用于井下环境的车载终端的制作方法

1.本技术涉及矿井安全领域，更具体地涉及一种用于井下环境的车载终端，其集成超宽带通信技术，射频识别技术和4g通信技术来实现对在井下环境中运行的车辆进行全面监管。


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。煤矿是典型的井下环境，众所周知煤炭行业是特殊的行业，它的特殊之处在于安全性的要求极高。在过去，由于管理的粗放，矿车设备没有有效的管制，煤矿中的交通问题一直是重大隐患。
3.2019年2月23日，锡林郭勒盟西乌珠穆沁旗银漫矿业有限公司通勤车由辅助斜坡向井下运送工人时，由于刹车出现问题，车辆失去控制，撞在辅助斜坡道四车场巷道帮，共造成22人死亡28人受伤。
4.对于此次事故，应急管理部安全生产基础司司长裴文田接受媒体采访时称，从设备角度来看，银漫矿业公司通过网络从市场上非法购买人员运输的车辆，但车辆未取得国家规定的安全标志，也没有经有关部门检测检验，就擅自投入使用。车辆核载应不超过30人，但银漫矿业公司在现场实际承载50人。与此同时，企业还擅自违反安全设施设计规定，将措施斜坡道运用于人员运输使用。
5.此次事件暴露除了多个煤矿井下车辆管理问题，尤其是车辆超载，车辆不按安全道路行驶等问题尤为严重。车辆不按安全道路行驶容易发生事故，而一旦车辆发生事故，车辆超载又会极大提高事故严重程度。
6.因此，期待一种技术方案来对在井下环境中运行的车辆进行严格监管，以通过技术技术来杜绝车辆违规行为的发生从而提高井下作业的安全度。


技术实现要素：

7.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用于井下环境的车载终端，其集成超宽带通信技术，射频识别技术和4g通信技术来实现对在井下环境中运行的车辆进行全面监管。具体地，所述车载终端通过超宽带通信技术实现对车辆的定位跟踪和超速警告、通过射频识别技术实现井下工作人员的打卡上车、乘员管理和超载警告，以及，通过4g通信技术允许车辆驾驶者与地面进行语音通话，这样，达到对井下车辆进行全面监管的目的。
8.根据本技术的一方面，提供了一种用于井下环境的车载终端，其中，所述车载终端适于被安装在用于所述井下环境内运行的车辆；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：超宽带定位基站、可通信地连接于所述超宽带定位基站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，所述车载终端，包括：
9.主体部分，包括超宽带定位标识，其中，所述超宽带定位标识用于基于超宽带通信
技术与所述超宽带定位基站进行通信，以生成对所述车辆的定位数据；以及
10.可通信地连接于所述主体部分的读卡器，其中，所述读卡器包括rfid阅读器，用于与井下工作人员携带的rfid标签相通信以记录所述井下工作人员的打卡信息。
11.在根据本技术的用于井下环境的车载终端中，所述定位数据包括所述车辆的位置，以及，所述车辆的车速。
12.在根据本技术的用于井下环境的车载终端中，所述主体部分还包括车速指示单元，用于响应于所述定位数据中所述车速超过预设阈值，生成警示信号。
13.在根据本技术的用于井下环境的车载终端中，所述主体部分还包括乘车人数指示单元，用于响应于所述rfid阅读器与所述井下工作人员携带的rfid标签相通信，生成打卡标识。
14.在根据本技术的用于井下环境的车载终端中，所述乘车人数指示单元，进一步用于响应于乘车人数超过预设阈值，生成警示信号。
15.在根据本技术的用于井下环境的车载终端中，所述主体部分进一步包括显示单元，用于显示系统菜单、地图、乘车人数、车速、时间和电量。
16.在根据本技术的用于井下环境的车载终端中，所述主体部分进一步包括启动控制单元，用于开启/关闭所述主体部分。
17.在根据本技术的用于井下环境的车载终端中，所述主体部分被安装于所述车辆的驾驶室，所述读卡器被安装于所述车辆的车门附近。
18.在根据本技术的用于井下环境的车载终端中，所述主体部分和所述读卡器通过有线连接。
19.在根据本技术的用于井下环境的车载终端中，所述主体部分还包括4g通信单元，用于与地面进行数据通信。
20.与现有技术相比，根据本技术实施例的用于井下环境的车载终端，其集成超宽带通信技术，射频识别技术和4g通信技术来实现对在井下环境中运行的车辆进行全面监管。具体地，所述车载终端通过超宽带通信技术实现对车辆的定位跟踪和超速警告、通过射频识别技术实现井下工作人员的打卡上车、乘员管理和超载警告，以及，通过4g通信技术允许车辆驾驶者与地面进行语音通话，这样，达到对井下车辆进行全面监管的目的。
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用于井下的车载终端的框图。
24.图3图示了根据本技术实施例的所述车载终端的示意图。
25.图4图示了根据本技术实施例的所述车载终端部署于车辆的示意图。
具体实施方式
26.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。
27.申请概述
28.如上所述，煤矿是典型的井下环境，众所周知煤炭行业是特殊的行业，它的特殊之处在于安全性的要求极高。在过去，由于管理的粗放，矿车设备没有有效的管制，煤矿中的交通问题一直是重大隐患。
29.众多发生在矿井的事件暴露除了多个煤矿井下车辆管理问题，尤其是车辆超载，车辆不按安全道路行驶等问题尤为严重。车辆不按安全道路行驶容易发生事故，而一旦车辆发生事故，车辆超载又会极大提高事故严重程度。
30.因此，期待一种技术方案来对在井下环境中运行的车辆进行严格监管，以通过技术技术来杜绝车辆违规行为的发生从而提高井下作业的安全度。
31.目前市场上存在具有车辆定位，允许司机与地面进行通话等功能的车载设备，但这些车载设备无法满足矿井车辆安全监管的一些实际需求，比如，乘车人员管理等。
32.针对上述问题，本技术的基本构思是在部署有定位系统的井下环境设计一种专用车载终端，其至少能够实现三种功能：第一，车辆定位跟踪与测速；第二，乘车人员打卡上车，以及，允许司机与地面进行语音通话。具体地，最终设计出来的车载终端，集成超宽带通信技术，射频识别技术和4g通信技术来实现对在井下环境中运行的车辆进行全面监管。
33.基于此，本技术提供了一种用于井下环境的车载终端，所述车载终端适于被安装在用于所述井下环境内运行的车辆；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：超宽带定位基站、可通信地连接于所述超宽带定位基站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，所述车载终端包括：主体部分，包括超宽带定位标识，其中，所述超宽带定位标识用于基于超宽带通信技术与所述超宽带定位基站进行通信，以生成对所述车辆的定位数据；以及，可通信地连接于所述主体部分的读卡器，其中，所述读卡器包括rfid阅读器，用于与井下工作人员携带的rfid标签相通信以记录所述井下工作人员的打卡信息。
34.值得一提的是，在本技术实施例中，所述车载终端是车辆管理系统的前端设备，其也可以被称为车辆调度监控终端。
35.还值得一提是，虽然在本技术实施例中，以所述车辆终端被应用于煤矿井为示例，但本技术普通技术人员应可以劣迹，所述车辆终端还可以被应用于其他井下环境中，对此，并不为本技术所局限。
36.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。
37.示意性车载终端
38.如上所述，本技术的基本构思是在部署有定位系统的井下环境设计一种专用车载终端，其至少能够实现三种功能：第一，车辆定位跟踪与测速；第二，乘车人员打卡上车，以及，允许司机与地面进行语音通话。
39.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，所述定位系统：包括：超宽带定位基站100、可通信地连接于所述超宽带定位基站100的矿用以太环网200、可通信地连接于所述矿用以太环网200的服务器300，其中，所述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。
40.图2图示了根据本技术实施例的所述用于井下的车载终端的框图。如图2所示，在本技术实施例中，所述车载终端400包括主体部分410和可通信地连接于所述主体部分410的读卡器420，其中，所述主体部分410包括超宽带定位标识411，所述超宽带定位标识411用于基于超宽带通信技术与所述超宽带定位基站100进行通信，以生成对所述车辆的定位数据。也就是，在本技术实施例中，所述车载终端400集成超宽带定位标识411，所述超宽带定位标识411内保存有定位算法和身份识别信息。相应地，当所述车载终端400进入超宽带定位基站100定位范围时，所述超宽带定位标识411将身份识别信息发送给超宽带定位基站100，与所述超宽带定位基站100共同测定所述超宽带定位标识411位置。
41.应可以理解，所述超宽带定位标识411的定位数据即为所述车载终端400的定位数据，所述车载终端400的定位数据即为所述车辆的定位数据。也就是，通过所述车载终端400的超宽带定位标识411与所述超宽带定位基站100之间的通信，可对所述车辆进行定位以获得车辆的定位数据。具体地，在该实施例中，所述车辆的定位数据包括所述车辆在地图上的位置，以及，所述车辆的行驶速度(即，车速)。
42.应注意到，在本技术实施例中，所述超宽带定位基站100基于超宽带通信技术与所述车载终端400的超宽带定位标识411进行通信以对所述车辆进行定位。这里，超宽带技术(ultra wide band：uwb)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，超宽带通信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。
43.特别地，在本技术的定位系统中，所述服务器300以基于时间飞行法的双向测距法对所述超宽带定位基站100与所述超宽带定位标识411之间的通信数据进行处理以生成所述车辆的定位数据。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基站100和所述超宽带定位标识411都具有信号收发功能，所述超宽带定位标识411周期性的初始化距离测量信息，所述超宽带定位基站100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411进行定位以对所述车辆进行定位，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。
44.如图2所示，在本技术实施例中，所述读卡器420包括rfid阅读器421，用于与井下工作人员携带的rfid标签相通信以记录所述井下工作人员的打卡信息，通过这样的方式对车辆进行乘员管理。
45.具体地，当井下工作人员进入车辆时，其需将携带的rfid标签与所述读卡器420相
接触，以进行打卡。本领域普通技术人员应知晓，rfid是radio frequency identification的缩写，其是一种射频识别技术，其原理为阅读器与标签进行非接触式的数据通信达到识别目标的目的。rfid的应用非常广发，典型应用有动物晶片、汽车晶片防盗器、门禁管制、停车场管制、生产线自动化、物料管理等。
46.为了便于乘车人员打卡，优选地，在本技术示例中，所述读卡器420被部署于车门附近，以便于乘车人员在上车途中进行打卡，如图4所示。
47.进一步地，如图2所示，在本技术实施例中，所述主体部分410还包括车速指示单元412，用于响应于所述定位数据中所述车速超过预设阈值，生成警示信号。例如，在一个具体的示例中，所述车速指示单元412可被实施为一个指示灯，其中，当车辆行驶速度在限速以内时，指示灯不亮，车辆超速，指示灯为红色闪烁，伴随“您已超速”提示音。
48.进一步地，如图2所示，在本技术实施例中，所述主体部分410还包括乘车人数指示单元413，用于响应于所述rfid阅读器421与所述井下工作人员携带的rfid标签相通信，生成打卡标识。进一步地，所述乘车人数指示单元413，进一步用于响应于乘车人数超过预设阈值，生成警示信号。在一个具体的示例中，所述乘车人数指示单元413也被实施为一个指示灯，其中，当有人员打卡上车时，指示灯绿色闪烁一次，当打卡乘车人数超过规定载客人数时，指示灯变为黄色持续闪烁，伴随“车辆超载”提示音。
49.进一步地，如图2所示，在本技术实施例中，所述主体部分410进一步包括显示单元414，用于显示系统菜单、地图、乘车人数、车速、时间和电量。在一个具体示例中，所述显示单元414被实施为液晶显示屏，或者，oled显示屏，对此，并不为本技术所局限。
50.进一步地，如图2所示，在本技术实施例中，包括启动控制单元415，用于开启/关闭所述主体部分410。在一个具体示例中，所述启动控制单元415被实施为“开/关”键，其中，当司机通过长按2秒“开/关”键打开车载终端400。如果车辆行驶中出现异常情况，系统后台会向前台管理界面推送告警信息，管理人员可根据实际情况进行处理。运输任务结束，司机通过长按2秒“开/关”键关闭车载终端400。
51.值得一提的是，为了便于司机操控所述车载终端400，优选地，将所述车载终端400的主体部分410部署于车辆的驾驶室。这里，在本技术实施例中，所述车载终端400的主体部分410与所述读卡器420通过有线进行连接，也就是，在本技术实施例中，所述车载终端400的主体部分410被部署于车辆的驾驶室以便于司机操作，所述车载终端400的读卡器420被部署于车辆的车门附近以便于乘车人员打卡。
52.为了便于司机与地面进行通信，如图2所示，在本技术实施例中，所述主体部分410还包括4g通信单元416，用于与地面进行数据通信，例如，所述司机可通过所述4g通信单元416与地面进行语音通讯。本领域普通技术人员应知晓，4g即第四代移动电话行动通信标准，指的是第四代移动通信技术，该技术包括：td-lte和fdd-lte两种制式。当然，在本技术其他示例中，所述通信单元还可以被实施其他类型的通信单元，例如，5g通信单元，对此，并不为本技术所局限。
53.值得一提的是，根据本技术实施例的所述车载终端400可基于相同功能逻辑开车出各种外观不同的车载终端400，其均在本技术的保护范围之内，例如，所述车载终端400可被实施为如图3所示意的车载终端400，其中，所述车载终端400分为两部分，安装在驾驶室的主体部分410和安装在乘员上车车门上的读卡器420，二者之间有线连接。
54.所述主体部分410的右侧上部两个圆为指示灯，0号指示灯是车速指示灯，当车辆行驶速度在限速以内时，指示灯不亮，车辆超速，指示灯为红色闪烁，伴随“您已超速”提示音；1号指示灯是乘车人数指示灯，有人员打卡上车，指示灯绿色闪烁一次，打卡乘车人数超过规定载客人数，指示灯变为黄色持续闪烁，伴随“车辆超载”提示音。下方为功能按键区，通过按键实现屏幕交互操作及语音通话。左侧为显示屏幕，显示系统菜单，地图，乘车人数，车速，时间，电量等信息。
55.安装在车门上的读卡器420需要携卡人员贴近打卡，其上有一个指示灯，打卡成功，指示灯绿色闪烁一次，打卡乘车人数达到规定载客人数，指示灯变为常亮黄色。如有人员继续打卡，则如上所述触发驾驶室内的终端告警，司机阻止人员上车。
56.车辆启动时，司机通过长按2秒“开/关”键打开车载终端400。如果车辆行驶中出现异常情况，系统后台会向前台管理界面推送告警信息，管理人员可根据实际情况进行处理。运输任务结束，司机通过长按2秒“开/关”键关闭车载终端400。
57.综上根据本技术实施例的用于井下环境的车载终端被阐明，其集成超宽带通信技术，射频识别技术和4g通信技术来实现对在井下环境中运行的车辆进行全面监管。具体地，所述车载终端通过超宽带通信技术实现对车辆的定位跟踪和超速警告、通过射频识别技术实现井下工作人员的打卡上车、乘员管理和超载警告，以及，通过4g通信技术允许车辆驾驶者与地面进行语音通话，这样，达到对井下车辆进行全面监管的目的。
58.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。
59.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。
60.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。
61.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。
62.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。