井下导航及照明装置、井下导航系统

技术领域

本申请涉及井下导航技术领域，尤其涉及一种井下导航及照明装置、井下导航系统。

背景技术

煤矿井下工作环境恶劣、行走路线复杂，井下工作人员，尤其是新入职人员及外来人员对井下行走路线不尽了解，必须由矿井工作人员陪同入井，一旦与该陪同人员失去联系，外来入井人员势必会因为不熟悉井下行走路线误入盲巷或其他危险区域，从而造成人员伤亡。

现有技术中入井人员虽然佩戴了人员定位卡，但矿井定位系统只能对入井人员进行区域定位或精准定位，而不能主动引导人员到达预设目标地点。若要进行导航，则需要另外携带导航设备，但由于入井人员还需要携带工作相关的设备器具，以及矿灯、自救器、检测仪、人员定位仪等设备，另外携带导航设备增加了人员的负重，影响肢体活动和工作效率。因此，需要提供一种结构简单、定位精准且能实现井下导航的井下导航及照明装置、井下导航系统。

发明内容

本申请的目的在于克服现有技术的不足，提供一种结构简单、定位精准且能实现井下导航的井下导航及照明装置、井下导航系统。

本申请的技术方案提供一种井下导航及照明装置，包括

用于获取实时定位和预设目标地点，并根据所述实时定位和所述预设目标地点进行语音导航的定位及导航单元；

进行照明的照明单元；

与所述定位及导航单元通信连接的控制单元；

为所述定位及导航单元、所述照明单元和所述控制单元供电的电源。

进一步地，所述定位及导航单元包括定位装置、通讯装置和扬声装置；

所述定位装置与所述控制单元通信连接，用于获取实时定位；

所述通讯装置与所述控制单元通信连接，用于进行无线通讯，获取预设目标地点和所述实时定位至所述预设目标地点的导航路线；

所述扬声装置与所述控制单元通信连接，根据所述导航路线发出语音指示。

进一步地，所述定位及导航单元还包括存储装置；

所述存储装置与所述控制单元通信连接，用于存储所述导航路线。

进一步地，所述照明单元包括照明灯和照明开关，所述照明开关分别与所述照明灯和所述电源电连接。

进一步地，所述井下导航及照明装置还包括机壳和柔性可调管；

所述定位及导航单元、所述控制单元和所述电源均安装在所述机壳中，所述柔性可调管一端连接所述机壳，另一端安装有所述照明灯。

进一步地，所述机壳为本安型防爆机壳。

进一步地，所述井下导航及照明装置还包括报警触发开关，所述报警触发开关与所述控制单元通信连接。

本申请的技术方案还提供一种井下导航系统，包括井下定位平台和至少一个如前所述的井下导航及照明装置；

所述井下定位平台与所述井下导航及照明装置通信连接，所述井下定位平台用于获取所述井下导航及照明装置的实时定位，结合根据预设目标地点确定导航路线，并将所述导航路线发送至所述井下导航及照明装置。

进一步地，所述井下定位平台包括井下地理信息单元、路线制定单元和通讯单元；

所述井下地理信息单元存储有井下路线信息；

所述通讯单元分别与所述井下导航及照明装置和所述路线制定单元通信连接；

所述路线制定单元还与所述井下地理信息单元通信连接，用于根据所述井下路线信息、所述实时定位和所述预设目标地点确定导航路线。

进一步地，所述通讯单元包括矿井工业环网、和/或移动通信网络、和/或无线局域网。

采用上述技术方案后，具有如下有益效果：

本申请将导航装置集成在照明装置中，人员下井不需单独携带导航装置，减轻了负重；

井下导航及照明装置与井下定位平台实时通讯，井下定位平台根据预设目标地点和井下导航及照明装置的实时定位确定导航路线，并将导航路线发送至井下导航及照明装置，由井下导航及照明装置进行语音导航，能够准确获悉下井人员的实时位置，同时保证导航路线的准确性。

附图说明

参见附图，本申请的公开内容将变得更易理解。应当理解：这些附图仅仅用于说明的目的，而并非意在对本申请的保护范围构成限制。图中：

图1是本申请一实施例中井下导航及照明装置的硬件电路示意图；

图2是本申请一实施例中井下导航及照明装置的结构示意图；

图3是本申请一实施例中井下导航系统的示意图。

附图标记对照表：

井下导航及照明装置001：

定位及导航单元01、定位装置11、通讯装置12、扬声装置13、存储装置14、照明单元02、照明灯21、照明开关22、控制单元03、电源04、机壳05、柔性可调管06、报警触发开关07；

井下定位平台002：

井下地理信息单元08、路线制定单元09、通讯单元010。

具体实施方式

下面结合附图来进一步说明本申请的具体实施方式。

容易理解，根据本申请的技术方案，在不变更本申请实质精神下，本领域的一般技术人员可相互替换的多种结构方式以及实现方式。因此，以下具体实施方式以及附图仅是对本申请的技术方案的示例性说明，而不应当视为本申请的全部或视为对申请技术方案的限定或限制。

在本说明书中提到或者可能提到的上、下、左、右、前、后、正面、背面、顶部、底部等方位用语是相对于各附图中所示的构造进行定义的，它们是相对的概念，因此有可能会根据其所处不同位置、不同使用状态而进行相应地变化。所以，也不应当将这些或者其他的方位用语解释为限制性用语。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”、“相连”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个组件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以视具体情况理解上述属于在本申请中的具体含义。

井下导航及照明装置：

本申请实施例中的井下导航及照明装置001，如图1所示，包括

用于获取实时定位和预设目标地点，并根据所述实时定位和所述预设目标地点进行语音导航的定位及导航单元01；

进行照明的照明单元02；

与所述定位及导航单元01通信连接的控制单元03；

为所述定位及导航单元01、所述照明单元02和所述控制单元03供电的电源04。

本申请实施例的井下导航及照明装置集成了照明单元02和定位及导航单元01，照明单元02可以是矿灯，将定位及导航单元01和控制单元03集成在矿灯中，电源04可以采用充电电池，较佳地，充电电池设置为可拆卸结构，在井下能够通过更换电池补充电能，提高设备续航能力。

较佳地，定位及导航单元01能够对获取实时定位，与井下定位平台实现通讯，在人员下井前，井下导航及照明装置001根据携带人员的作业需求预设目标地点，所述预设目标地点在井下定位平台中与井下导航及照明装置001对应。在人员下井后，预设目标地点也可在井下定位平台中进行更改。定位及导航单元01获取实时定位并发送至井下定位平台，由井下定位平台进行路线规划并将导航路线发送给定位及导航单元01进行语音导航，控制单元03用于控制定位及导航单元01进行定位和导航操作。井下定位平台可以及时对井下路线进行更新，由井下定位平台进行路线规划，再将导航路线发送至定位及导航单元01，能够根据最新路线进行规划，保证了路线的合理性。

可选地，定位及导航单元01还可以预存井下路线图和预设目标地点，在离线状态下控制单元也能根据井下路线图、预设目标地点和实时定位规划导航路线，引导人员行走至预设目标地点。

在其中一个实施例中，如图1所示，所述定位及导航单元01包括定位装置11、通讯装置12和扬声装置13；

所述定位装置11与所述控制单元03通信连接，用于获取实时定位；

所述通讯装置12与所述控制单元03通信连接，用于进行无线通讯，获取预设目标地点和所述实时定位至所述预设目标地点的导航路线；

所述扬声装置13与所述控制单元03通信连接，根据所述导航路线发出语音指示。

具体来说，定位装置11、通讯装置12和扬声装置13三者通过控制单元03通信连接，实现数据交换。定位装置11能够发出定位信号，该定位信号与井下定位平台相匹配，能够根据该定位信号确定定位装置11所在的位置，即获取实时定位；定位装置11将所述实时定位经过控制单元03发送至通讯装置12，通讯装置12将所述实时定位发送至井下定位平台，并接收井下定位平台发送的导航路线，控制单元03对所述导航路线由03进行数据处理，并控制扬声装置13发出导航语音。

其中，扬声装置13可以采用扬声器；通讯装置12可以采用矿井工业环网通讯模块、或移动网络通讯模块、或无线局域网通讯模块中的一种或多种；控制单元03可以采用单片机、可编程逻辑控制器、处理器等具有控制功能的控制元件。

在其中一个实施例中，所述定位及导航单元01还包括存储装置14；

所述存储装置14与所述控制单元03通信连接，用于存储所述导航路线。

具体的，存储装置14可以包括数据存储器和程序存储器，还可以内置在控制单元03中，也可以采用外接存储卡、硬盘等。

存储装置14与控制单元03通信连接，用于存储控制单元03接收到的导航路线以及井下路线图，当井下导航及照明装置001位于通信信号较弱的区域时，控制单元03能够根据存储在存储装置14中的导航路线以及井下路线图进行离线导航。

在其中一个实施例中，如图1所示，所述照明单元02包括照明灯21和照明开关22，所述照明开关22分别与所述照明灯21和所述电源04电连接。

具体来说，照明单元02与定位及导航单元01和控制单元03并联，共用一个电源04，分为两路支路进行控制，避免相互影响。照明单元02由照明灯21和照明开关22串联构成，照明开关22用于控制照明灯21的打开和关闭。

如图2所示，所述井下导航及照明装置001还包括机壳05和柔性可调管06；

所述定位及导航单元01、所述控制单元03和所述电源04均安装在所述机壳05中，所述柔性可调管06一端连接所述机壳05，另一端安装有所述照明灯21。

较佳地，机壳05为本安型防爆机壳，其中的定位及导航单元01、控制单元03和所述电源04均满足防爆要求，确保整套设备安全防爆。

柔性可调管06为柔性管道，能够根据设备佩戴需求调整照明灯21的位置，一般来说，照明灯21佩戴在工作人员的头部，机壳05佩戴在腰间，柔性可调管06内用于安装连接电线，实现照明灯21和电源04的电连接。

在其中一个实施例中，如图1、2所示，所述井下导航及照明装置001还包括报警触发开关07，所述报警触发开关07与所述控制单元03通信连接。

具体来说，报警触发开关07被触发时，向控制单元03发送报警信号，控制单元03将报警信号经过通讯装置12发送至井下定位平台，井下定位平台可以根据该报警信号确定人员位置，联系该工作人员或是修改预设目标地点，引导该工作人员升井。

图1、2示出了本申请的井下导航及照明装置001的一较佳实施例，将语音导航装置和照明装置集成为一体，能够与井下定位平台进行通讯，实现精准定位和导航，还能存储导航路线以及井下路线图，实现离线导航，具有较强的安全性能。

井下导航系统：

本申请实施例中的井下导航系统，如图3所示，包括井下定位平台002和至少一个前述任一实施例中的井下导航及照明装置001；

所述井下定位平台002与所述井下导航及照明装置001通信连接，所述井下定位平台002用于获取所述井下导航及照明装置001的实时定位，结合根据预设目标地点确定导航路线，并将所述导航路线发送至所述井下导航及照明装置001。

具体地，井下定位平台002存储有井下路线信息，与所有的井下导航及照明装置001通信连接，对井下导航及照明装置001进行统一管理。井下定位平台002能够获取各个井下导航及照明装置001的实时定位，并存储有各个井下导航及照明装置001对应的预设目标地点，根据预设目标地点确定导航路线并发送给对应的井下导航及照明装置001。

井下定位平台002可以及时对井下路线进行更新，由井下定位平台002进行路线规划，再将导航路线发送至井下导航及照明装置001，能够根据最新路线进行规划，保证了路线的合理性。井下定位平台002可直接利用矿井人员定位系统平台，或者单独搭建，均可与矿井安全监控系统及应急广播系统进行融合联动，保证矿井发生灾变时可为井下人员指引正确逃生路径。

在其中一个实施例中，所述井下定位平台002包括井下地理信息单元08(GIS系统)、路线制定单元09和通讯单元010；

所述井下地理信息单元08存储有井下路线信息；

所述通讯单元010分别与所述井下导航及照明装置001和所述路线制定单元09通信连接；

所述路线制定单元09还与所述井下地理信息单元08通信连接，用于根据所述井下路线信息、所述实时定位和所述预设目标地点确定导航路线。

具体来说，井下地理信息单元08根据井下实时路线图构建，利用矿井人员定位系统搭建在矿井中，信号覆盖在矿井的所有区域，取代GPS或北斗定位系统在井下信号差的不足，井下路线信息能够进行实时更新，保证了导航路线的有效性。

路线指定单元09获取井下导航及照明装置001的实时定位和预设目标地点，通过大数据、云计算等技术进行导航最优路线计算，制定导航路线。

通讯单元010可以包括矿井工业环网、移动通信网络、无线局域网中的一种或多种通讯方式。多种通讯方式可以设置优先等级，例如，优先通过矿井工业环网进行通讯，若矿井工业环网无信号，则通过无线局域网进行通讯，若无线局域网和矿井工业环网均无信号，则通过移动通信网络进行通讯。采用多种通讯方式进行通讯，保证了井下定位平台002和井下导航及照明装置001之间信息通讯的及时性。

本申请实施例中的井下导航系统，由井下定位平台进行路线规划，再将导航路线发送至井下导航及照明装置，能够根据最新路线进行规划，保证了路线的合理性，采用多种通讯方式实现井下定位平台和井下导航及照明装置的通讯，确保能够及时进行通讯，避免人员失联。

以上所述的仅是本申请的原理和较佳的实施例。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在本申请原理的基础上，还可以做出若干其它变型，也应视为本申请的保护范围。