAGE002
表示地磁定位的得分，
Figure 397720DEST_PATH_IMAGE003
表示三维姿态传感器定位的得分，
Figure 995054DEST_PATH_IMAGE004
。
所述和采用自适应的取值方案，公式如（2）和（3）所示：
Figure 707445DEST_PATH_IMAGE005
（2）；
Figure 441046DEST_PATH_IMAGE006
（3）。
所述智能控制终端内载一脚本录制模块，用于以脚本录制的方式进行人物模型运动过程的记录，在发生意外通讯中断时，通过脚本回放的方式可以实现某个时间点人物模型所在位置的获取，从而大大缩小了搜救的范围。
以上实施方式将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种矿山安全用井下人员定位***，其特征在于：包括手环、配置在手环内的地磁传感器、三维姿态传感器以及与手环实现无线通讯的智能控制终端，所述智能控制终端用于根据接收到的三维姿态传感器所采集到的数据驱动对应的人物模型在构建的矿井三维模型中运动，同时根据地磁传感器及三维姿态传感器所采集到的数据推算出井下人员所在的位置。
2.根据权利要求1所述的一种矿山安全用井下人员定位***，其特征在于：所述智能控制终端根据矿井的设计图纸构建矿井三维模型。
3.根据权利要求1所述的一种矿山安全用井下人员定位***，其特征在于：所述智能控制终端通过地磁定位模型根据所采集到的地磁信号进行井下人员当前所在区域内的地磁路径数据的获取，得到井下人员的大致位置信息。
4.根据权利要求1所述的一种矿山安全用井下人员定位***，其特征在于：所述智能控制终端根据三维姿态传感器所采集到的井下人员的运动方向数据以及加速度数据实现井下人员大致位置的推算，得到井下人员的大致位置信息。
5.根据权利要求1所述的一种矿山安全用井下人员定位***，其特征在于：所述智能控制终端通过欧氏距离求出两个大致位置信息的相似度，得到定位结果的得分，然后利用自适应的得分融合算法对得到的大致位置信息在得分层次进行融合，求出该用户最终的得分，输出井下人员所在位置数据。
6.根据权利要求5所述的一种矿山安全用井下人员定位***，其特征在于：自适应的得分融合算法公式为:
Figure 832669DEST_PATH_IMAGE001
;
其中，
Figure 601036DEST_PATH_IMAGE002
表示地磁定位的得分，
Figure 954656DEST_PATH_IMAGE003
表示三维姿态传感器定位的得分，
Figure 362635DEST_PATH_IMAGE004
。
7.根据权利要求6所述的一种矿山安全用井下人员定位***，其特征在于：所述的α和β采用自适应的取值方法，公式如下：
Figure 92694DEST_PATH_IMAGE005
；
Figure 417365DEST_PATH_IMAGE006
。
8.根据权利要求1所述的一种矿山安全用井下人员定位***，其特征在于：还包括一脚本录制模块，用于以脚本录制的方式进行人物模型运动过程的记录，通过脚本回放的方式可以实现某个时间点人物模型所在位置的获取。
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