CN200944591Y

CN200944591Y - 能够传输控制信号的跟踪定位***

Info

Publication number: CN200944591Y
Application number: CNU2006201233103U
Authority: CN
Inventors: 毛允德; 王宽喜; 初振云
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-08-03
Filing date: 2006-08-03
Publication date: 2007-09-05
Anticipated expiration: 2016-08-03

Abstract

本实用新型涉及一种井下跟踪定位装置，特别是一种能够传输控制信号的跟踪定位***。本实用新型通过所述网络控制器与所述分站收发装置相连接，所述分站收发装置中的无线通信单元和所述定位终端中的无线通信单元建立双向无线通信，不但能够对所述定位终端所处的位置进行实时定位和监控，还能够使所述定位终端与网络控制器之间实现双向通信，使井下作业的工作人员与通过网络控制器连接的地面指挥中心实现实时、有效的通信，减少或避免危险状况的发生，进一步保证井下作业的人员及财产安全。此外，通过所述定位终端中的语音接收单元和报警提示单元实现定位终端持有人与地面控制中心的实时通话，在事故的发生时的抢险救援中能够进一步发挥重要的作用。

Description

能够传输控制信号的跟踪定位***

技术领域

本实用新型涉及一种井下跟踪定位装置，特别是一种能够传输控制信号的跟踪定位***。

技术背景

煤矿安全救援一直是煤矿安全工作的重要问题，如何解决指挥中心对事故地区遇险人员的指令发送，以及遇险人员向指挥中心的呼救，是这类问题的核心所在。现有定位跟踪***，只能实现人员的基本定位，即仅通过定位终端向分站控制器发送信号，从而判断所述定位终端的位置，因此，不能实现通讯功能，更不能实现双向的语音通讯功能，而双向通讯功能恰恰是救护、救灾工作必需的功能。同时，现有的小灵通井下通讯造价太高，而且，泄露通讯不具有定位跟踪功能，因此对于矿井内的推广使用存在着局限性。

实用新型内容

本实用新型克服了上述缺点，提供了一种成本低、信号可靠的双向传输跟踪定位***。

本实用新型解决其技术问题所采取的技术方案是：包括网络控制器、多个分站收发装置和至少一个定位终端，所述分站收发装置中包括微处理器和分别与所述微处理器相连的总线接口、无线通信单元，所述定位终端包括相连的微处理器和无线通信单元，还包括与所述微处理器相连的报警提示单元或/和控制按键单元，所述报警提示单元用于播出从分站收发装置发来的控制信号，所述控制按键单元用于输入向所述分站收发装置发出的控制信号，所述网络控制器也包括总线接口，并与所述分站收发装置中的总线接口相连接，所述分站收发装置中的无线通信单元和所述定位终端中的无线通信单元建立双向无线通信。

所述定位终端还可包括与所述微处理器相连的语音接收单元。

所述分站收发装置中的无线通信单元和所述定位终端中的无线通信单元可为单工或双工射频收发器、红外收发器或蓝牙收发器。

所述网络控制器中的总线接口和所述分站收发装置中的总线接口可为CAN总线接口、485通讯接口或光电转换接口，并对应地通过CAN总线、485总线或光缆相连接。

所述报警提示单元可包括连接有扬声器的D/A转换器，所述D/A转换器与定位终端的所述微处理器相连。

所述语音接收单元可包括连接有麦克风的A/D转换器，所述A/D转换器与所述微处理器相连。

本实用新型通过所述网络控制器与所述分站收发装置相连接，所述分站收发装置中的无线通信单元和所述定位终端中的无线通信单元建立双向无线通信，不但能够对所述定位终端所处的位置进行实时定位和监控，还能够使所述定位终端与网络控制器之间实现单向或双向通信，使井下作业的工作人员与通过网络控制器连接的地面指挥中心实现实时、有效的通信，减少或避免危险状况的发生，进一步保证井下作业的人员及财产安全。此外，通过所述定位终端中的语音接收单元和报警提示单元实现定位终端持有人与地面控制中心的实时通话，在事故的发生时的抢险救援中能够进一步发挥重要的作用。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构框图

图2为本实用新型的中定位终端的电路原理图

具体实施方式

本实用新型的一种优选实施例，如图1中所示，网络控制器1包含有CAN总线接口11，并通过CAN总线11与包含有CAN总线接口21的多个分站收发装置2相连，所述分站接收装置2中，控制器22分别与CAN总线接口21和射频收发器23相连，所述定位终端3包括控制器31和分别与所述控制器31相连的控制按键单元32、射频收发器33、A/D转换器34和D/A转换器36，所述A/D转换器34还连接有麦克风35、所述D/A转换器36还连接有扬声器37。

所述定位终端如图2中所示，包括集成了射频信号处理、A/D转换功能的微处理器8051的嵌入式控制器U15(即图1中的控制器31)及其***电路，所述控制器U15还连接有一个EEPROM，射频天线RF与所述控制器U15相连，接收和发出射频信号。按钮S1、S2与所述控制器U15相连，可以根据需要设定控制和切换的功能。而A/D转换器34、麦克风35、D/A转换器36和扬声器37与微处理器连接实现的对讲电路是本领域的常规技术手段，这里不再赘述，图中也未标示。

所述控制器U15为nRF24E1芯片，并满足无线通话所需要的性能要求：

①内嵌10位A/D转换器，可用于音频采样和电池监控；

②2.4GHz或者其他频率的射频收发器，独特的ShockBurst通信方式；

③为D/A提供8位PWM输出。

所述A/D转换器是nRF24E1片内ADC的采样信号，在不够一个RF数据包之前，存储在内置微控制器8051中。采样数据满包后，8051一边存储下一个新的数据包，一边把已满的数据包转移到RF前端去。在ShockBurst通信方式下，每包为24个字节或3ms的音频采样信号。在没有音频信号输入的时候，只输出很短的状态信息。这样，既减少数据传输的任务，同时也减小***功耗。

射频通信连接必须能够保证双向都为64kb/s数据速率，并且要求这个连接是全双工的，即两个收发器能同时工作。由于ShockBurst特性，所有与协议相关的操作都由硬件来处理。虽然nRF24E1使用的是低速的8051微控制器，但无线传输速度可达到1Mb/s。在初始化配置后，nRF24E1就可对射频收发器进行控制。

时隙由采样频率决定(8kHz＝125μs)。每个时隙，A/D必须被读取1次，PWM的值也被更新1次。由于我们不要求实时，主从收发器在进行数据传送之前不须先同步化(握手)。RF使用的数据包可定为248位(8位引导信号+16位CRC+32位地址+24字节有用数据)，因此，每个数据包含有24个采样信号，满包后发射。

当RF前端收到1个有效的数据包，微控制器31收到1个RF接收中断时，接收到的数据包中的有效数据部分可用RF前端的I/O寄存器分离出来，然后，再把分离出的有效数据部分存储起来作为PWM(扬声器)的输出信号。PWM输出通过8位PWM引擎来驱动，不需要微控制器分担处理任务。nRF24E1中PWM调制器的最大载波频率为64kHz，这个频率更易于数据接收后的过滤。

本实用新型的使用过程包括如下几个方面：

一、跟踪信号的上传

在所述定位终端上设置三种信号传输状态，一是正常传输状态，就是默认状态，发送正常的跟踪识别信号；二是紧急呼救状态，发送急促的呼救信号；三是，接到紧急呼叫状态。所述各分站接收装置分布在矿井内，并自矿道入口至起爆点沿矿道分布，在矿道内形成“定位跟踪网”，所述定位终端由操作人员持有，在正常传输状态下携带进入矿井，在操作人员携带所述定位终端3在矿井内行进的过程中，所述射频收发器23不断地接收到射频收发器33发出的射频信号，在每个射频收发器23所在位置的周围为其有效读取范围内，当所述定位终端3移动至此范围内时，由分站收发装置2检测到，从而获得所述持有定位终端的操作人员所在的位置范围。

现场操作中，处于四种情况，一是正常情况，就是默认状态，发送正常的跟踪识别信号，不需要任何现场操作；二是有紧急情况时，把状态开关达到紧急呼救状态，***发送急促的呼救信号；三是，呼救解除，状态开关打到正常。四是，收到紧急呼叫信号的回复，当收到指挥部呼叫时，打到收到呼叫状态。

对应的地面主***显示为：

①在正常状态下，通过所述网络控制器连接的地面***显示跟踪***的正常信号。

②有井下人员按动所述按钮紧急呼救时的紧急状态下，所述地面控制器显示声光报警，以及文字显示信号、语音报警。

例如大屏立刻切换到文字显示：“情况紧急，请求支援！”并闪烁！同时根据定位终端的内存储的持有人信息，显示终端号、人名、地点等具体的人员信息和位置信息。电脑语音显示和连接扩音设备语音显示：“情况紧急，请求支援！”

③井下人员危险解除后，要按动按钮把状态打到正常。

④井下收到呼叫信号后，进行回复。地面主***显示“呼叫收到，请指示！”同时显示终端号、人名、地点等具体的人员信息和位置信息。这时，地面指挥***可以对井下人员发布具体命令。井下人员，同时应该在周围寻找电话给指挥部汇报！

二、语音信号的上传

送话状态下，所述通话信息切割压缩成CAN总线能够发送的一定规模的数据包，发送到地面主机，所述地面主机对其进行解压还原成语音并输出，实现语音上传功能。

四、语音的下传

在地面指挥中心的主机编辑呼叫指令，可以对全体、部分、以及单个特定的定位终端发送。其指令方式包括紧急呼救信号或/和语音指令。

井下人员收到紧急呼叫信号后，一方面要将讲***状态打到收受到呼叫状态，另一方面，及时采取措施与指挥部联系。(包括打电话)

语音指令可以分成两类，一是，固定的语音，例如：“总部呼叫，请回答！”“情况紧急，马上撤离！”等等，这类语音提前固化在跟踪定位卡的语音电路中，在接到地面指令后，自动播放。另一类是，现场编辑的指令，这是根据现场实际发出的简短命令！例如，“王*，速到3号地区，有人遇险，请救援！”“情况紧急，马上撤到2号地区”等等。接听时，指挥中心的主***将语音指令，切片压缩成***能够传输的数据包，下传到所述定位终端，所述定位终端对其解压还原成语音信息，并播出！

这样，本实用新型成为一个可以上下通话的跟踪设别救护***，即能够实现的功能如下：

1、实现主***与个体之间的双向语音通讯功能，以及个体之间的双向通讯。

2、实现各个个体对指挥中心的汇报！以便于及时发现问题，及时汇报，并及时解决问题。

3、主控***--指挥中心，可以对特定的个人、群人，全部人员发送信息。要求他们，执行统一的或者单个的命令。

4、以广播的形式通知，一个、一部分、全部人员撤退或者其他操作内容。

5、由主***对点的形式通知个人，完成一项紧急工作。

作为上述实施例的一种简化，所述定位终端可以省去语音接收单元，或同时省去语音接收单元和控制按键单元，所述无线通讯单元可采用单工的射频收发器，即所述定位终端中仅采用射频接收器，对应的分站收发装置中仅采用射频发射器，这种结构可以实现由网络控制器端或分站收发装置单方面地向各定位终端下传预先设定好的危险、安全、撤离、起爆等控制信号，并由所述报警提示单元播出。

作为上述实施例的另一种简化，所述定位终端可以省去报警提示单元，或同时省去报警提示单元和语音接收单元，所述无线通讯单元也采用单工的射频收发器，即所述定位终端中仅采用射频发射器，对应的分站收发装置中仅采用射频接收器，这种结构可以实现由所述定位终端单方向地向所述分站收发装置上传控制信号，向网络控制器发出预先设定好的危险、安全、呼救、脱险等命令信号。

为获得定位终端和所述分站收发装置之间的有效通信，应使各分站收发装置的有效读取范围覆盖整个矿道。

以上对本实用新型所提供的能够传输控制信号的跟踪定位***进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式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。

Claims

1.一种能够传输控制信号的跟踪定位***，其特征在于：包括网络控制器、多个分站收发装置和至少一个定位终端，所述分站收发装置中包括微处理器和分别与所述微处理器相连的总线接口、无线通信单元，所述定位终端包括相连的微处理器和无线通信单元，还包括与所述微处理器相连的报警提示单元或/和控制按键单元，所述报警提示单元用于播出从分站收发装置发来的控制信号，所述控制按键单元用于输入向所述分站收发装置发出的控制信号，所述网络控制器也包括总线接口，并与所述分站收发装置中的总线接口相连接，所述分站收发装置中的无线通信单元和所述定位终端中的无线通信单元建立双向无线通信。

2.根据权利要求1所述的能够传输控制信号的跟踪定位***，其特征在于：所述定位终端还包括与所述微处理器相连的语音接收单元，所述语音接收单元用于接收向所述分站收发装置上传的语音信号。

3.根据权利要求1或2所述的能够传输控制信号的跟踪定位***，其特征在于：所述分站收发装置中的无线通信单元和所述定位终端中的无线通信单元为单工或双工射频收发器、红外收发器或蓝牙收发器。

4.根据权利要求1或2所述的能够传输控制信号的跟踪定位***，其特征在于：所述网络控制器中的总线接口和所述分站收发装置中的总线接口为CAN总线接口、485通讯接口或光电转换接口，并对应地通过CAN总线、485总线或光缆相连接。

5.根据权利要求1或2所述的能够传输控制信号的跟踪定位***，其特征在于：所述报警提示单元包括连接有扬声器和D/A转换器，所述D/A转换器与定位终端的所述微处理器相连。

6.根据权利要求2所述的能够传输控制信号的跟踪定位***，其特征在于：所述语音接收单元包括连接有麦克风的A/D转换器，所述A/D转换器与所述微处理器相连。