專利名稱：一種基于wifi技術(shù)的井下智能移動終端系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及井上井下智能通信系統(tǒng)，尤其涉及基于WIFI技術(shù)的井下智能移動終端系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在煤礦生產(chǎn)過程中，當(dāng)各種事故突發(fā)時，為能即時互通井下現(xiàn)場災(zāi)情及作業(yè)人員自身安全情況并及時組織救援，這就需要建立一套完善的井上井下通信系統(tǒng)。目前存在的井下智能移動終端系統(tǒng)，主要有以下幾種一種是用小靈通手機(jī)、無線基站、數(shù)字程控交換機(jī)組成的通信系統(tǒng)。礦井下工作人 員攜帶小靈通手機(jī)。井下分布很多基站，可以實現(xiàn)井下基站和小靈通手機(jī)的互聯(lián)。井上有數(shù)字程控交換機(jī)，也有基站和小靈通手機(jī)。井下基站把數(shù)據(jù)通過光纖傳遞到井上數(shù)字程控交換機(jī)，交換機(jī)把數(shù)據(jù)發(fā)送到井上基站，井上基站和井上小靈通聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)信息傳遞。這種方式可以實現(xiàn)井上和井下的語音及短信通信。第二種是專門的人員定位系統(tǒng)，系統(tǒng)由無線發(fā)射器，無線AP(ACCeSS Point)及井上定位服務(wù)器組成。礦井工作人員可以把無線發(fā)射器放在安全帽上隨身攜帶，無線AP接收無線發(fā)射信號到井上服務(wù)器，服務(wù)器可以安裝在調(diào)度室中，井上人員可以及時了解井下工作人員的位置。國外一些國家已開展了井下智能移動終端系統(tǒng)的研究工作，并將其應(yīng)用到井下安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)中，如澳大利亞芒特艾薩礦業(yè)公司開發(fā)的PED(Personal EmergencyDevice的縮寫)井下急救尋呼系統(tǒng)，這個系統(tǒng)使用頂板安裝的天線，用來監(jiān)控安裝在每個礦工安全帽上的小型無源信標(biāo)。再如加拿大溫哥華的L3無線通信技術(shù)公司開發(fā)了基于WIMAX的無線礦山管理與安全系統(tǒng)以解決井下作業(yè)工人、設(shè)備的定位和管理。另外澳大利亞礦山技術(shù)公司開發(fā)的T/T井下人員跟蹤系統(tǒng)，采用RFID對井下人員、設(shè)備進(jìn)行跟蹤、定位，實時掌握井下每一個工作人員、攜帶有電子標(biāo)簽設(shè)備的動態(tài)信息及其在井下的位置分布情況。以上所述的現(xiàn)有的礦井定位及井下智能移動終端系統(tǒng)，存在以下幾個缺點(I)第一種系統(tǒng)可以實現(xiàn)井上和井下的語音及短信通信，但是不能實現(xiàn)人員定位，災(zāi)害逃生導(dǎo)航功能，該系統(tǒng)可以通過不同的井下終端實現(xiàn)了井下信息到井上的語音或者文字信息的傳遞，缺點是不能實現(xiàn)井上到井下的信息傳送。一方面井下工作人員不能及時了解井下如瓦斯、氧氣、一氧化碳濃度，另一方面也不能接收到定位服務(wù)器對于位置定位的坐標(biāo)，就不能確切知道自己的具體位置，一旦遇到突發(fā)事故，對于自己井下方位，逃生路線不能正確判斷，存在安全隱患。(2)第二種專門的人員定位系統(tǒng)，可以實現(xiàn)井上調(diào)度室對井下工作人員的定位，但是由于礦工所攜帶的是便攜式的發(fā)射器，結(jié)構(gòu)簡單，不能接收數(shù)據(jù)，就造成了井下人員無法第一是時間查詢自己的位置信息，一旦遇到災(zāi)害情況，不能及時選擇逃生落線。另外，對于礦井下的具體工作環(huán)境信息也不能有井上服務(wù)器及時發(fā)送到井下工作人員，存在安全隱患
(3)國外研發(fā)的井下急救尋呼系統(tǒng)、井下人員跟蹤系統(tǒng)及無線礦山管理與安全系統(tǒng)，在國外已經(jīng)投入使用，通信終端存在功能單一、信道容量小的缺陷。通信系統(tǒng)存在著體積大、重量重、信道容量小、通信距離短等問題。地面天線布置困難、單向通信(井上向井下)等問題。另一方面引入使用的成本也比較高。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)中的上述問題，提出了基于WIFI技術(shù)的井下智能移動終端系統(tǒng)，此系統(tǒng)以WIFI技術(shù)為基礎(chǔ)，研究設(shè)計一套智能無線通信系統(tǒng)，實現(xiàn)井上井下雙向數(shù)據(jù)傳遞，還可以實現(xiàn)井下人員定位和礦井信息查詢，逃生路線的導(dǎo)航功能，為礦山行業(yè)的高效安全生產(chǎn)和綜合管理提供更可靠的支持。本發(fā)明提供的基于WIFI技術(shù)的井下智能移動終端系統(tǒng)，其特征在于，包括井上應(yīng)用服務(wù)器，井上數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，PC控制端，交換機(jī)，路由器，井下無線AP和具有WIFI功能的移動終端；其中井上應(yīng)用服務(wù)器和井上數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，PC控制端組成一個局域網(wǎng)，通過路由器及交換機(jī)與井下無線AP實現(xiàn)有線連接；井下無線AP與井下WIFI移動終端組成基于 WIFI的無線局域網(wǎng)；所述井上應(yīng)用服務(wù)器實現(xiàn)和所述移動終端的連接和數(shù)據(jù)傳遞，并且用于實現(xiàn)井下人員定位服務(wù)和生產(chǎn)及安全信息查詢服務(wù)功能；井上數(shù)據(jù)庫服務(wù)器用于存儲井下的生產(chǎn)和安全信息，也用來存儲已有的各個井下無線AP的MAC地址及位置信息；所述移動終端可以通過WIFI模塊與井上應(yīng)用服務(wù)器建立連接，通過訪問應(yīng)用服務(wù)器查詢井下生產(chǎn)和安全信息，還可以定期掃描并發(fā)送周圍的井下無線AP的信號強(qiáng)度到所述井上應(yīng)用服務(wù)器，并可查詢當(dāng)前位置和調(diào)用巷道地圖實現(xiàn)逃生導(dǎo)航功能。優(yōu)選地，所述系統(tǒng)還包括在井下區(qū)域設(shè)置的多個定位訓(xùn)練點，建立各個定位訓(xùn)練點的位置信息庫并存儲在所述井上數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中，所述應(yīng)用服務(wù)器結(jié)合該位置信息庫和井下移動終端發(fā)送的井下無線AP的MAC地址及電磁波強(qiáng)度信號，調(diào)用定位算程序進(jìn)行對移動終端的定位運算。進(jìn)一步優(yōu)選地，所述應(yīng)用服務(wù)器一方面將定位運算獲得的定位信息傳送至所述井上數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的實時定位表，另一方面將定位后的坐標(biāo)數(shù)據(jù)發(fā)送給所述移動終端；所述移動終端收到定位的坐標(biāo)，通過安裝的定位客戶端軟件在移動終端屏幕上顯示出具體位置。優(yōu)選地，所述井上應(yīng)用服務(wù)器安裝導(dǎo)航軟件，導(dǎo)入井下電子地圖并且在井下的移動終端安裝導(dǎo)航客戶端軟件，所述井上應(yīng)用服務(wù)器當(dāng)?shù)V井災(zāi)害發(fā)生時接收到發(fā)生災(zāi)害的位置坐標(biāo)，并在電子地圖上顯示，并把災(zāi)害位置信息通過網(wǎng)絡(luò)傳遞到井下的移動終端；所述移動終端接收并顯示當(dāng)前位置的定位信息、發(fā)生災(zāi)害的位置并調(diào)用電子地圖實現(xiàn)逃生導(dǎo)航。優(yōu)選地，該系統(tǒng)還包括專門用于各井下無線AP工作狀態(tài)監(jiān)控的設(shè)備，通過安裝監(jiān)控軟件把所有井下無線AP的流量、連接、故障狀態(tài)信息寫入到井上數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中。進(jìn)一步優(yōu)選地，所述PC控制端通過安裝監(jiān)控軟件監(jiān)控所有井下無線AP的流量、連接、故障等狀態(tài)，通過所述PC控制端了解井下各設(shè)備工作狀態(tài)，以及查詢井上數(shù)據(jù)庫服務(wù)器了解井下各種生產(chǎn)及安全信息和定位位置信息。優(yōu)選地，井上應(yīng)用服務(wù)器通過井下無線AP與所述移動終端的連接和數(shù)據(jù)傳輸是通過基于TCP的Socket編程來實現(xiàn)，基于TCP的Socket編程來實現(xiàn)終端的查詢生產(chǎn)安全信息或定位請求，請求被響應(yīng)后開始雙方的數(shù)據(jù)傳遞。
優(yōu)選地，所述井下所有無線AP能設(shè)置其IP地址和所能覆蓋區(qū)域的IP區(qū)間。優(yōu)選地，所述系統(tǒng)包括用于測試瓦斯，氧氣，一氧化碳濃度的傳感器，用于把采集生產(chǎn)安全信息并傳給井上應(yīng)用服務(wù)器。優(yōu)選地，井下的所述無線局域網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為混合型，多個井下無線AP之間可以互聯(lián)和相互通信。該系統(tǒng)還進(jìn)一步包括監(jiān)視器，打印機(jī)。監(jiān)視器器是一個輸出設(shè)備，是計算機(jī)和工作人員交互的設(shè)備，通過監(jiān)視器可以了解井下各種設(shè)備的工作狀態(tài)，也可以了解人員定位的坐標(biāo)，逃生落線圖，及數(shù)據(jù)傳遞狀況等。打印機(jī)是輸出設(shè)備，可以打印文字或圖片。這些設(shè)備可以增加系統(tǒng)的可靠性。 可見，本發(fā)明基于WIFI技術(shù)在井下復(fù)雜環(huán)境中實現(xiàn)了智能化的移動終端網(wǎng)絡(luò)，井上工作人員可以通過PC控制端調(diào)用井上數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的各種表格數(shù)據(jù)，從而掌握井下生產(chǎn)和安全信息，也可以掌握井下工作人員的位置信息，還可以將生產(chǎn)安全信息及定位信息發(fā)布至Internet，以及監(jiān)控井下設(shè)備的工作狀態(tài)；井下工作人員通過移動終端利用WIFI連接到井上應(yīng)用服務(wù)器，獲取生產(chǎn)安全信息從而了解井下環(huán)境，以及實現(xiàn)定位和導(dǎo)航。本發(fā)明集雙向通信、安全和生產(chǎn)信息采集和雙向傳輸監(jiān)控、人員目標(biāo)定位、逃生導(dǎo)航等功能于一身，為井下作業(yè)生產(chǎn)安全提供了重要保障。


圖I所示為本發(fā)明的基于WIFI技術(shù)的井下智能移動終端系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2所示為本發(fā)明中井上井下數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕Y(jié)構(gòu)框圖；圖3所示為本發(fā)明中井下WIFI終端與井上應(yīng)用服務(wù)器用TCP協(xié)議實現(xiàn)連接和數(shù)據(jù)傳輸?shù)奶幚砹鞒虉D；圖4所示為本發(fā)明中井下WIFI終端訪問井上應(yīng)用服務(wù)器，獲取生產(chǎn)安全檢查信息的處理流程圖；圖5所示為本發(fā)明中井下WIFI終端與井上應(yīng)用服務(wù)器相互通信，實現(xiàn)定位導(dǎo)航功能的處理流程具體實施例方式為詳細(xì)說明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容、構(gòu)造特征、所實現(xiàn)目的及效果，以下結(jié)合具體實施方式
并配合附圖詳予說明。圖I所示為基于WIFI技術(shù)的井下智能移動終端系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)示意圖。本發(fā)明所提出的一種基于WIFI技術(shù)的井下智能移動終端系統(tǒng)，井下工作人員所隨身攜帶的無線終端采用具有WIFI模塊的移動終端10，主要是指裝備WIFI數(shù)據(jù)收發(fā)功能的智能手機(jī)。該系統(tǒng)至少還包括井上應(yīng)用服務(wù)器20，井上數(shù)據(jù)庫服務(wù)器30，井上路由器40，交換機(jī)50，井下無線AP (Access Point) 60和PC控制端70。其中井上應(yīng)用服務(wù)器20和井上數(shù)據(jù)庫服務(wù)器30以及PC控制端70組成一個局域網(wǎng)并可以連接到整個礦區(qū)的局域網(wǎng)80或者Intranet，并且通過路由器40及交換機(jī)50與井下無線AP 60實現(xiàn)有線連接，實現(xiàn)各種數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。無線AP 60 一端通過交換機(jī)和現(xiàn)有井下工業(yè)以太網(wǎng)連接，一端和WIFI功能的移動終端10組成無線局域網(wǎng)。此無線局域網(wǎng)的采用基于802. IlX的WIFI標(biāo)準(zhǔn)，傳輸頻率為2. 4GHz頻段，單個無線AP可以達(dá)到100米。井下的所述無線局域網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為混合型，多個井下無線AP之間可以互聯(lián)和相互通信。無線AP通過雙絞線和交換機(jī)相連，各個無線AP要設(shè)置其IP地址，和它所能覆蓋區(qū)域的IP區(qū)間。交換機(jī)通過光電轉(zhuǎn)換器、光纜與井上路由器相連，組成整個井下智能移動終端系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括用于測試瓦斯，氧氣，一氧化碳濃度的傳感器，用于把采集生產(chǎn)安全信息并傳給井上應(yīng)用服務(wù)器。井上應(yīng)用服務(wù)器20可以接收生產(chǎn)安全數(shù)據(jù)并存儲到井上數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中30，也可以根據(jù)井下WIFI移動終端10發(fā)出的無線AP的MAC地址及電磁波強(qiáng)度信號調(diào)用定位算法進(jìn)行定位運算，并把位置坐標(biāo)實時存入井上數(shù)據(jù)庫服務(wù)器30。通過WIFI把生產(chǎn)安全信息及位置坐標(biāo)經(jīng)井上及井下網(wǎng)絡(luò)傳遞到井下的WIFI移動終端10。井上應(yīng)用服務(wù)器20還可以在災(zāi)害發(fā)生時，接收到礦井災(zāi)害的具體位置，并把位置坐標(biāo)發(fā)送到井下移動終端。生產(chǎn)安全信息及位置坐標(biāo)都可以被井上的PC控制端70調(diào)用查看。井上數(shù)據(jù)庫服務(wù)器30安裝數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)軟件，主要存儲井下的生產(chǎn)和安全信息，也 用來存儲已有的井下各個無線AP的MAC地址及位置信息。井上數(shù)據(jù)庫服務(wù)器30可以被井上應(yīng)用服務(wù)器20和PC控制端70訪問和管理，各種信息可以通過路由器、無線AP發(fā)送到井下工作人員的WIFI手機(jī)上。井上數(shù)據(jù)庫服務(wù)器30中數(shù)據(jù)庫采用SQL數(shù)據(jù)庫，井上應(yīng)用服務(wù)器20和PC控制端70通過數(shù)據(jù)庫管理軟件調(diào)用和管理數(shù)據(jù)庫中的各種數(shù)據(jù)表格。該系統(tǒng)還包括專門用于各井下無線AP工作狀態(tài)監(jiān)控的設(shè)備，通過安裝監(jiān)控軟件把所有井下無線AP的流量、連接、故障狀態(tài)信息寫入到井上數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中。該系統(tǒng)還進(jìn)一步包括井上PC控制端70，通過安裝監(jiān)控軟件在監(jiān)視器屏幕上顯示監(jiān)控所有無線AP的流量，連接、故障等狀態(tài)，可以及時了解井下各設(shè)備工作狀態(tài)，也可以查詢數(shù)據(jù)庫內(nèi)容，了解井下各種安檢信息，工作人員位置信息等。圖2所示為井上井下數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕Y(jié)構(gòu)框圖。井上和井下的數(shù)據(jù)傳輸可以實現(xiàn)井上應(yīng)用服務(wù)器20和井下WIFI移動終端10相互通信。傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包括請求信號和具體數(shù)據(jù)信號。請求信號是WIFI移動終端10通過自帶瀏覽器輸入IP地址發(fā)出，也可以通過對定位客戶端軟件操作發(fā)出，經(jīng)過無線AP 60、井下交換機(jī)50和井上路由器40傳輸至井上應(yīng)用服務(wù)器20。井上應(yīng)用服務(wù)器20通過查詢井上數(shù)據(jù)庫服務(wù)器30的SQL數(shù)據(jù)庫取得具體的數(shù)據(jù)信號，可以是生產(chǎn)安全檢查信號(如CO、氧氣、瓦斯?jié)舛?，也可以是用于定位的井下無線AP的MAC地址及信號強(qiáng)度，即定位導(dǎo)航所需數(shù)據(jù)，也可以是災(zāi)害的具體位置信息和定位后的位置坐標(biāo)等。井上應(yīng)用服務(wù)器利用所獲取的數(shù)據(jù)執(zhí)行相應(yīng)的應(yīng)用程序和運算，并向移動終端10傳遞必要的信息和結(jié)果。圖3所示為本發(fā)明中井下WIFI終端與井上應(yīng)用服務(wù)器用TCP協(xié)議建立連接及數(shù)據(jù)傳遞的結(jié)構(gòu)框圖。通過設(shè)置移動終端10的WIFI模塊可以建立WIFI井下終端與井上應(yīng)用服務(wù)器20的物理連接。當(dāng)移動終端10需要查詢生產(chǎn)安全信息或定位時，還要發(fā)送請求包和服務(wù)器建立連接，建立之后才發(fā)送具體數(shù)據(jù)。井下井下終端和井上服務(wù)器之間的數(shù)據(jù)傳遞使用Socket編程，其中在服務(wù)器與客戶端的身份識別時使用TCP協(xié)議，其中包括服務(wù)器端的編程和客戶端的編程。如圖3所示，基于TCP的Socket的編程應(yīng)用服務(wù)器端編程的步驟如下(1)初始化Socket創(chuàng)建套接字，將套接字綁定到一個本地地址和端口地址，將套接字設(shè)置為監(jiān)聽模式等待連接請求(2)當(dāng)請求到來后，接受連接請求，返回一個新的對應(yīng)于此次連接的套接字。(3)用返回的套接字和客戶端進(jìn)行通信。(4)等待另一移動終端發(fā)送請求。(5)關(guān)閉套接字，關(guān)閉加載的套接字庫?？蛻舳司幊痰牟襟E(I)初始化Socket創(chuàng)建套接字。(2)向服務(wù)器發(fā)出連接請求。
(3)和服務(wù)器進(jìn)行通信(4)關(guān)閉套接字，卸載加載的套接字庫。使用TCP協(xié)議傳輸?shù)臄?shù)據(jù)主要是井上應(yīng)用服務(wù)器20的各種安檢信息，包括Co濃度、氧氣、瓦斯、溫度、通風(fēng)等，也可以是井下各個無線AP的MAC地址、信號強(qiáng)度，定位后的坐標(biāo)。圖4所示為本發(fā)明中井下WIFI移動終端訪問井上應(yīng)用服務(wù)器，獲取生產(chǎn)安全檢查信息的處理流程圖。反映井下工作環(huán)境狀況的數(shù)據(jù)(CO、瓦斯、氧氣、溫度、通風(fēng)，井下設(shè)備工作狀況等)已經(jīng)通過井下各傳感器傳送到了數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中的SQL數(shù)據(jù)庫中。井下工作人員要了解礦井工作環(huán)境狀況，先通過設(shè)置移動終端10上自帶的WIFI模塊建立兩者物理連接，然后通輸入井上應(yīng)用服務(wù)器20的IP地址發(fā)出請求報文。請求報文通過無線WIFI網(wǎng)絡(luò)到達(dá)井下無線AP 60，再通過光纜傳遞到井上應(yīng)用服務(wù)器20，應(yīng)用服務(wù)器如果空閑，就發(fā)送響應(yīng)報文，響應(yīng)報文返回到移動終端10。移動終端收到響應(yīng)報文，再向服務(wù)器發(fā)送確認(rèn)報文，此報文發(fā)送完畢，雙方確認(rèn)連接建立。井上應(yīng)用服務(wù)器20調(diào)用井上數(shù)據(jù)庫據(jù)服務(wù)器30中SQL數(shù)據(jù)庫的內(nèi)容，把反映井下環(huán)境狀況的生產(chǎn)及安全信息(Co、瓦斯、氧氣、溫度、通風(fēng)等)傳輸給應(yīng)用服務(wù)器，應(yīng)用服務(wù)器再把這些信息發(fā)送給井下WIFI移動終端。移動終端再瀏覽器上可以查詢到井下生產(chǎn)安全信息。為了實現(xiàn)定位功能，移動終端10定期掃描并發(fā)送周圍的井下無線AP 60的MAC地址和電磁波信號的強(qiáng)度到所述井上應(yīng)用服務(wù)器20，由井上應(yīng)用服務(wù)器20傳輸給定位服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫；同時在井下區(qū)域設(shè)置的多個定位訓(xùn)練點，建立各個定位訓(xùn)練點的位置信息庫并存儲在所述井上數(shù)據(jù)庫服務(wù)器30中，所述井上應(yīng)用服務(wù)器20結(jié)合該位置信息庫和井下移動終端10發(fā)送的井下無線AP的MAC地址及電磁波強(qiáng)度信號，調(diào)用定位算程序進(jìn)行對移動終端的定位運算。井上應(yīng)用服務(wù)器20 —方面將定位運算獲得的定位信息傳送至所述井上數(shù)據(jù)庫服務(wù)器30的實時定位表，另一方面將定位后的坐標(biāo)數(shù)據(jù)發(fā)送給所述移動終端10，所述移動終端10收到定位的坐標(biāo)，通過安裝的定位客戶端軟件在移動終端屏幕上顯示出具體位置。圖5所示為本發(fā)明中井下WIFI終端與井上應(yīng)用服務(wù)器相互通信，實現(xiàn)定位導(dǎo)航功能的處理流程圖。井下工作人員要了解自己當(dāng)前的位置信息，需要通過WIFI移動終端10安裝的定位軟件客戶端向井上應(yīng)用服務(wù)器20發(fā)送定位請求，請求信號通過無線WIFI網(wǎng)絡(luò)到達(dá)無線AP60，無線AP 60把請求信號通過光纜傳遞到井上應(yīng)用服務(wù)器20，應(yīng)用服務(wù)器如果空閑，就發(fā)送響應(yīng)信號，響應(yīng)信號返回到移動終端10。移動終端收到響應(yīng)信號，就把采集到周圍的無線AP的MAC地址及無線AP的信號強(qiáng)度指紋數(shù)據(jù)通過無線WIFI網(wǎng)絡(luò)、交換機(jī)、光纜、路由器傳輸給應(yīng)用服務(wù)器，應(yīng)用服務(wù)器調(diào)用SQL數(shù)據(jù)庫中已有的定位指紋庫數(shù)據(jù)，并結(jié)合定位算法進(jìn)行定位運算，求出井下工作人員的位置坐標(biāo)。應(yīng)用服務(wù)器一方面把位置坐 標(biāo)存儲到數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫中，一方面通過有線及無線網(wǎng)絡(luò)把把位置坐標(biāo)傳遞給無線WIFI終端，井下人員通過定位軟件可以看到自己所在的位置，通過安裝的導(dǎo)航軟件可以在終端的地圖上找到相應(yīng)位置，為災(zāi)害逃生提供導(dǎo)航路線。定位之前，先要把井下各個AP的MAC地址及坐標(biāo)存入定位指紋庫中，定位時，定位服務(wù)器根據(jù)接收到的多個AP的MAC地址及電磁波信號強(qiáng)度指紋，結(jié)合相應(yīng)的定位算法可以定位出工作人員的位置坐標(biāo)。為了在要實現(xiàn)逃生導(dǎo)航功能，包括根據(jù)礦井的實際情況繪制井下電子地圖，包括巷道分布路線、硐室位置、井下各種設(shè)備位置等。制作導(dǎo)航軟件，把電子地圖導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫，能實現(xiàn)具體位置查詢、導(dǎo)航功能；在井上應(yīng)用服務(wù)器20安裝導(dǎo)航軟件，在井下WIFI移動終端10安裝導(dǎo)航客戶端軟件。當(dāng)?shù)V井災(zāi)害發(fā)生時，井上應(yīng)用服務(wù)器20接收到發(fā)生災(zāi)害的位置坐標(biāo)，并在電子地圖上顯示，并把災(zāi)害位置信息通過網(wǎng)絡(luò)傳遞到井下WIFI移動終端10 ;所述移動終端接收并顯示當(dāng)前位置的定位信息、發(fā)生災(zāi)害的位置并調(diào)用電子地圖實現(xiàn)逃生導(dǎo)航，井下工作人員根據(jù)收到自己位置的定位信息、發(fā)生災(zāi)害的位置、巷道路線圖、硐室位置、逃生出口位置，選擇適當(dāng)?shù)奶由肪€。該系統(tǒng)還進(jìn)一步包括監(jiān)視器，打印機(jī)。監(jiān)視器器是一個輸出設(shè)備，是計算機(jī)和工作人員交互的設(shè)備，通過監(jiān)視器可以了解井下各種設(shè)備的工作狀態(tài)，也可以了解人員定位的坐標(biāo)，逃生落線圖，及數(shù)據(jù)傳遞狀況等。打印機(jī)是輸出設(shè)備，可以打印文字或圖片。這些設(shè)備可以增加系統(tǒng)的可靠性。
可見，本發(fā)明基于WIFI技術(shù)在井下復(fù)雜環(huán)境中實現(xiàn)了智能化的移動終端網(wǎng)絡(luò)，井上工作人員可以通過PC控制端調(diào)用井上數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的各種表格數(shù)據(jù)，從而掌握井下生產(chǎn)和安全信息，也可以掌握井下工作人員的位置信息，還可以將生產(chǎn)安全信息及定位信息發(fā)布至Internet，以及監(jiān)控井下設(shè)備的工作狀態(tài)；井下工作人員通過移動終端利用WIFI連接到井上應(yīng)用服務(wù)器，獲取生產(chǎn)安全信息從而了解井下環(huán)境，以及實現(xiàn)定位和導(dǎo)航。本發(fā)明集雙向通信、安全和生產(chǎn)信息采集和雙向傳輸監(jiān)控、人員目標(biāo)定位、逃生導(dǎo)航等功能于一身，為井下作業(yè)生產(chǎn)安全提供了重要保障。以上所述僅為本發(fā)明的實施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種基于WIFI技術(shù)的井下智能移動終端系統(tǒng)，其特征在于，包括井上應(yīng)用服務(wù)器，井上數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，PC控制端，交換機(jī)，路由器，井下無線AP和具有WIFI功能的移動終端；其中井上應(yīng)用服務(wù)器和井上數(shù)據(jù)庫服務(wù)器及PC控制端組成一個局域網(wǎng)，通過路由器及交換機(jī)與井下無線AP實現(xiàn)有線連接；井下無線AP與井下WIFI移動終端組成基于WIFI的無線局域網(wǎng)；所述井上應(yīng)用服務(wù)器實現(xiàn)和所述移動終端的連接和數(shù)據(jù)傳遞，并且用于實現(xiàn)井下人員定位服務(wù)和生產(chǎn)及安全信息查詢服務(wù)功能；井上數(shù)據(jù)庫服務(wù)器用于存儲井下的生產(chǎn)和安全信息，也用來存儲已有的各個井下無線AP的MAC地址及位置信息；所述移動終端可以通過WIFI模塊與井上應(yīng)用服務(wù)器建立連接，通過訪問應(yīng)用服務(wù)器查詢井下生產(chǎn)和安全信息，還可以定期掃描并發(fā)送周圍的井下無線AP的信號強(qiáng)度到所述井上應(yīng)用服務(wù)器，并可查詢當(dāng)前位置和調(diào)用巷道地圖實現(xiàn)逃生導(dǎo)航功能。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的井下智能移動終端系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括在井下區(qū)域設(shè)置的多個定位訓(xùn)練點，建立各個定位訓(xùn)練點的位置信息庫并存儲在所述井上數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中，所述應(yīng)用服務(wù)器結(jié)合該位置信息庫和井下移動終端發(fā)送的井下無線AP的MAC地址及電磁波強(qiáng)度信號，調(diào)用定位算程序進(jìn)行對移動終端的定位運算。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的井下智能移動終端系統(tǒng)，其特征在于所述應(yīng)用服務(wù)器一方面將定位運算獲得的定位信息傳送至所述井上數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的實時定位表，另一方面將定位后的坐標(biāo)數(shù)據(jù)發(fā)送給所述移動終端；所述移動終端收到定位的坐標(biāo)，通過安裝的定位客戶端軟件在移動終端屏幕上顯示出具體位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的井下智能移動終端系統(tǒng)，其特征在于所述井上應(yīng)用服務(wù)器安裝導(dǎo)航軟件，導(dǎo)入井下電子地圖并且在井下的移動終端安裝導(dǎo)航客戶端軟件，所述井上應(yīng)用服務(wù)器當(dāng)?shù)V井災(zāi)害發(fā)生時接收到發(fā)生災(zāi)害的位置坐標(biāo)，并在電子地圖上顯示，并把災(zāi)害位置信息通過網(wǎng)絡(luò)傳遞到井下的移動終端，所述移動終端接收并顯示當(dāng)前位置的定位信息、發(fā)生災(zāi)害的位置并調(diào)用電子地圖實現(xiàn)逃生導(dǎo)航。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的井下智能移動終端系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)還包括專門用于各井下無線AP工作狀態(tài)監(jiān)控的設(shè)備，通過安裝監(jiān)控軟件把所有井下無線AP的流量、連接、故障狀態(tài)信息寫入到井上數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的井下智能移動終端系統(tǒng)，其特征在于所述PC控制端通過安裝監(jiān)控軟件監(jiān)控所有井下無線AP的流量、連接、故障等狀態(tài)，通過所述PC控制端了解井下各設(shè)備工作狀態(tài)，以及查詢井上數(shù)據(jù)庫服務(wù)器了解井下各種生產(chǎn)及安全信息和定位位置信息。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的井下智能移動終端系統(tǒng)，其特征在于井上應(yīng)用服務(wù)器通過井下無線AP與所述移動終端的連接和數(shù)據(jù)傳輸是通過基于TCP的Socket編程來實現(xiàn)，基于TCP的Socket編程來實現(xiàn)終端的查詢生產(chǎn)安全信息或定位請求，請求被響應(yīng)后開始雙方的數(shù)據(jù)傳遞。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的井下智能移動終端系統(tǒng)，其特征在于所述井下所有無線AP能設(shè)置其IP地址和所能覆蓋區(qū)域的IP區(qū)間。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的井下智能移動終端系統(tǒng)，其特征在于所述系統(tǒng)包括用于測試瓦斯，氧氣，一氧化碳濃度的傳感器，用于把米集生產(chǎn)安全信息并傳給井上應(yīng)用服務(wù)器。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的井下智能移動終端系統(tǒng)，其特征在于井下的所述無線局域網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為混合型， 多個井下無線AP之間可以互聯(lián)和相互通信。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種基于WIFI技術(shù)的井下智能移動終端系統(tǒng)，包括井上應(yīng)用服務(wù)器，井上數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，PC控制端，交換機(jī)，路由器，井下無線AP和具有WIFI功能的移動終端；井上應(yīng)用服務(wù)器實現(xiàn)和所述移動終端的連接和數(shù)據(jù)傳遞，并且用于實現(xiàn)井下人員定位服務(wù)和生產(chǎn)及安全信息查詢服務(wù)功能；所述移動終端可以通過WIFI模塊與井上應(yīng)用服務(wù)器建立連接，通過訪問應(yīng)用服務(wù)器查詢井下生產(chǎn)和安全信息，還可以定期掃描并發(fā)送周圍的井下無線AP的信號強(qiáng)度到所述井上應(yīng)用服務(wù)器，并可查詢當(dāng)前位置和調(diào)用巷道地圖實現(xiàn)逃生導(dǎo)航功能。本發(fā)明集雙向通信、安全和生產(chǎn)信息采集和雙向傳輸監(jiān)控、人員目標(biāo)定位、逃生導(dǎo)航等功能于一身，為井下作業(yè)生產(chǎn)安全提供了重要保障。
文檔編號H04W4/02GK102655630SQ20111044021
公開日2012年9月5日 申請日期2011年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月19日
發(fā)明者孫江峰, 張霄宏, 李賡, 趙文濤, 韓秀娟 申請人:河南理工大學(xué)