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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 高危場(chǎng)所動(dòng)目標(biāo)定位與跟蹤系統(tǒng)
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品
- 小類：
- 信息技術(shù)
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡(jiǎn)介：
- 許多大型工礦企業(yè)存在一些極具危險(xiǎn)性的工作場(chǎng)所，如水電站壩底機(jī)房、煤礦井下作業(yè)面等。這些作業(yè)場(chǎng)所通常區(qū)域較大，地形復(fù)雜，使其工作人員位置具有“不透明性”，難以進(jìn)行有效的工位管理。 可以看出，妨礙救援的主要原因是不能確定被困人員的準(zhǔn)確位置。因此，研制工作人員位置定位跟蹤系統(tǒng)就顯得極其重要和十分迫切。本項(xiàng)目就是為此研究了一套跟蹤定位設(shè)備具有較高的實(shí)用價(jià)值。
- 詳細(xì)介紹：
- 許多大型工礦、企業(yè)存在一些非常重要或極具危險(xiǎn)性的工作場(chǎng)所，如水電站壩底機(jī)房、煤礦井下作業(yè)面、大型石化設(shè)施等。這些作業(yè)場(chǎng)所通常區(qū)域較大，地形復(fù)雜（如坑道作業(yè)），使其工作人員位置具有“不透明性”，難以進(jìn)行有效的工位管理。因此，一旦發(fā)生災(zāi)害，由于無(wú)法了解被困人員的具體位置，救護(hù)、救援工作通常不能及時(shí)有效地進(jìn)行。以煤炭行業(yè)為例，我國(guó)是煤炭消耗大國(guó)，同時(shí)也是世界上最大的煤炭生產(chǎn)國(guó)，我國(guó)的煤炭采掘主要來(lái)自于井下開(kāi)采。煤礦井下開(kāi)采作業(yè)相對(duì)于其它職業(yè)來(lái)說(shuō)是危險(xiǎn)系數(shù)較高的一項(xiàng)職業(yè)。作為世界上最大的產(chǎn)煤國(guó)，我國(guó)百萬(wàn)噸煤產(chǎn)量的死亡率達(dá)6人，是世界平均數(shù)的12倍，更是美國(guó)的100倍。雖然經(jīng)過(guò)長(zhǎng)年的治理整頓，煤礦的安全生產(chǎn)狀況依然不盡如人意，每年因煤礦安全事故造成的傷亡達(dá)數(shù)千人。 災(zāi)害防治與救援技術(shù)是國(guó)內(nèi)、外同行長(zhǎng)期研究的重要課題，在分析常見(jiàn)的事故時(shí)發(fā)現(xiàn)造成救援不及時(shí)的原因如下： 1）作業(yè)人員與控制中心的信息溝通不及時(shí)； 2）控制人員難以及時(shí)動(dòng)態(tài)掌握處于操作面的工作人員的分布及作業(yè)情況，進(jìn)行精確人員定位； 3）一旦事故發(fā)生，搶險(xiǎn)救災(zāi)、安全救護(hù)的效率低，搜救效果差。 可以看出，妨礙救援的主要原因是不能確定被困人員的準(zhǔn)確位置。因此，研制工作人員位置定位跟蹤系統(tǒng)就顯得極其重要和十分迫切。利用定位技術(shù)對(duì)工作場(chǎng)所的作業(yè)人員進(jìn)行跟蹤定位不僅能方便決策人員快速準(zhǔn)確了解遇險(xiǎn)人員的具體分布位置、贏得搶救的寶貴時(shí)問(wèn)，而且有利于完善企業(yè)現(xiàn)有人員管理機(jī)制，將人員定位推廣為動(dòng)目標(biāo)跟蹤與定位還可以應(yīng)用于工業(yè)場(chǎng)所的設(shè)備追蹤，使企業(yè)的管理工作自動(dòng)化，加快企業(yè)信息化建設(shè)的步伐，具有較高的實(shí)用價(jià)值。
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 近年來(lái)，無(wú)論是在軍事和民用領(lǐng)域，對(duì)移動(dòng)目標(biāo)的定位與追蹤這一應(yīng)用的需求顯得日益強(qiáng)烈，因此目標(biāo)定位與追蹤技術(shù)有著巨大的市場(chǎng)潛力。 用于目標(biāo)定位技術(shù)的主要技術(shù)有： (1)測(cè)量目標(biāo)與基準(zhǔn)點(diǎn)之間的距離，或檢測(cè)目標(biāo)與基準(zhǔn)點(diǎn)之間的角度或方向，利用邊和腳的三角關(guān)系或極大似然估計(jì)法等算法實(shí)現(xiàn)定位，這是目前用的最多的基于測(cè)距的定位技術(shù)。 (2)根據(jù)測(cè)量目標(biāo)到一系列點(diǎn)之間的接近程度來(lái)定位，如已知一個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)，當(dāng)物體到達(dá)該點(diǎn)附近，就定位該點(diǎn)位于基準(zhǔn)點(diǎn)，該方法主要利用檢測(cè)物體接觸、監(jiān)視無(wú)線蜂窩接入點(diǎn)、觀測(cè)自動(dòng)ID系統(tǒng)等技術(shù)。 (3)利用計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)和位圖技術(shù)或?qū)ξ锢憩F(xiàn)象進(jìn)行測(cè)量的方法實(shí)現(xiàn)定位的技術(shù)。 技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)： 1.針對(duì)復(fù)雜環(huán)境，設(shè)計(jì)可靠性較高的定位硬件系統(tǒng)。 2.采用有線傳輸與無(wú)線網(wǎng)絡(luò)結(jié)合的方法，在降低成本的同時(shí)，也保證了系統(tǒng)的通信冗余性，提高可靠性。 3.無(wú)線網(wǎng)絡(luò)除采用常見(jiàn)的主從模式外，還設(shè)計(jì)多跳式的自組網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)，能針對(duì)復(fù)雜、寬闊的區(qū)域內(nèi)實(shí)現(xiàn)定位，提供可行性。 4.控制中心除對(duì)收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，及時(shí)結(jié)合地理信息給出目標(biāo)位置外，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，結(jié)合先進(jìn)算法，還可對(duì)其下一步移動(dòng)給出一定預(yù)測(cè)，為監(jiān)控、施救提供幫助。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 本設(shè)計(jì)采用的各種方法實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、抗干擾能力強(qiáng)，精度高，成本較低；定位利用計(jì)算機(jī)圖像技術(shù)從相機(jī)拍攝的位圖獲得信息，并與數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行比較來(lái)實(shí)現(xiàn)定位，無(wú)需過(guò)多布線，只需對(duì)攝像頭采集到的圖像進(jìn)行分析處理即可完成。 本設(shè)計(jì)擬解決目前目標(biāo)定位追蹤存在的難題，目的在于實(shí)現(xiàn)復(fù)雜環(huán)境下移動(dòng)目標(biāo)的實(shí)施定位追蹤。該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)目標(biāo)精確定位，同時(shí)能通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)即時(shí)上傳位置信息，使得監(jiān)控系統(tǒng)的控制更加準(zhǔn)確、及時(shí)。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 無(wú)
作品所處階段
- 研發(fā)階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 無(wú)
作品可展示的形式
- 論文與圖表的方式
使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 本項(xiàng)目采用的目標(biāo)定位追蹤技術(shù)所要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)主要包括：能通過(guò)射頻、紅外、超聲波等各種手段，精確確定出目標(biāo)所在的位置的硬件電路終端；將位置信息通過(guò)有線或無(wú)線通訊方式傳遞給控制中心的可靠通信網(wǎng)絡(luò)；能結(jié)合具體地理信息、實(shí)際災(zāi)害情況，對(duì)目標(biāo)實(shí)時(shí)跟蹤，并對(duì)其下一步運(yùn)動(dòng)給出估計(jì)的處理系統(tǒng)。 目標(biāo)定位追蹤系統(tǒng)的應(yīng)用范圍很廣泛，通?？捎糜谌藛T監(jiān)控、車輛監(jiān)控、信息分析、實(shí)施調(diào)度等方面，因此決定這項(xiàng)技術(shù)具有巨大的發(fā)展空間。 市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)效益： 研制工作人員位置定位跟蹤系統(tǒng)就顯得極其重要和十分迫切。利用定位技術(shù)對(duì)工作場(chǎng)所的作業(yè)人員進(jìn)行跟蹤定位不僅能方便決策人員快速準(zhǔn)確了解遇險(xiǎn)人員的具體分布位置、贏得搶救的寶貴時(shí)問(wèn)，而且有利于完善企業(yè)現(xiàn)有人員管理機(jī)制，將人員定位推廣為動(dòng)目標(biāo)跟蹤與定位還可以應(yīng)用于工業(yè)場(chǎng)所的設(shè)備追蹤，使企業(yè)的管理工作自動(dòng)化，加快企業(yè)信息化建設(shè)的步伐，具有較高的實(shí)用價(jià)值。
同類課題研究水平概述
- 目前動(dòng)目標(biāo)定位技術(shù)在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展水平不一。定位技術(shù)在國(guó)外發(fā)展得很快，產(chǎn)品種類很多，如德州儀器、Motorola, Philips, Microchip等世界著名廠家都生產(chǎn)相關(guān)產(chǎn)品，并被廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化、交通運(yùn)輸控制管理等領(lǐng)域。如澳大利亞采用美國(guó)易騰邁公司(Intermec Inc.)的Intermec EasyCoder PFi產(chǎn)品，用于機(jī)場(chǎng)旅客行李管理中并發(fā)揮了出色的作用。 具體到危險(xiǎn)工業(yè)場(chǎng)所的動(dòng)目標(biāo)定位技術(shù)，國(guó)外走在前列。以煤礦井下目標(biāo)定位系統(tǒng)為例。國(guó)外研制礦井計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)始于20世紀(jì)60年代：為檢測(cè)井下作業(yè)人員的災(zāi)前位置，美國(guó)研制了MPLAC井下人員工作位置管理系統(tǒng)，日本研制了坑道作業(yè)人員跟蹤系統(tǒng)，兩者設(shè)計(jì)思想均是采取災(zāi)變前跟蹤定位，災(zāi)變后進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，以定被困人員的位置。 相對(duì)國(guó)外，我國(guó)在此方面的研究起步較晚，約始于20世紀(jì)80年代后期。隨著各項(xiàng)技術(shù)的進(jìn)步，以及產(chǎn)品的性能/價(jià)格比進(jìn)一步提高，使得監(jiān)控系統(tǒng)在我國(guó)的應(yīng)用逐步得到推廣。隨著自動(dòng)識(shí)別技術(shù)在國(guó)內(nèi)各行各業(yè)的發(fā)展和應(yīng)用，國(guó)內(nèi)一些煤炭科研機(jī)構(gòu)不斷推出新一代的人員自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)，并成功應(yīng)用于井下人員的管理。到目前為止，國(guó)內(nèi)部分礦井，尤其是現(xiàn)代化礦井已經(jīng)安裝了識(shí)別系統(tǒng)，用以取代以前依據(jù)礦燈管理來(lái)對(duì)下井人員進(jìn)行管理。人員識(shí)別系統(tǒng)從最初的條形碼、光電孔卡式到現(xiàn)在的指紋、紅外線式考勤形式各不相同，這些技術(shù)裝備利用不同的識(shí)別原理對(duì)下井人員進(jìn)行監(jiān)控、記錄。這其中較為成功的有重慶煤炭科學(xué)研究院、常州自動(dòng)化研究所和成都西谷曙光公司等。 以上用于工業(yè)場(chǎng)所的動(dòng)目標(biāo)定位技術(shù)一般采用區(qū)域定位方法，但隨著精確定位技術(shù)成為國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)，對(duì)于工業(yè)場(chǎng)所的定位技術(shù)也有了一定發(fā)展，如劍橋大學(xué)AT&T研究實(shí)驗(yàn)室的Active Badge (1992)系統(tǒng)就是一種基于紅外(IR)技術(shù)的定位解決方案?；谏漕l技術(shù)的定位系統(tǒng)有Microsoft Research的RADAR (2000)系統(tǒng)、華盛頓大學(xué)SpotON(2000)系統(tǒng)、卡內(nèi)基梅隆大學(xué)的Aura(2001)系統(tǒng)等。他們的主要工作原理是利用無(wú)線電波的信號(hào)特性如到達(dá)時(shí)間，到達(dá)角度，接收?qǐng)鰪?qiáng)等信息來(lái)估計(jì)目標(biāo)位置信息。但總的來(lái)看，由于工業(yè)場(chǎng)所環(huán)境復(fù)雜，干擾嚴(yán)重，精確定位技術(shù)往往誤差較大，離實(shí)際應(yīng)用還有較長(zhǎng)距離。
