基于IP的低成本井下人员定位平台

   Whereyou微功率无线网络是一种短距离，微功率，高接收灵敏度，低功耗，低成本的双向无线通信技术，支持地理定位功能，可以对局部区域内移动目标例如矿山中的车辆、人员进行定位。 
　　系统具有79个信道，32位PN码，57.6K 串行通信速率。中心点在一秒钟内可以同时采集30-100个终端采样点的数据信息，具有数据控制和采集速度快，价格低等优点，是一种全新的经济实用、工作可靠的地理定位系统。 　
　　系统功能 　　
　　一、报警信息双向互动　　 　　
　　1、在紧急情况时，通过无线身份卡上上的报警按钮，随时发出紧急求救信息； 　　 　　
　　2、具备广播通讯功能，在紧急情况下，发布广播通讯命令后，在基站可识别范围内的全部无线身份卡能够输出LED指示灯光报警信号； 　　 　　
　　3、具备上位计算机向某一区域某人发送报警信息功能； 　
　　二、通过基于电子地图实时显示、查询井下情况：  　
　　1、任一时间井下或某个地点究竟有多少人,这些人都是谁。  　
　　2、每个人在井下任一时间的活动轨迹。  
　　3、查询一个或多个人员现在的实际位置(井下人员定位)，方便调度中心可快速正确的该人员。 
　　4、查询有关人员在任一地点的活动时间等等一系列信息，可以督促和落实重要巡查人员（如：CO检测人员、温度检测人员、排风人员等）是否按时、到点的进行各项数据的测试和处理，从根本上尽量杜绝因人为因素而造成的相关事故。 
　　5、可实现多点共享供多个*同时在不同地点查看； 　
　　6、考勤报表 　
　　系统组成 　
　　Whereyou定位系统是一个由多个无线基站组成的网络定位平台，十分类似现有的CDMA网或GSM网的基站，在整个网络范围内，它们之间可以进行相互通信；根据天线的不同，每个网络节点间的距离可以从标准的75米，到扩展后的几百米，甚至几公里。 　
　　1、无线基站
　　2、无线身份卡模块
　　一代卡：聚合物理电池，可充电
　　二代卡：钮扣电池，1年一换电池
　　三代卡：可发消息，可充电理电池，每月一充
　　每个节点都可以当作一个中继站，允许一条消息在各个节点之间传输，特别适合井下掌子面等特殊工作环境。 
　　监控中心 　
　　（服务器）　 　 
　　TCP/IP 　 　 
　　监控工作站 　
　　（广域网客户端、上级*）  
　　传感器 　 
　　无法布线的掌子面 　 
　　控制中心： 　　
　　位于井上机房中，用于收集各基站收集来的信息，汇总分析井下状况。 　　
　　国内外相关技术的现状，发展趋势： 　　
　　井下人员的定位技术，国内外目前仍然是一个空白领域，由于国内矿山安全生产所面临的严峻形势，如何建立一个适合中国国情的矿山安全生产监测管理系统，特别是包括井下人员定位技术的系统，得到国内各级政府的极大关注。国内目前所使用的井下人员跟踪技术，实际上仅仅是一种考勤记录系统，而非真正的人员定位跟踪系统。 　
　　1、射频卡（RFID）考勤系统 　
　　目前井下人员的跟踪，基本上采用的是这种方法。这种方法是在在矿井进口处，或其它井下一些关键通道口，使用射频卡（RFID）读取（刷卡）的方法对下井人员进行登记记录来跟踪的方法。实际上这并不是真正意义上的人员跟踪，无法实时地报告井下人员的具体位置了。这种方法存在如下几个问题： 　
　　1、射频卡读写系统读写距离非常有限，它只能用于上下矿井人员的考勤纪录，或进出不同区域的人员登记纪录，它不可能实现对井下人员的定位跟踪；　 　
　　2、当射频卡读写系统用于记录进出井下不同区域的人员登记时，系统必须安装在井下，射频卡读写系统使用的频率都较低，抗*力差，而井下环境条件十分复杂，干扰因素无处不在，特别是zui关键的采掘工作面，另外，由于它的体积大，而要求工作的空间范围又小，因而系统对安装条件有相当的要求，这样，这种系统在井下的安装使用包括维护，都受到相当的限制；
　　3、这种系统读卡速度十分有限，不能处理多人同时快速通过读卡系统的情况（例如乘车下井），此时，系统往往会出现漏读；
　　4、如果使用远距离射频卡（RFID）系统，读写器价格都较贵，随着距离的增加，系统的价格将迅速增加。 
　　2 SuperRFID 等定位系统
　　SuperRFID，除了收发通信距离稍远一些外，它面临着一般RFID所面临的同样问题，包括井下通信干扰问题，对通信电缆的依赖问题，有效通信距离有限的问题，读写器结构复杂，价格贵的问题等。
　　3 结论：
　　现有的 RFID射频读写系统（包括SuperRFID，不仅不能实现真正意义上的井下人员定位跟踪，无法实时地报告井下人员的具体位置，而且，也无助于改善现有安全生产要素的监控系统，只能作为下井人员的考勤登记。
　　我们的方案
　　本方案利用世界的无线网络技术和射频集成芯片技术，结合无线网络传输技术和微功率无线网络定位技术，在国内外以经济实用的方法，真正实现了井下人员的定位和各种安全生产要素的无人自动采集。安全生产监控中心可以随时掌握井下不同位置的各种安全生产的要素，从而采取积极有效的预防措施。
　　系统的技术特点和关键技术
　　省电：两节五号电池支持长达6个月到2年左右的使用时间　　
　　可靠：采用了碰撞避免机制，同时为需要固定带宽的通信业务预留了时隙，避免了发送数据时的竞争和冲突；节点模块之间具有自动动态组网的功能，信息在整个网络中通过自动路由的方式进行传输，从而保证了信息传输的可靠性　
　　时延短：针对时延敏感的应用做了优化，通信时延和从休眠状态激活的时延都非常短　　 
　　网络容量大：可支持达65000个节点
　　安全：提供了数据完整性检查和鉴权功能，加密算法采用通用的AES-128。高保密性：64位出厂编号和支持AES-128加密
　　每个网络节点不仅本身可以与监控对对象，例如传感器连接直接进行数据采集和监控，它还可以自动中转别的网络节点传过来的数据资料; 除此之外，每一个网络节点还可在自己信号覆盖的范围内，和多个不承担网络信息中转任务的孤立的子节点无线连接。
　　新的定位系统是利用当今的无线网络技术，以及微功率网络定位技术和定位方法提出的一种经济实用，工作可靠的井下人员定位系统。其关键技术包括微功率网络传输技术，微功率网络定位技术，以及微功率长距离射频传输技术。