基于超宽带的适用于井下环境的巡检管理系统的制作方法
1.本技术涉及定位领域，更具体地涉及一种基于超宽带的适用于井下环境的巡检管理系统，其通过软件系统提升巡检人员的巡检到位率和降低事故发生率。
背景技术：
2.相较于在地面上作业，在井下环境中作业存在更多和更大的危险。长期以来，中国煤矿业事故不断，事故主要包括瓦斯爆炸、塌方、渗水等。究其原因主要是人员疏忽，没有严格按照规定进行必要的安全检查，导致不能及时发现、处理安全隐患，以致造成严重后果。这是因为没有一套科学的管理方法进行监督管理造成的，尤其是个人承包企业，煤矿事故有不断升高的趋势。
3.矿井巡检工作是保障矿井安全的重要途径。日常的巡检工作比较枯燥、环境脏乱差，随时伴随着危险。但是，由于每天的工作时间长期重复，久而久之巡检人员在思想上容易造成对这项工作的厌倦和麻痹大意，因此造成了重大事故。
4.因此，期待一种对矿井巡检工作的技术监督方案，以从技术上支持巡检人员做好每次巡检工作。
技术实现要素：
5.为了解决上述技术问题，提出了本技术。本技术的实施例提供了一种基于超宽带的适用于井下环境的巡检管理系统，其从技术支持角度提升巡检人员的巡检到位率和降低事故发生率。
6.根据本技术的一方面，提供了一种基于超宽带的适用于井下环境的巡检管理系统，其中，在所述井下环境内部署有基于超宽带的定位系统，所述基于超宽带的定位系统：包括：超宽带定位、可通信地连接于所述超宽带定位的矿用以太环网和可通信地连接于所述矿用以太环网的服务器，其中，所述巡检管理系统，包括：
7.巡检结果标记单元，用于记录定位标识的定位数据以及接收巡检人员输入的标记内容；
8.巡检路径规划单元，用于规划巡检路径；
9.巡检人员管理单元，用于对巡检人员进行管理；以及
10.巡检结果管理单元，用于对巡检结果进行管理。
11.在根据本技术的基于超宽带的适用于井下环境的巡检管理系统中，所述定位标识为超宽带定位标识。
12.在根据本技术的基于超宽带的适用于井下环境的巡检管理系统中，所述巡检结果标记单元，进一步用于接收来自所述服务器的定位数据，所述服务器用于以基于时间飞行法的双向测距法对所述超宽带定位与所述定位标识之间的通信数据进行处理以生成所述定位数据。
13.在根据本技术的基于超宽带的适用于井下环境的巡检管理系统中，所述巡检人员
输入的标记内容，包括：瓦斯浓度、巷道环境、设备状况。
14.在根据本技术的基于超宽带的适用于井下环境的巡检管理系统中，所述巡检路径规划单元，进一步用于配置巡检路线、巡检路上的巡查点，以及，各巡查点的到达时间和停留时间。
15.在根据本技术的基于超宽带的适用于井下环境的巡检管理系统中，所述巡检人员管理单元进一步用于对巡检人员进行分组和/对不同的巡检人员或不同的巡检人员的分组指定巡检路线。
16.在根据本技术的基于超宽带的适用于井下环境的巡检管理系统中，所述巡检管理系统，进一步包括预警单元，用于响应于巡查人员偏离预定巡查路径或到达某个巡查点的时间晚于预设时间点，发出警告信号。
17.在根据本技术的基于超宽带的适用于井下环境的巡检管理系统中，所述巡检管理系统，进一步包括巡检日志管理单元，用于对巡检日志进行管理。
18.在根据本技术的基于超宽带的适用于井下环境的巡检管理系统中，所述巡检日志管理单元，进一步用于基于配置的巡检路线、配置的巡检路上的巡查点、配置的各巡查点的到达时间和停留时间与实际巡检路线、实际到达各巡检点的时间和停留时间之间的比较，生成警报信号。
19.在根据本技术的基于超宽带的适用于井下环境的巡检管理系统中，所述巡检管理系统被应用于手持终端设备。
20.与现有技术相比，根据本技术实施例的基于超宽带的适用于井下环境的巡检管理系统中，其从技术支持角度提升巡检人员的巡检到位率和降低事故发生率。
附图说明
21.通过结合附图对本技术实施例进行更详细的描述，本技术的上述以及其他目的、特征和优势将变得更加明显。附图用来提供对本技术实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本技术实施例一起用于解释本技术，并不构成对本技术的限制。在附图中，相同的参考标号通常代表相同部件或步骤。
22.图1图示了根据本技术实施例的部署于井下环境的定位系统的系统架构示意图。
23.图2图示了根据本技术实施例的所述基于超宽带的适用于井下环境的巡检管理系统的框图。
24.图3图示了根据本技术实施例的部署有所述巡检管理系统的手持终端设备的示意图。
具体实施方式
25.下面，将参考附图详细地描述根据本技术的示例实施例。显然，所描述的实施例仅仅是本技术的一部分实施例，而不是本技术的全部实施例，应理解，本技术不受这里描述的示例实施例的限制。
26.申请概述
27.如上所述，长期以来，中国煤矿业事故不断，事故主要包括瓦斯爆炸、塌方、渗水等。究其原因主要是人员疏忽，没有严格按照规定进行必要的安全检查，导致不能及时发
现、处理安全隐患，以致造成严重后果。
28.矿井巡检工作是保障矿井安全的重要途径。日常的巡检工作比较枯燥、环境脏乱差，随时伴随着危险。但是，由于每天的工作时间长期重复，久而久之巡检人员在思想上容易造成对这项工作的厌倦和麻痹大意，因此造成了重大事故。
29.因此，期待一种对矿井巡检工作的技术监督方案，以从技术上支持巡检人员做好每次巡检工作。也就是，巡检管理工作不仅要提高每位巡检人员在思想上的重视程度，还要通过技术支持的手段来保证巡检的质量和数量，每一次的巡检要求不仅要到位，更要细心、专心、不走马观花、不偷工减料、该巡检的一定要巡检到，发现问题及时汇报，做到及时发现、记录、汇报和快速处理。
30.针对上述问题，本技术的基本构思是从技术支持角度提升巡检人员的巡检到位率和降低事故发生率，即，构建适用于井下环境的巡检管理系统来提升巡检人员的巡检到位率和降低事故发生率。
31.基于此，本技术提供了一种基于超宽带的适用于井下环境的巡检管理系统，其包括：巡检结果标记单元，用于记录定位标识的定位数据以及接收巡检人员输入的标记内容；巡检路径规划单元，用于规划巡检路径；巡检人员管理单元，用于对巡检人员进行管理；以及，巡检结果管理单元，用于对巡检结果进行管理。
32.在介绍了本技术的基本原理之后，下面将参考附图来具体介绍本技术的各种非限制性实施例。
33.示意性巡检管理系统
34.如上所述，本技术的基本构思是从技术支持角度提升巡检人员的巡检到位率和降低事故发生率，即，构建适用于井下环境的巡检管理系统来提升巡检人员的巡检到位率和降低事故发生率。应可以理解，适用于井下环境的巡检管理系统的构建需依托于应用于井下环境的定位系统，其原因在于定位系统能够提供巡检管理系统必需的定位数据，以进行路线管理等功能的部署。现有的应用于井下环境的定位系统为基于rfid(radio frequency identification：射频识别技术)和zigbee(也称紫蜂，是一种低速短距离传输的无线网上协议)的区域定位系统，其只能做到区域定位，也就是，难以基于现有的基于rfid和zigbee的区域定位系统来进行路线管理，例如，巡检路径规划等。因此，为了构建所述适用于井下环境的巡检管理系统，还需要采用适配的应用于井下环境的定位系统。
35.具体地，在本技术实施例中，采用基于超宽带的定位系统，如图1所示。图1图示了根据本技术实施例的部署于井下环境的定位系统的系统架构示意图，如图1所示，所述基于超宽带的定位系统：包括：超宽带定位标识100、超宽带定位200、可通信地连接于所述超宽带定位200的矿用以太环网300、可通信地连接于所述矿用以太环网300的服务器400，其中，基于超宽带的定位系统是能够监测井下人员位置的系统，具有携卡人员位置及时刻、出/入井时刻、重点区域出/入时刻、限制区域出/入时刻、超层越界起/止时刻、临近老空区起/止时刻、临近煤与瓦斯突出危险区起/止时刻、临近冲击地压危险区起/止时刻、工作时间/滞留时间、井下和重点区域人员数量、井下人员活动路线等监测、显示、打印、储存、查询、报警、管理等功能。
36.所述超宽带定位标识100由下井人员携带，保存有定位算法和身份识别信息；当进入超宽带定位200定位范围时，将身份识别信息发送给超宽带定位200，与超宽带
定位200共同测定超宽带定位标识100位置，并具有发出事故报警，接收事故撤人命令、并声光报警等功能。
37.所述超宽带定位200通过无线方式读取超宽带定位标识100内身份识别信息与超宽带定位标识100共同测定超宽带定位标识100位置，接受超宽带定位标识100发出的事故报警，向超宽带定位标识100发送事故撤人命令，并通过所述矿用以太环网300与所述服务器400进行双向通信。
38.应注意到，在本技术实施例中，所述超宽带定位200基于超宽带通信技术与工作人员所佩戴的超宽带定位标识100进行通信，以获得通信数据。这里，超宽带技术(ultra wide band)是一种无线载波通信技术，其不采用正弦载波，而是利用纳秒级的非正弦波窄脉冲传输数据，因此，其所占的频谱范围很宽，uwb技术具有系统复杂度低，发射信号功率谱密度低，对信道衰减不敏感、截获能力低，定位精度高等优点，尤其适用于本技术涉及的用于井下环境的搜救器。
39.特别地，在本技术的定位系统中，所述服务器400以基于时间飞行法的双向测距法对所述超宽带定位200与所述定位标识之间的通信数据进行处理以生成所述定位标识的定位数据。基于飞行时间的双向测距方法tw-tof(two-way time-of-flight)是一种不需要通信双方时间同步的测距方法，避免了时间同步增加的额外成本，但是这种测距方法要求所述超宽带定位200和所述超宽带定位标识100都具有信号收发功能，所述超宽带定位标识100周期性的初始化距离测量信息，所述超宽带定位200实时接收恢复定位标识所发送的通信信息。当然，在本技术中，所述定位系统还能够以其他测距方法对所述超宽带定位标识100进行定位，例如，基于到达角度测距法、到达时间差测距法等，对此，并不为本技术所局限。
40.图2图示了根据本技术实施例的所述基于超宽带的适用于井下环境的巡检管理系统的框图。如图2所述，根据本技术实施例的所述基于超宽带的适用于井下环境的巡检管理系统，包括：巡检结果标记单元10、巡检路径规划单元20、巡检人员管理单元30、巡检结果管理单元40、预警单元50和巡检日志管理单元60，其中，所述巡检结果标记单元10用于用于记录定位标识的定位数据以及接收巡检人员输入的标记内容；所述巡检路径规划单元20，用于规划巡检路径；所述巡检人员管理单元30，用于对巡检人员进行管理；所述巡检结果管理单元40，用于对巡检结果进行管理；所述预警单元50用于生成预警信号，以及，所述巡检日志管理单元60用于对巡检日志进行管理。
41.在如上所述的定位系统覆盖的范围内，巡检人员可携带手持终端设备(例如，如图3所示)进行巡检，其中，所述手持终端设备内部署有所述巡检管理系统。在一个具体的示例中，所述手持终端设备内还设有所述超宽带定位标识，其中，所述超宽带定位标识和所述超宽带定位采用decawave dw1000 uwb芯片，其中，所述超宽带定位的天线采用全面平面天线，以垂直极化方式发射超宽带电磁波信号，超宽带电磁波信号的中心频率为4.0ghz。当然，在本技术其他示例中，部署有所述巡检管理系统的所述手持终端设备内也可以不配置所述超宽带定位标识，其原因在于：巡检人员自身也会佩戴超宽带定位标识。
42.更具体地，在本技术实施例中，在所述定位系统覆盖的范围内且所述手持终端设备开机的情况下，所述巡检人员的位置始终被实时地跟踪。相应地，在到达预定的巡查点后，巡检人员通过按下所述手持终端上的标记功能按钮，以标记自己的位置，同时进入系统
菜单，通过“选择”、“返回”按钮选择要标记的内容，其包括：瓦斯浓度、巷道环境、设备状况，等等，输入对应数值，完成点位检查。
43.也就是，在本技术实施例中，所述巡检结果标记单元10，用于记录定位标识的定位数据以及接收巡检人员输入的标记内容，其中，所述巡检人员输入的标记内容，包括：瓦斯浓度、巷道环境、设备状况。并且，所述巡检结果标记单元10，进一步用于接收来自所述服务器的定位数据，所述服务器用于以基于时间飞行法的双向测距法对所述超宽带定位与所述定位标识之间的通信数据进行处理以生成所述定位数据。
44.进一步地，在本技术实施例中，所述巡检路径规划单元20，进一步用于配置巡检路线、巡检路上的巡查点，以及，各巡查点的到达时间和停留时间。也就是，所述巡检管理系统支持在管理软件界面配置巡检人员的巡查路线、路线上的巡检点和各巡检点的到达时刻和停留时间。
45.进一步地，在本技术实施例中，所述巡检人员管理单元30进一步用于对巡检人员进行分组和/对不同的巡检人员或不同的巡检人员的分组指定巡检路线。也就是，能够在所述巡检管理系统中录入巡检人员并可对巡检人员进行分布，不同的巡检人员/巡检人员的分组可指定预设的巡检路线。
46.进一步地，在本技术实施例中，所述巡检结果管理单元40，用于对巡检结果进行管理，例如，在完成巡检后，支持将所述巡检结果录入所述巡检管理系统，这里，巡检结果包括巡检人员标记的内容，巡检人员的巡检数据(例如，到达巡检点的时间、停留时间、巡检点、巡检路线等)等。
47.进一步地，在本技术实施例中，所述预警单元50，用于响应于巡查人员偏离预定巡查路径或到达某个巡查点的时间晚于预设时间点，发出警告信号。也就是，当巡检人员偏离预定路径或到达某巡检点晚于预设时点时，系统发出告警，并记录系统日志。这里，警告信号可为显示于显示屏的警告符和/或警示的提示音等。
48.进一步地，在本技术实施例中，所述巡检日志管理单元60，进一步用于基于配置的巡检路线、配置的巡检路上的巡查点、配置的各巡查点的到达时间和停留时间与实际巡检路线、实际到达各巡检点的时间和停留时间之间的比较，生成警报信号。也就是，依据巡检智能管理子系统的计划巡检路线、到达时间、停留时间及允许的误差和系统检测的实际巡检数据，将每一个巡检员的实际巡检路径、到达各巡检点的时间与实际巡检数据相比较，超出误差的即为异常，系统会自动报警。
49.综上根据本技术实施例的基于超宽带的适用于井下环境的巡检管理系统被阐明，其从技术支持角度提升巡检人员的巡检到位率和降低事故发生率。进一步地，在实际应用中，所述巡检管理系统结合管理制度，可将巡更检查到位率提升到95％以上，可以将人为导致的事故发生率控制在1％以下。
50.这里，本领域技术人员可以理解，上述巡检管理系统中的各个单元和模块的具体功能和操作已经在上述描述中得到了详细介绍，并因此，将省略其重复描述。
51.如上所述，根据本技术实施例的巡检管理系统可以实现在各种终端设备中，例如手持终端设备等。在一个示例中，根据本技术实施例的巡检管理系统可以作为一个软件模块和/或硬件模块而集成到终端设备中。例如，该巡检管理系统可以是该终端设备的操作系统中的一个软件模块，或者可以是针对于该终端设备所开发的一个应用程序；当然，该巡检
管理系统同样可以是该终端设备的众多硬件模块之一。
52.替换地，在另一示例中，该巡检管理系统与该终端设备也可以是分立的设备，并且该巡检管理系统可以通过有线和/或无线网络连接到该终端设备，并且按照约定的数据格式来传输交互信息。
53.以上结合具体实施例描述了本技术的基本原理，但是，需要指出的是，在本技术中提及的优点、优势、效果等仅是示例而非限制，不能认为这些优点、优势、效果等是本技术的各个实施例必须具备的。另外，上述公开的具体细节仅是为了示例的作用和便于理解的作用，而非限制，上述细节并不限制本技术为必须采用上述具体的细节来实现。
54.本技术中涉及的器件、装置、设备、系统的方框图仅作为例示性的例子并且不意图要求或暗示必须按照方框图示出的方式进行连接、布置、配置。如本领域技术人员将认识到的，可以按任意方式连接、布置、配置这些器件、装置、设备、系统。诸如“包括”、“包含”、“具有”等等的词语是开放性词汇，指“包括但不限于”，且可与其互换使用。这里所使用的词汇“或”和“和”指词汇“和/或”，且可与其互换使用，除非上下文明确指示不是如此。这里所使用的词汇“诸如”指词组“诸如但不限于”，且可与其互换使用。
55.还需要指出的是，在本技术的装置、设备和方法中，各部件或各步骤是可以分解和/或重新组合的。这些分解和/或重新组合应视为本技术的等效方案。
56.提供所公开的方面的以上描述以使本领域的任何技术人员能够做出或者使用本技术。对这些方面的各种修改对于本领域技术人员而言是非常显而易见的，并且在此定义的一般原理可以应用于其他方面而不脱离本技术的范围。因此，本技术不意图被限制到在此示出的方面，而是按照与在此公开的原理和新颖的特征一致的最宽范围。
57.为了例示和描述的目的已经给出了以上描述。此外，此描述不意图将本技术的实施例限制到在此公开的形式。尽管以上已经讨论了多个示例方面和实施例，但是本领域技术人员将认识到其某些变型、修改、改变、添加和子组合。
技术特征：
1.一种基于超宽带的适用于井下环境的巡检管理系统，其中，在所述井下环境内部署有基于超宽带的定位系统，所述基于超宽带的定位系统：包括：超宽带定位、可通信地连接于所述超宽带定位的矿用以太环网和可通信地连接于所述矿用以太环网的服务器，其特征在于，所述巡检管理系统，包括：巡检结果标记单元，用于记录定位标识的定位数据以及接收巡检人员输入的标记内容；巡检路径规划单元，用于规划巡检路径；巡检人员管理单元，用于对巡检人员进行管理；以及巡检结果管理单元，用于对巡检结果进行管理。2.根据权利要求1所述的基于超宽带的适用于井下环境的巡检管理系统，其中，所述定位标识为超宽带定位标识。3.根据权利要求2所述的基于超宽带的适用于井下环境的巡检管理系统，其中，所述巡检结果标记单元，进一步用于接收来自所述服务器的定位数据，所述服务器用于以基于时间飞行法的双向测距法对所述超宽带定位与所述定位标识之间的通信数据进行处理以生成所述定位数据。4.根据权利要求3所述的基于超宽带的适用于井下环境的巡检管理系统，其中，所述巡检人员输入的标记内容，包括：瓦斯浓度、巷道环境、设备状况。5.根据权利要求4所述的基于超宽带的适用于井下环境的巡检管理系统，其中，所述巡检路径规划单元，进一步用于配置巡检路线、巡检路上的巡查点，以及，各巡查点的到达时间和停留时间。6.根据权利要求5所述的基于超宽带的适用于井下环境的巡检管理系统，其中，所述巡检人员管理单元进一步用于对巡检人员进行分组和/对不同的巡检人员或不同的巡检人员的分组指定巡检路线。7.根据权利要求6所述的基于超宽带的适用于井下环境的巡检管理系统，进一步包括预警单元，用于响应于巡查人员偏离预定巡查路径或到达某个巡查点的时间晚于预设时间点，发出警告信号。8.根据权利要求7所述的基于超宽带的适用于井下环境的巡检管理系统，进一步包括巡检日志管理单元，用于对巡检日志进行管理。9.根据权利要求8所述的基于超宽带的适用于井下环境的巡检管理系统，其中，所述巡检日志管理单元，进一步用于基于配置的巡检路线、配置的巡检路上的巡查点、配置的各巡查点的到达时间和停留时间与实际巡检路线、实际到达各巡检点的时间和停留时间之间的比较，生成警报信号。10.根据权利要求1所述的基于超宽带的适用于井下环境的巡检管理系统，其中，所述巡检管理系统被应用于手持终端设备。
技术总结
公开了一种基于超宽带的适用于井下环境的巡检管理系统，在所述井下环境内部署有基于超宽带的定位系统。具体地，所述巡检管理系统，包括：巡检结果标记单元，用于记录定位标识的定位数据以及接收巡检人员输入的标记内容；巡检路径规划单元，用于规划巡检路径；巡检人员管理单元，用于对巡检人员进行管理；以及，巡检结果管理单元，用于对巡检结果进行管理。这样，通过所述巡检管理系统提升巡检人员的巡检到位率并降低事故发生率。位率并降低事故发生率。位率并降低事故发生率。
