第一章绪论
1.1概述
1.1.1研究现状
在地质勘探或是油田勘探的过程中，常会用到地震勘探。爆炸震源是地震勘探中广泛采用的非人工震源。虽然目前已发展了重锤、连续震动源、气动震源等一系列地面震源，但陆地地震勘探经常采用的重要震源仍为炸药。
炸药安放的过程中需要测量起爆电缆的长度，准确的测定线路的长度是勘探顺利进行的前提和保证。但是由于炸药安放在地面下的竖井中，难以直接测量线缆的长度。目前勘测中常使用的方法是利用电阻表测量电缆的电阻值，再通过换算得出导线的长度。测量过程中需要人工对测量结果进行换算和记录，不仅增加了勘探的工作量，在换算和记录过程中还容易产生错误。
在地址勘测中，勘测地点往往都在野外，缺乏固定的标记物和指示。尤其在密林和荒漠等环境中，必须借助仪器来定位。目前最常用定位仪器通常都要使用到GPS。
GPS是Global Positioning System（全球定位系统）的缩写，是美国从本世纪70年代开始研制，历时20年，耗资200亿美元，于1994年全面建成，具有在海、陆、空进行全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。该系统的建立从根本上解决了人类在陆地、海洋、航空、航天等各个方面的导航和定位问题, 具有很高的实用价值。在电力系统通信和电力系统自动化等领域也有广泛的应用。
当初，设计GPS系统的主要目的是用于导航，收集情报等军事目的。但是，后来的应用开发表明，GPS系统不仅能够达到上述目的，而且用GPS卫星发来的导航定位信号能够进行厘米级甚至毫米级精度的静态相对定位，米级至亚米级精度的动态定位，亚米级至厘米级精度的速度测量和毫微秒级精度的时间测量。因此，GPS系统展现了极其广泛的用途。
用GPS信号可以进行海、空和陆地的导航，导弹的制导，大地测量和工程测量的精密定位，时间的传递和速度的测量等。对于测绘领域，GPS卫星定位技术已经用于建立高精度的全国性的大地测量控制网，测定全球性的地球动态参数；用于建立陆地海洋大地测量基准，进行高精度的海岛陆地联测以及海洋测绘；
用于监测地球板块运动状态和地壳形变；用于工程测量，成为建立城市与工程控制网的主要手段。用于测定航空航天摄影瞬间的相机位置，实现仅有少量地面控制或无地面控制的航测快速成图，导致地理信息系统、全球环境遥感监测的技术革命。
自从海湾战争中美军成功地使用了全球定位系统（GPS）后，GPS卫星导航技术及相关产品就成为全球军队武器装备追逐的对象。与此同时，具有定位、测量、授时等功能的GPS技术被更多的行业所接受和采用，随着信息产业和现代交通工具的发展，GPS技术更渗透于工作与生活的各个方面。近年来，水利事业中也频繁地应用到这项技术。
应用于水利部门，导航仪可以为防汛抗洪的指挥工作提供极大的方便和帮助。大水之年，受灾地区已是水天一片，公路被淹没，通迅设施被冲毁，如何在没有任何参照物的情况下，将大量抢险物资运送到指定地点，将紧急救援人员准确调动到前线，"多用途卫星导航定位仪"可以担此重任。它能为救援工作提供指导行进的电子地图，救援人员根据电子地图自行导航，借助卫星定位技术和电子地图显示自行判读，明确自己现在的地理位置和到达目的地的距离及所需时间。为保障迅速到达目的地，救援人员还可以在电子地图中预设行进路线，并在重要的位置进行标定，当沿自选的路线行动，发生偏航时系统全自报警，保证正确地行动。
当前，对目的地及周边环境的查询需求带动了GPS导航市场的繁荣。据相关统计，欧美国家导航设备普及率达到90%，日本更是超过95%。一项对3G应用的展望和创意的专业调查显示，17.79%的被调查者选择了3G网络视频对话，15.34%的被调查者选择了GPS/地图搜索，在3G时代来临之际，人们对GPS/电子地图的关注，足以显现它对日常生活中的重要性。
2005年，我国民用汽车保有量就达到了3160万辆，但是装载导航设备的车辆，还不足2%。尽管不少汽车厂家对其高端车型在出厂前就安装了导航系统，对其他低端车型也会有选装导航产品的服务，但价格不菲的车载导航仪让不少买车的人放弃了实用性很强的导航配置。按照私人汽车拥有量年均增速20%测算，对导航产品的需求也是一个很大的增量。
1.1.2研究内容
目前使用的导航仪或全站仪等仪器中大都带有GPS功能，但在地震勘测过
程中，寻找的目标是事先安装好导线的目标，坐标是已知的，并不需要十分精确的目标定位，只需引导使用者找到目标即可。因此使用全站仪之类的仪器虽然精度高，但是由于使用复杂，且使用者需要进行专门的培训，给勘测带来诸多不便。
而一般的导航仪采用的是电子地图导航，需要公路或其他标志物作为参考，显然不适合野外使用。
另外，由于仪器功能单一，使用者不得不携带多种仪器，更加重了使用者的负担，降低了工作的效率。
为解决上述问题，本设计将线路测量系统和导航系统集成在一起，并且在测量电阻的基础上增加了自动线长换算、换算参数标定和存储功能。同时，系统在测量线长时会自动记录下测量点的坐标，系统可以通过手动输入坐标或调用系统内已存的坐标指引使用者到达目标点。在实现功能的同时尽量减小使用的复杂程度，降低使用者的工作量。
第二章系统总体设计
2.1功能分析
本设计将导航仪和线路测量系统集成在一起，基本功能为两者功能的结合。即线缆电阻测量和系统导航。
根据使用场合分析，由于系统测量的电缆为连接有雷管的起爆电缆，电流过大会造成危险。根据工业电雷管的国家标准GB 8031—2005中规定电雷管的安全电流为0.18A，设计测量电流应远小于0.18A。
系统自动将测量得到的电阻换算成为线缆长度，由于线缆的长度不同将会导致换算系数的变化，系统需在更换线缆材料时能够对换算系数进行标定。
进行导航需了解系统本身的坐标和目标点的坐标。系统本身的坐标需通过GPS定位实现，目标点的坐标可以通过手动输入，也可以通过选择系统曾经测试过的坐标点。
综上所述系统设计功能为：
1.测量电缆电阻；
2.测量电流不超过50mA；
3.自动将电阻换算为长度；
4.测量数据存储；
5.换算系数标定；
6.显示系统的GPS坐标；
7.输入坐标定点导航；
8.GPS坐标存储；
9.存储坐标定点导航。
2.2方案选择
2.2.1线路测量方案
导线长度测量，主要用于各种电力电缆或电信电缆，为了找出适用于本设
计的长度测量方法，有必要对己知的线路故障定位方法进行分析。
电力电缆故障探测的方法最早是在二战前提出的，发展至今己经出现了诸如:电桥法、驻波法等经典理论方法，以及五十年代的低压脉冲法、七十年代的脉冲电压法、八十年代的脉冲电流法等现代行波法。下面简要介绍各种测量方法的原理，以便分析各种方法的优劣，分析更适合测量导线的长度的方法。
1.电桥法
单相接地故障是最常见的电缆故障之一，通常占各类故障的总和的90%，传统的测试是用电桥法。由于同一性质的单相接地故障，它的接地电阻可以从几欧姆至兆欧级，因此可用的电桥也稍有差别，但其原理均相同。电桥法的基本原理和基本接线如图2-1所示。
图2-1 电桥法及接线
当电桥平衡后，故障点距离用式（2-1）进行计算。
212
2R X L R R =?+ （2-1） 其中，X －故障点距离(m)； L －电缆线路长度(m)；
R1－电桥固定臂读数； R2－电桥可变臂读数。
用电桥法测试故障点的精确性与接地电阻值有关。接地电阻值越小测试精度越高。为达到可能高的精确度，常用大电流烧断接地电阻。但接地电阻不宜过小，因为烧断接地电阻需要一定时间，也不利于其后的定点实验。接地电阻为千欧数量级是最为理想的，其精确度可小于0.1%。为了消除电桥法中临时引线带入的误差，除了将电桥接到电缆的二根引线轮换测试外，还应在电缆的另一侧进行重复测试。经验表明在近故障点一侧测试的故障点距离比远离一侧的精度要高。
电桥法的优点是简单，方便，精确度高，但它的主要缺点是不适用于高阻
故障、闪络性故障，因为故障电阻很高的情况下，电桥里电流很小，一般灵敏度的仪器，很难探测。但是，实际上故障大部分是属于高阻与闪络性故障。这样在使用电桥法测距之前，需用高压设备将故障点烧穿，使故障点电阻降到可用电桥测量的范围内。而故障点烧穿是件十分困难的工作，往往要花费数小时，甚至几天的时间，十分不方便，有时会出现故障点烧断，故障电阻反而升高的现象，或是故障电阻烧得太低，呈永久短路，以至于不能用放电声测法进行最后定位。电桥法的另一缺点是需要知道电缆的准确长度等原始技术资料，当一条电缆线路内是由导体材料或截面不同的电缆组成时，还要进行换算，电桥法还不能测量三相短路或断路故障。随着新技术的不断进步，现在现场上电桥法用得越来越少。
2.低压脉冲反射法
低压脉冲反射法主要用于低阻和断线故障测距。是应用脉冲行波和时间成线性关系的原理，因此和电缆线路的结构无关，只要绝缘介质均匀，就可方便地检测故障范围。它的原理及发射和断路反射波形如图2-2所示：
图2-2 低压脉冲反射法院里及波形
基本方法是首先向电缆导线首阶跃电压或脉冲电压)，通过测量入进行测距，见式(1-2)：
（2-2）其中L为故障距离，为入射行波和反射行波之间的时间差，v为行波在电缆中的传播速度。该方法简单直观，不需要知道电缆的准确长度，根据脉冲反射波还可以识别电缆接头与分接点的位置，测试简单，操作容易，且精度高。该方法可用于电缆低阻和断路故障测距或用于电缆全长测量，这类故障占所有电缆故障的10%,在电缆故障测试中占有举足轻重的作用。
脉冲反射法中识别故障点的反射波和区别由其它由于不均匀性造成的反射波，如电缆接头反射波，是测试技术的关键。反射波的幅值主要决定于故障点电阻对波阻抗之比。接地故障的电阻对波阻抗之比(Rf/Z0)大于10时，反射波幅值
只是等于或小于脉冲起始波的5%，而多数接地故障的测试局限了脉冲反射法的应用。而断线故障由于断线电阻较大，可得几乎100%的反射波幅值，因此脉冲反射波法特别适用于断线故障。
3.脉冲电压法
脉冲电压法，又称闪测法。此方法实际上是行波法离线故障测距的一种形式。此方法是70年代发展起来的用于测量高阻与闪络故障的方法。该方法首先将电缆故障在直流或脉冲高压信号下击穿，然后通过记录放电脉冲在测量点与故障点往返一次所需的时间来测距。脉冲电压法的一个重要优点是不必将高阻与闪络性故障烧穿，直接利用故障击穿产生的瞬间脉冲信号，测试速度快，测量过程也得到简化，是电缆故障测试技术的重大进步。
就大部分故障本质来说，基本都属于绝缘体的损坏。高阻故障是由于绝缘介质的抗电强度下降所致。因为故障点的阻值高，测量电流小，所以即使用足够灵敏的仪表也难以测量。对于脉冲法，由于故障点等效阻抗几乎等于电缆特性阻抗，所以反射系数几乎等于零，因得不到反射脉冲而无法测量。但从介质的电击穿现象出发，只要对电缆加足够高的电压(当然低于最高试验电压)故障点就会发生击穿现象。在击穿的瞬间，故障点被放电电弧短路，所以在故障点放电前后了就产生电压的跃变。由于介质击穿，其电离过程需要一定的时间，而弧光放电一般要持续数百微秒到几个毫秒，因此跃变电压在放电期间就以波的形式在故障点和电缆端头之间来回反射。如果在电缆的端头(始端或终端)，把瞬间跃变电压及来回反射的波形记录下来，便可测量出电波来回反射的时间。再根据电波在电缆中的传播速度，就可以算出故障点到端头的距离。基于这个物理机理产生了闪络侧试法。
图2-3 脉冲电压法
按图2-3，接上电源后，实验变压器PT对电容C充电。当电压高到一定数
值时，球间隙J被击穿，电容器C上的电压通过球间隙的短路电弧和电感L直接加到电缆的测量端。这个冲击电波沿电缆向故障点传播。只要电压的峰值足够大，故障点就会因电离而放电(注：因为欲使故障点闪络放电，不但需要足够高的电压，还需要一定的电压持续时间)。故障点放电所产生的短路电弧使沿电缆送去的电压波反射回去。因此，电压波就在电缆端头和故障点之间来回反射。为了使反射波不至于被测试端并联的大电容C短路，在电缆和球间隙之间串接一个电感线圈L(几微享到几十微享)组成电感微分电路。因为电感对突跳电压有较大的阻抗，有了它，就可以借助于录波器观察到来回反射的电压波形。
脉冲电压法的一个重要优点是不必将高阻与闪络性故障烧穿，直接利用故障击穿产生的瞬时脉冲信号，测试速度快，测量过程也得到简化，是电缆故障测试技术的重大进步。但脉冲电压法也有它的缺点，其缺点如下：
1)安全性差。仪器通过一个电容电阻分压器分压测量电压脉冲信号，仪器
与高压回路有电耦合，很容易发生高压信号串入，造成仪器损坏。
2)在利用闪测法测距时，高压电容对脉冲信号呈短路状态，需要串一个电
阻或电感以产生电压信号，增加了接线的复杂性，且降低了电容放电时
加在故障电缆上的电压，使故障点不容易击穿。
3)在故障放电时，特别是进行冲闪法测试时，分压器藕合的电压波形变化
不尖锐，难以分辨。
4.脉冲电流法
脉冲电流法是在脉冲电压法的基础上发展起来的，它是通过线性电流耦合器测量电流脉冲信号，将电缆故障点用高电压击穿，使用仪器采集并记录下故障点击穿产生的电流行波信号，通过分析判断电流行波信号在测量端与故障点往返一次所需时间来计算故障距离。脉冲电流法接线如图2-4所示。
图2-4 脉冲电流法
与脉冲电压法比较，脉冲电流法使用线性电流耦合器，与高压回路无直接电气连接，这样对试验仪器和试验人员比较安全。线性电流耦合器产生的电流脉冲信号也比较容易分辨。所以相比脉冲电压法而言，该方法得到了更为广泛的应用。
但是这种方法存在盲区，有时波形不够明显，需要靠人为判断，仪器误差较大。
5.二次脉冲法
二次脉冲法是最新发展的电缆故障预定位方法。特点是易操作、多功能，回波图形解释简单。原理是：由回波仪释放一个发射脉冲，在高阻或间歇性电缆故障点不能被反射，仪器将显示整个电缆长度的波形存储起来，此波形图叫“完好轨迹”。设备高压电容器放电，使电缆故障点发生闪络，故障点的电弧表现为阻值非常低的电阻。同时回波仪被触发送出第二个发射脉冲(低压脉冲)，这个加在高压信号上的脉冲将从故障点反射。这样，带自动数据处理的回波仪存储故障点反射波形，并将完好轨迹和故障轨迹进行叠加，两条轨迹将有一个清楚的发散点。这个发散点就是故障点的反射波形点。
二次脉冲法的优点是，可以避开故障点闪络时引起强烈的电磁干扰；低压脉冲宽度可以调节；较长线路也能记录到清晰的信号波形，提高测量精度。缺点是：所用仪器较多；由于故障点电阻要降到很小的数值，如果故障点受潮严重，故障点击穿过程较长，测试时间相应增加；故障点维持低阻状态的时间不确定，施加二次脉冲的控制有难度。
6.欧姆法
欧姆法是利用欧姆定律测试电阻的方法，通过向待测导线中通入已知大小的电流，根据测得的电压可以得到导线的电阻，再根据线缆的电阻率可计算得到线缆的长度。该法不能检测电路的故障，只能用来检测线缆的长度，但该方法是以上几种方法中最简单的方法。该法的缺点是对于不同电阻率的导线计算公式发生变化，且如果导线不均匀对测量结果的影响较大。
7.总结
以上，介绍了目前存在的各种电缆故障测距原理，包括电桥法、低压脉冲反射法、脉冲电压法、脉冲电流法、二次脉冲法等、欧姆法，并给出了各种方法
的优缺点。根据使用场合，待测电缆是连接有电雷管的的电缆，脉冲电压法、脉冲电流法和二次脉冲法等采用高压脉冲或脉冲电流的方案显然不适合。而电桥法又因为需采用高灵敏度的测量仪器等问题，会给测量使用造成一定的困难。低压脉冲法要求绝缘介质均匀，且适于测量的是类似于断线的大电阻故障，对于接有电雷管的电缆也不大适合，并且该方法的设计难度远高于欧姆法。
综上所述，本设计采用欧姆法测量线缆长度，并由系统自动将电阻换算为导线长度。
由于待测线缆材质变化电阻和长度的换算系数必须随之更换，系统需具有标定功能，标定方法为使用系统测量长度已知的改材料线缆的电阻，之后输入线缆长度，系统可根据线缆的长度和测得阻值自动计算出换算系数，并存储至非易失存储器中。
此外，由于使用环境的不同尤其是温度的变化，可能会引起设备测量值的温漂。因此，系统需能够同过对额定电阻的标定自动消除温漂。
2.2.2定位方案
本设计使用的定位方案采用GPS定位，可以方便的获得系统的GPS坐标。定位信息通过显示装置将系统的坐标告知使用者。同时将坐标进行存储。
系统在进行线路测量的同时记录测试点的GPS坐标，并同线缆的测量数据一桶存储。
由GPS定位可以方便的进行系统导航，将目标点的坐标和系统的坐标做差即可的到目标点相对于系统的方向。但是，由于在野外缺乏明显的标志物，不适合使用地图导航。为方便使用者寻找目标，系统可显示一个指向目标的箭头，引导使用者目标的具体方向。
在显示设备上绘制指向目标的箭头需要目标相对系统的方向。同时还需要系统相对于地理坐标系的方向。前者通过对系统和目标坐标点的计算可获得。后者需通过电子罗盘等设备获得。
2.2.3存储方案
在本设计中，需要进行存储的数据主要有系统的测量数据、系统定位数据和系统标定数据。
其中系统测量数据和定位数据应能够方便的读出值PC机上，以便进行数据
处理。同时，目标坐标点的信息需要能够方便的在不同的测量系统间共享，方便使用者对坐标点的寻找。
系统的标定信息是系统的重要数据，尤其是温漂系数的标定数据，如果丢失将导致测量结果的紊乱。因此，该类数据的存储需稳定可靠且不已丢失。
根据上述分析，对于测量信息，可存储于系统外部非易失存储其中。本设计选用TF卡，TF卡是目前智能系统中常用的存储介质，因为其价格便宜与存储稳定而受到广大用户的欢迎，这也是本系统采用TF卡的原因之一。另外TF卡较Flash拔插方便，如果发生意外损坏TF替换十分方便，如果是Flash的话必须首先使用专业工具将其从电路板上取下，使用者在没有专业技能的情况下基本不可能完成，同时也极大的影响到电路板的整体安全性与稳定性。此外，TF卡可以方便的在不同的设备上使用，是数据分享的快捷方法，也能够非常容易地将数据采集到PC机上。
而对于标定系统应存储于系统内部自带的非易失存储其中。
2.2.3人机交互方案
一个智能美观的人机交互接口可以极大方便用户的操作，在本系统中为了方便用户对系统进行实时监测与控制，点阵式LCD显示屏加4X4矩阵键盘实现系统参数的修改与信息的动态显示。
LCD显示器由于需要在野外使用，一般的透射式液晶屏在阳光下非常不便于使用，甚至显示内容完全无法看清楚。因此本设计选用半透半反式黑白点阵式液晶屏ERC128128-1。该液晶屏分辨率为128*128，能够方便的显示字符和简单的黑白图案。
2.3控制器选型
根据系统的整体需求，MCU选用STM32系列的STM32F103xx，STM32F103xx 增强型系列使用高性能的ARM? Cortex?-M3 32位的RISC内核，工作频率为72MHz，Cortex?-M3处理器是最新一代的嵌入式ARM处理器，它为实现MCU的需要提供了低成本的平台、缩减的引脚数目、降低的系统功耗，同时提供卓越的计算性能和先进的中断系统响。内置高速存储器(高达512K字节的闪存和64K字节的SRAM)，丰富的增强I/O端口和联接到两条APB总线的外设。所有型号的器件都包含3个12位的ADC、4个通用16位定时器和2个PWM定时器，还包含标
准和先进的通信接口：多达2个I2C接口、3个SPI接口、2个I2S接口、1个SDIO接口、5个USART接口、一个USB接口和一个CAN接口。
STM32F103xx系列内置SD卡接口和LCD接口，可以方便进行SD卡与LCD
的开发，大大缩短开发周期。
STM32F103xx系列工作于-40°C至+105°C的温度范围，供电电压2.0V至3.6V，一系列的省电模式保证低功耗应用的要求。
同时此款CPU内部集成了上电复位(POR)/掉电复位(PDR)电路，该电路始终处于工作状态，保证系统在供电超过2V时工作；当VDD低于设定的阀值(VPOR/PDR)时，置器件于复位状态，而不必使用外部复位电路。
器件中还有一个可编程电压监测器(PVD)，它监视VDD/VDDA供电并与阀值VPVD比较，当VDD低于或高于阀值VPVD时产生中断，中断处理程序可以发出警告信息或将微控制器转入安全模式。
第三章系统硬件设计
3.1系统框图
图中文字不应该比中文中的字号还大，要么调整图的大小，要么修改文字大小，你这个图太大了
图3-1 硬件框图
根据设计需求分析可知，整个系统主要包括前端数据采集、GPS信号处理、数据存储、人机交互和电子罗盘5个模块，系统的原理框图如图3-1所示。系统的工作流程为数据采集端将获得的电阻数据传输至主控MCU，然后同当前由GPS 终端获得的位置信息相互关联，将关联后的信息存放至存储介质中，并在液晶上实时显示。用户操作完成后可以通过USB接口将存储介质中的数据传输至PC机。电子罗盘用来获取系统相对于地理坐标系的偏转角度。
3.2电路设计
3.2.1MCU电路
图3-2 MCU外围电路
系统采用STM32f103VBT6作为主控MCU，只需要简单的电路即可使单片机正常工作。单片机拥有128kB的flash，外设资源丰富包含3个12位的ADC、4个通用16位定时器和2个PWM定时器，还包含标准和先进的通信接口：多达2个I2C接口、3个SPI接口、2个I2S接口、1个SDIO接口、5个USART接口、一个USB接口和一个CAN接口。
图3-3 MCU及外围电路
系统采用STM32f103VBT6作为主控MCU，只需要简单的电路即可使单片机正常工作。单片机拥有128kB的flash，外设资源丰富包含3个12位的ADC、4个通用16位定时器和2个PWM定时器，还包含标准和先进的通信接口：多达2个I2C接口、3个SPI接口、2个I2S接口、1个SDIO接口、5个USART接口、一个USB接口和一个CAN接口。
MCU模块包括：
主芯片。
时钟电路：由一个8MHz的晶振和一个32.768kHz的晶振及电容构成。为单片机提供系统时钟和实时时钟源。
调试接口：由一组排阵和若干电阻构成。位单片机提供下载程序和在线调试的接口。
启动项选择电路：由两个电阻构成。选择单片机启动项，是单片机从片内Flash启动。
复位电路：由按键、电阻和电容构成。负责系统的商店复位和手动复位。
滤波电路：有四颗瓷片电容构成。负责主芯片的电源退偶。
3.2.2电源管理电路
图3-4 LTC3521电源管理电路
主电源管理芯片采用凌力尔特公司的LTC3521，该器件兼有一个 1A 同步降压-升压型 DC/DC 转换器和两个 600mA 同步降压型 DC/DC 转换器以提供 3 个输出轨，效率可高达 95%。LTC3521 具 1.8V 至 5.5V 的输入范围，因此该器件与所有类型的 PC 板卡插槽、USB 和单节锂离子或双/三节碱性/镍镉/镍氢金属电池应用都兼容。LTC3521 的同步降压-升压型通道所采用的拓扑在所有工作模式之间提供连续转换，从而非常适用于甚至在电池电压下降至低于输出时也必须保持恒定输出电压的应用。在很多情况下，这能增加多达 20% 的电池运行时间。其降压-升压型通道可以提供 1.8V 至 5.25V 的恒定输出电压，而每一个同步降压型通道则能够提供 0.6V 至 5.25V 的输出，从而使该器件适用于多种手持式应用。LTC3521 的恒定 1.1MHz 开关频率可实现低噪声工作，同时最大限度地减小了外部组件的尺寸。纤巧外部组件结合 4mm x 4mm QFN-24 或 TSSOP-20E 封装，为空间受限应用提供了一种占板面积紧凑的解决方案。
LTC3521 的同步降压-升压型通道提供连续传导工作，以在宽输入电压范围内最大限度地提高效率，同时最大限度地降低开关噪声。降压型转换器采用电流模式控制和同步整流以确保最佳效率。该器件的可选突发模式 (Burst Mode) 工作仅需要 30uA 静态电流，且停机电流低于 2uA，从而进一步延长了电池运行时间。就需要低噪声的应用而言，LTC3521 可以配置为以固定频率 PWM 模式运行，
这可降低噪声和潜在的 RF 干扰。
在本设计中，芯片的同步降压-升压型DC/DC转换器为主芯片、电子罗盘和液晶屏背光供电。两个同步降压型DC/DC转换器为GPS模块、LCD显示、SD卡及测量模块供电。待机状态时，可以将除主芯片外的其他电源关闭，以节省电能，延长电池使用寿命。
输出电压为同步降压-升压型DC/DC转换器输出5V电压，两个同步降压型DC/DC转换器输出3.3V电压。
图3-5 双电源转换电路
系统的线路测量模块正常工作需要双电源，在设计中采用凌力尔特公司的LT3471作为双电源转换芯片。
利用lt3471将3.3V 单点源转换为﹢/﹣5V的双电源以提供给测量系统正常工作使用。
在双电源的输出端增加指示灯以方便调试。
图3-6 低压差线性稳压电路
通过低压差线性稳压芯片LM1117给单片机和电子罗盘提供3.3V的稳定工作电压。
由于开关电源输出的电流纹波较大，不利于单片机和电子罗盘的稳定工作，采用LM1117对5V电压进行降压稳压可以得到纹波较小的稳定电源。从而保证单片机和电子罗盘的稳定工作。
3.2.3电阻测量电路
图3-7 电阻测量电路
本电路首先采用OP07构成微电流源输出1mA左右的小电流，小电流流过待测物时产生压降，压降经过高精度仪用放大器AD620放大后输出至单片机进行AD采集。
Op07芯片是一种低噪声，非斩波稳零的双极性运算放大器集成电路。由于OP07具有非常低的输入失调电压（对于OP07A最大为25μV），所以OP07在很多应用场合不需要额外的调零措施。OP07同时具有输入偏置电流低（OP07A为
±2nA）和开环增益高（对于OP07A为300V/mV）的特点，这种低失调、高开环增益的特性使得OP07特别适用于高增益的测量设备和放大传感器的微弱信号
等方面。
AD620是一款低成本、高精度仪表放大器，仅需要一个外部电阻来设置增益，增益范围为1至10,000。此外，AD620采用8引脚SOIC和DIP封装，尺寸小于分立式设计，并且功耗较低(最大电源电流仅1.3 mA)，因此非常适合电池供电
的便携式(或远程)应用。
AD620具有高精度(最大非线性度40 ppm)、低失调电压(最大50 μV)和低失调漂移(最大0.6 μV/°C)特性，是电子秤和传感器接口等精密数据采集系统的理想之选。它还具有低噪声、低输入偏置电流和低功耗特性，使之非常适合ECG和无创血压监测仪等医疗应用。
由于其输入级采用Superβeta处理，因此可以实现最大1.0 nA的低输入偏置电流。AD620在1 kHz时具有9 nV/√Hz的低输入电压噪声，在0.1 Hz至10 Hz频带内的噪声为0.28 μV峰峰值，输入电流噪声为0.1 pA/ √Hz，因而作为前置放大器使用效果很好。同时，AD620的0.01%建立时间为15 μs，非常适合多路复用应用；而且成本很低，足以实现每通道一个仪表放大器的设计。
在该电路中，首先采用两个电阻对5V的电压进行分压，得到4V左右的基准电压。之后，基准电压经过OP07和9012的跟随使9012的发射极电压恒定在4V左右。由于电源和发射极之间接有1K的定值电阻，射极的的电流将恒定在1mA。因此，在三极管的集电极也就是测量接口将得到约1mA的恒定电流。
当待测电缆接在测量头上时，1mA的电流流过电缆，根据欧姆定律可知测量头的电极间将产生压降，测量该压降即可得出导线的阻值。
STM32的AD为14位，分辨率约为0.8V，直接测量电极两端的电压得到的值精度低于1欧姆。为了提高系统的测量精度，利用仪用放大器将电压放大10倍以上再用AD采集，则可以将精度提高至0.1欧姆。继续提高放大倍数，在一定程度上可以进一步提高测量精度，但是系统量程则会同比下降。由于采用1mA 的测量电流，线缆的最大值不超过100欧姆，STM32采集范围为0~3.3V可计算的出最佳放大倍数在30倍左右。
为减小干扰和噪声，测量电路中添加滤波电路滤除干扰。同时采用电感将模拟地及数字地进行隔离。从而提高精度。
为保证系统测量安全，在输出端串联接入小电流自恢复保险管，将电流限制在50mA以下。
由于测量系统工作在+/-5V双电源下，而单片机工作在3.3V电源下，输出部分需添加限流电阻进行保护。
3.2.4GPS接口电路
图3-8 GPS接口电路
本设计中的GPS模块采用ZYM_G5020_1。
ZYM_G5020_1是高性能、低功耗、小尺寸并且非常容易整合的GPS模块，是为OEM模块的广泛应用而设计的。该GPS模块一次性追踪16颗卫星，能够快速搜星，每秒更新一次定位数据。
ZYM_G5020_1是一款带有TCX0设计的高性能产品，采用UBL0X Antaris5
计数设计。提供高达-160dBm的跟踪灵敏度，可以捕捉极微弱的卫星信号，实现恶劣环境下的强捕捉能力。
该模块使用USB或USRT通讯，在本设计中，采用USART作为GPS的通讯接口。由于模块上电使能后会自动发送串口数据，并不需要进行过多配置，因此在本设计中除电源外仅接出一条数据线和一条使能控制线。
模块工作时耗电量很大，不使用时通过使能控制将模块失能，以节省电量，延长电池使用时间。
3.2.5电子罗盘电路
图3-9 磁通传感器电路
本设计中采用霍尼韦尔的双周磁通传感器HMC1052作为电子罗盘模块。
HMC1052是单芯片上的高性能磁阻传感器，包括两个正交的传感器，每只磁阻传感器都配置成一个四个元件的惠斯通电桥，将磁场转化为不同的输出电压。这些传感器能传感低至120微高斯的磁场，灵敏度可达到1mV/V/高斯。测量范围可达到±6高斯。
由于低磁场十分微弱，传感器的输出电压很小，用单片机的AD采集很困难，需要放大。在本设计中，使用运放MCP602构成减法电路，将磁阻传感器构成的惠斯通电桥的两个桥臂的输出电压差值放大100倍输出。输出值由单片机的12位AD采集。以提高电子罗盘的测量精度。
3.2.6液晶显示模块
图3-10 LCD液晶屏电路
液晶屏采用3.3V供电，由于液晶屏耗电量较大，单独利用电源管理芯片的一路降压型DC/DC转换器为液晶屏供电，以便关闭液晶屏以节省点量。
液晶屏的背光在外界光线较强时起到的作用有限，可以在外界光线较强时关闭液晶背光。在液晶背光电源电路上添加三极管做开关控制背光。为增加三极管的驱动能力，将两个三极管构成符合结构增大电流驱动能力。由于三极管本身的分压，将导致液晶背光得不到足够的3.3V电压，因此，液晶屏背光采用5V电源供电。为防止电压过高烧毁发光器件，在线路上串联限流电阻保护液晶屏背光发光器件。
招远市黄金矿业工程有限责任公司矿用人员定位管理系统 目录
一、矿山基本情况 一、矿区概况 二、公司资质证书 见附件： 三、技术文件 第一节、概述 1.1背景和需求 煤矿安全生产事关人民群众的生命和财产安全，各级政府一贯高度重视煤矿安全生产问题，并采取一系列措施不断加强安全生产工作。通过不断的努力，近一时期煤矿安全生产状况总体上趋于稳定好转，但由于基础薄弱等种种原因，煤矿安全生产状况仍然不容乐观。如何改变目前煤矿企业对井下人员落后的管理模式，如何实现管理的现代化、信息化也成为所有煤矿企业关心的问题，因此建立以灾害预防、事故救助、电子信息化管理为主要目标的信息化和智能化建设势在必行。 1.2系统简述 （1）本系统是运用高科技手段开发研制。系统的核心识别设备采用了具有国际先进水平的微波技术，该技术采用了当今最先进的0.18uM的微波芯片技术，使产品的性能和原来的微波技术相比得到了本质的改进，彻底解决了远距离、大流量、超低功耗、高速移动的标识物的识别和数据传输难题，而且成本较以往大大降低，同时也解决了中低频电磁波技术感应距离短、防冲突能力差的致命弱点。 （2）系统能够及时、准确的将井下各个区域人员及设备的动态情况反映到地面计算机系统，使管理人员能够随时掌握井下人员、设备的分布状况和每个矿工的运动轨迹，以便于进行更加合理的调度管理。当事故发生时，救援人员也可根据矿用人员管理系统所提供的数据、图形，迅速
了解有关人员的位置情况，及时采取相应的救援措施，提高应急救援工作的效率。 （3）系统是集井下人员考勤、跟踪定位、井下信息发布、灾后急救、日常管理等一体的综合性运用系统,集合了国内识别技术、传输技术、软件技术等最顶尖的产品和技术，是目前国内技术最先进、运行最稳定、设计最专业化的井下人员定位系统。这一科技成果的实现，将为煤矿企业的安全生产和日常管理上台阶以及事故急救带来了新的契机。 1.3基本原理 1.3.1 系统应用原理说明 系统应由主机、传输接口、本安型读卡分站、识别卡、矿用隔爆兼本质安全型电源箱、电缆、接线盒、避雷器和其他必要设备组成。在井下主要巷道、交叉道口、必经之路等重要位置安装无线读卡分站，下井人员携带识别卡，识别卡能发射信号，当识别卡在接收器一定范围内时，读卡分站接收到识别卡发出的信号，将信号进行分析、处理，并把信号发送到地面，地面信号传输接口把信号进行转换，交给主机进行处理，从而实现目标的自动化管理。 识别卡具有双向通讯功能，当矿工遇到紧急事件时，可以按下紧急求救按钮，地面监控主机就会显示出求救人员的信息（包括在那个位置及人员情况），矿方可以在第一时间组织人员经行抢救及处理。 调度室综合所有安全因素，如果遇到大的问题，需要井下人员进行紧急撤离，可以向井下某人（或某地区人员）（或者全部人员）发出撤离命令，在第一时间保证人的安全。 管理者可以根据大屏幕上或电脑上的分布示意图查看某一区域，计算机即会把这一区域的人员情况统计并显示出来。中心站主机会根据一段时间的人员出入信息整理出这一时期的每个下井人员的各种出勤报表，作为工资发放的依据。同时全方位监控井下人员分布情况。 1.3.2 系统应用原理图 （一）设计原则 鉴于煤矿井下人员管理系统的重要性，我们以科学的方法、严谨的态度，认真对系统仔细的分析，力求达到系统设计的先进性、可靠性、实用性和可扩展性。
目录 第一章GPS简介及基本理论 (2) 1.1 GPS的概述 (2) 1.2 GPS的组成 (3) 1.3 GPS的发展趋势 (3) 1.4 Globalsat和HOLUX的EB-3531 (4) 1.5 EB-3531的特点 (5) 第二章硬件电路设计 (7) 2.1 电源转换电路设计 (7) 2.2 GPS接收模块与单片机接口电路设计 (9) 2.3 单片机控制系统的硬件电路 (9) 第三章软件部分设计 (11) 3.1 串口通行模块 (11) 3.2主程序设计 (13) 第四章调试 (15) 4.1 硬件调试 (15) 4.2 软件调试 (15) 第五章总结 (17) 致谢 (18) 参考文献 (19)
第一章 GPS简介及基本理论 1.1 GPS的概述 GPS是英文Navigation Satellitte Timing and Ranging/Global Positioning System的字头缩写词（NAVSTAR/GPS）的简称。它的含义是，利用卫星的测时和测距进行导航，以构成全球卫星定位系统。现在国际上已经公认：将这一全球定位系统简称：GPS。 GPS系统的前身为美军研制的一种“子午仪”导航卫星系统(Transit），1958年研制，64年正式投入使用。该系统用5到6颗卫星组成的星网工作，每天最多绕过地球13次，并且无法给出高度信息，在定位精度方面也不尽如人意。然而，子午仪系统使得研发部门对卫星定位取得了初步的经验，并验证了由卫星系统进行定位的可行性，为GPS系统的研制埋下了铺垫。由于卫星定位显示出在导航方面的巨大优越性及子午仪系统存在对潜艇和舰船导航方面的巨大缺陷。美国海陆空三军及民用部门都感到迫切需要一种新的卫星导航系统。为此,美国海军研究实验室(NRL)提出了名为Tinmation的用12到18颗卫星组成10000km高度的全球定位网计划，并于67年、69年和74年各发射了一颗试验卫星，在这些卫星上初步试验了原子钟计时系统，这是GPS系统精确定位的基础。而美国空军则提出了621-B的以每星群4到5颗卫星组成3至4个星群的计划，这些卫星中除1颗采用同步轨道外其余的都使用周期为24h的倾斜轨道该计划以伪随机码(PRN)为基础传播卫星测距信号，其强大的功能，当信号密度低于环境噪声的１％时也能将其检测出来。伪随机码的成功运用是GPS系统得以取得成功的一个重要基础。海军的计划主要用于为舰船提供低动态的2维定位，空军的计划能供提供高动态服务，然而系统过于复杂。由于同时研制两个系统会造成巨大的费用而且这里两个计划都是为了提供全球定位而设计的，所以1973年美国国防部将2者合二为一，并由国防部牵头的卫星导航定位联合计划局（JPO)领导，还将办事机构设立在洛杉矶的空军航天处。该机构成员众多，包括美国陆军、海军、海军陆战队、交通部、国防制图局、北约和澳大利亚的代表。
井下人员定位系统用户手册 深圳市哲扬科技有限公司 2012-09-05
前言 系统简介 本系统是以监控与定位一体化为主要特点的管理系统，以此提高矿山安全管理水平，加快矿山生产工作现代化进程，在保障矿山安全生产中发挥着重要作用。 矿用人员定位系统是深圳哲扬科技有限公司为矿井、矿山隧道等场所的人员和移动设备进行实时定位、跟踪监控和考勤管理开发的完整解决方案。本系统能及时、准确将井下各个区域的人员及设备的动态情况反映到地面计算机，以便于进行更加合理的调度管理。 矿用人员定位系统可对矿井入井人员/设备进行实时定位、跟踪监测，随时清楚掌握每个人员/设备在井下的位置及活动轨迹。如果发生灾变，还可以立即从监控计算机上查询事故现场的人员具体位置分布情况、被困人员数量和他们的姓名。利用系统的日常考勤管理功能，能对下井人员进行考勤管理。 《使用手册》简介： 本手册分为二大部分 第一篇系统概述 系统概述介绍《井下人员定位系统》的结构，工作原理。 第二篇系统功能 系统功能篇指导不同角色权限的用户使用不同的功能，对每一项功能操作的具体过程、步骤进行描述，它旨在描述操作的功能及流程，是本手册的核心部分。
目录 前言.................................................................................................................................................II 第一篇系统概述 (4) 第一章系统架构 (4) 第二篇人员定位系统功能 (5) 第一章界面概述 (5) 第一节登录................. . (5) 第二节主界面 (6) 第二章实时查询............................................................................................................... ..6 第一节实时人员定位............................................................................................... (6) 第二节实时车辆定位................................................................................................. ..10 第三节设备监控 (12) 第四节区域信息 (13) 第三章历史查询 (14) 第一节人员历史查询 (14) 第二节车辆历史查询............................. .. (18) 第四章报警查询..................................................... (22) 第一节人员报警查询 (22) 第二节基站报警查询........................................................... . (23) 第三节区域报警查询 (24) 第五章查询统计 (25) 第一节人员考勤报表 (25) 第二节车辆考勤报表 (26) 第三节基站报警统计 (27) 第六章信息管理 (30) 第一节矿区管理 (30) 第二节人员管理 (34) 第三节车辆管理 (36) 第四节系统配置 (37) 第七章系统管理 (37)
TZID-C 智能定位器 安装及操作说明书ABB (中国)自动化有限公司仪器仪表总部 Tel: 010 8456 6688 Fax: 010 8456 7650
气路连接 ?使用与定位器气源端口处标识的标准接口连接气源 ?连接定位器的输出与气动执行器的气缸 电气连接 根据下列接线端子图以及设计要求进行相应的配线(一般只需+11，-12，+31，-32) 调试步骤 1.接通气源，检查减压阀后压力是否符合执行器的铭牌参数要求(定位器的最大供气 压力为7BAR，但实际供气压力必须参考执行器所容许的最大气源压力)。 2.接通4---20mA输入信号。(定位器的工作电源取自输入信号，由DCS二线制供 电，不能将DC24V直接加至定位器，否则有可能损坏定位器电路)。 3.检查位置返馈杆的安装角度（如定位器与执行器整体供货，则已经由执行器供货 商安装调试完毕，只需作检查确认，该步并非必须）： ?按住MODE键。 ?并同时点击?或?键，直到操作模式代码1.3显示出来。 ?松开 MODE键。 ?使用?或?键操作，使执行器分别运行到两个终端位置，记录两终端角度 ?两个角度应符合下列推荐角度范围（最小角位移20度，无需严格对称）直行程应用范围在 -28o--- +28o 之内。 角行程应用范围在 -57o--- +57o 之内。 全行程角度应不小于25o 4.切换至参数配置菜单 ?同时按住?和?键 ?点击ENTER键 ?等待3秒钟，计数器从3计数到0 ?松开?和?键 程序自动进入P1.0配置菜单。 5.使用?和?键选择定位器安装形式为直行程或角行程。 角行程安装形式：定位器没有返馈杆，其返馈轴与执行器角位移输出轴同轴心 Page 2 of 9
郑煤集团（登封）教学二矿矿井人员定位系统 设 计 方 案 编制单位：郑煤集团（登封）教学二矿 编制时间：二0一0年十一月
郑煤集团（登封）教学二矿矿井人员定位系统设计方案说明书 生产规模：45万吨/年 矿长：李同河 技术负责人：刘建军 编写：匡久刘超峰李海军 会审：李同河刘建军郑勤峰邵吉利王俊营 编写单位：郑煤集团（登封）教学二矿 编写时间：二0一0年十一月
教学二矿人员定位系统设计方案 根据国家安全监管总局【2010】146号，关于《建设完善煤矿井下安全避险“六大系统”的通知》文件要求和河南省、郑煤集团有关文件精神，完善井下安全避险“六大系统”，进步一提高我矿安全生产保障能力，结合我矿实际，特编制人员定位系统设计方案： 一、煤矿人员监控工程设计编制依据 1、AQ6201——2006《煤矿安全监控系统通用技术要求》 AQ6210——2007《煤矿井下作业人员位置监测与管理系统通用技术条件》 2、AQ1018 ----2007《煤矿井下作业人员管理系统使用与管理规范》 3、《煤矿安全规程》2010年版 4、国家安全监管总局国家煤矿安监局关于《建设完善煤矿井下安全避险“六大系统”的通知》（安监总煤装【2010】146号） 5、《教学二矿井下安全避险“六大系统”实施方案》 二、组织领导机构 成立人员定位系统管理领导组： 组长：李同河 副组长：刘建军、郑勤峰 成员：邵吉利、王俊营、匡久、孙坤东、王克勋、徐少歌、卢付臣 办公室设在综合调度室，综合调度室主任负责做好人员定位系统专项设计等日常工作。 三、人员管理系统组成 人员管理系统主要由监控计算机、系统软件、人员定位分站、人
卫星定位与导航系统 设计说明书 一、测区概况与任务的提出 1、任务来源 为了维护土地的社会主义公有制，保护土地使用者的合法权益，加强土地管理，建立健全地籍管理制度，使土地管理向规范化、科学化迈进，满足飞速发展的社会主义市场经济的需要，受灌云县国土管理局委托，由淮海工学院空间信息科学系实测伊山镇城区和全县25个乡镇约1000平方公里、100个点的GPS基础控制网，以满足城区和全县各乡镇地籍调查工作的需要。 2、测区概况 灌云县地处苏北平原，属连云港市管辖，处于连云港市南部，灌南县北部。测区内有宁连高速公路、204国道贯通，交通十分便利，测区内地势平坦，大伊山最高海拔227米，东南部最低2.6米，平均海拔高程约3.7米。测区属季风特点的海洋性气候，四季分明，寒暑适宜，光照充足，雨量适中。气候温和湿润，常年平均气温14度左右，年平均降水量约910-980毫米之间，降雨期集中在7-9三个月。测区包括灌云县全乡镇政府所在地，测区为从西至东直线距离约60公里的带形区域。 其地理坐标： 东经 119゜08′~ 119゜29′ 北纬 34゜ 34′~ 34゜ 46′ 测区现有的平面控制网系国家测绘局于1954年完成国家一、二等三角网。坐标系统采用新54系坐标系。一、二等三角点多个，根据实际情况和本设计书的要求采用了三个一等三角点和一个二等点。测区现有高程控制网系统由国家测绘局完成的二、三等水准网（56黄海高程系和85基准面高程）。利用原三等水准点4个。该控制网工程实施计划从2004年6月开始收集资料、踏勘找点，2004年7月开始选定点位、埋设标石，进入全面施工，2004年8月开始外业观测。2004年3季度进行内业平差计算，整理资料， 2004年12月底检查完毕提请验收。 若利用常规测量技术进行这项工作，一方面是施工周期太长，少则3年，多则好几年；另一方面，平面控制点间要求通视，这就需要建造高标，无疑需要耗费大量的经费。水准观测虽然具有较高的精度，但野外观测劳动强度大，观测周期长，费用高。 而卫星全球定位系统（GPS）具有定位精度高、全天候、高效率、经费省等优点，用于建立平面和高程控制网，是当代最先进的技术手段。采用双频和单频GPS接收机观测距离可以从数米--数百公里，精度可达5+1×10-6·D毫米，完全可以用于建立灌云县控制网。用常规测量技术花费时间较长，而用GPS定位技术在短时间内即可完成。经费则为常规测量的1/5。
文档类别文档编号 起草日期2014-07-30 密级无 入库日期入库定位信息服务器/研发管理郑州市加滋杰交通科技股份有限公司 GPS/北斗定位系统 使用说明书 版本：V1.1 起草：李光 审核： 校对： 批准： 版权所有：加滋杰交通科技股份有限公司 2014年07月30日
修订记录 序号版本说明 责任人 职责姓名日期 1 V1.0 初始版本起草李光2014.03.19 校对 审核 批准 2 V1.1起草李光2014.07.30校对 审核 批准 3 起草校对审核批准 4 起草校对审核批准 5 起草校对审核批准 6 起草校对审核批准 7 起草校对审核批准
目录 目录 (3) 双差分GPS/北斗定位系统使用说明书 (4) 一、概述 (4) 1.1系统特点 (4) 1.2系统配置 (4) 1.3技术指标 (4) 二、软硬件说明及安装 (5) 2.1硬件说明 (5) 2.2 软件说明 (8) 2.3 设备安装 (8) 三、数据协议及命令 (11) 3.1 GPS定位定向消息集 (11) 3.2 命令协议 (13) 四、注意事项 (16) 五、运输与储存 (16) 六、机械规格 (16)
双差分GPS/北斗定位系统 使用说明书 一、概述 GPS/北斗卫星定位系统具有全天候、高精度、自动化、高效益等特点，本系统内置双GNSS与里程计接口，GNSS系统支持北斗、GPS双系统；系统可采用双差分RTK算法，组合输出系统方位角，输出精度可达厘米级，更适用于交通测量、测绘、GIS采集、驾校考试系统等高精度高要求场合使用。 1.1系统特点 ◆精度高、无累积误差、兼容多种组合模式、保持时间长； ◆双GPS利用载波测量技术精确计算航向值，航向精度视两GPS间基 线长度而定，基线越长精度越高； ◆动态使用时，还有GPS轨迹角输出，尤其能为有人机、无人机、浮 空器等准确提供偏流角； ◆具备自寻北功能，在无GPS信号情况下仍可通过高精度惯导实现定 向测姿。 1.2系统配置 表1 系统配置 主机1台 GNSS测量天线2个 天线馈线2根 数据电源线缆1套（3根） 合格证1张 1.3技术指标
kJ128矿用人员监测系统 设 计 方 案 设计： 审核： 批准： 2013年7月4日
前言 χχχ矿位于χχχ，设计年生产能力为100万吨，采用χχχ井开采，矿井工业广场面积χχχ亩，因矿井生产需要，现建立KJ128矿用人员监测系统。 根据根据煤炭行业标准GB3836-2000和新版《煤矿安全规程》规定,结合χχχ矿的实际情况和具体需求，本着先进性、经济性、可靠性和可拓展性的原则，制定本方案。
目录 第一部分产品概述................................................................... 错误!未定义书签。 一、公司及产品介绍............................................................. 错误!未定义书签。 二、系统功能介绍 (4) 2.1系统功能框图 (4) 2.2 特点及功能 (5) 2.3 主要电气性能 (6) 三KJ73型矿用无线接收分站 (6) 3．1 用途 (7) 3．2 工作原理 (7) 3．3 分站结构 (7) 3.4 使用方法 (8) 四 KGE32矿用发码器 (8) 4．1 用途 (8) 4.2 组成及工作原理 (9) 4.3 主要特点及功能 (9) 4.4 主要电气性能 (9) 4.5 环境条件 (9) 4.6 结构 (10) 4.7 使用方法和注意事项 (10) 五系统管理软件 (10) 5.1信息管理 (11) 5.2考勤管理 (12) 5.3系统设置 (18) 第二部分工程设计方案 (20) 一 kj128矿用人员监测系统综合设计说明 (20) 1.1χχχ现状 (20) 1.2. 系统设置 (20) 二具体案例讲析 (21) 第三部分附录.......................................................................... 错误!未定义书签。 表1：三恒产品的使用业绩.................................................. 错误!未定义书签。
TZID-C 智能定位器 安装及操作说明书
气路连接 ?使用与定位器气源端口处标识的标准接口连接气源 ?连接定位器的输出与气动执行器的气缸 电气连接 根据下列接线端子图以及设计要求进行相应的配线(一般只需+11，-12，+31，-32) +11 -12 控制信号输入端子(DC4---20mA，负载电阻Max.410欧姆) +31 -32 位置返馈输出端子(DC4---20Ma，DCS+24V供电) +41 -42 全关信号输出端子(光电耦合器输出) +51 -52 全开信号输出端子(光电耦合器输出) +81 -82 开关信号输入端子(光电耦合器输入) +83 -84 报警信号输出端子(光电耦合器输出) +41 -42 低位信号输出端子(干簧管接点输出，5---11VDC, <8 mA) +51 -52 高位信号输出端子(干簧管接点输出，5---11VDC, <8 mA) 调试步骤 1.接通气源，检查减压阀后压力是否符合执行器的铭牌参数要求(定位器的最大供气 压力为7BAR，但实际供气压力必须参考执行器所容许的最大气源压力)。 2.接通4---20mA输入信号。(定位器的工作电源取自输入信号，由DCS二线制供 电，不能将DC24V直接加至定位器，否则有可能损坏定位器电路)。 3.检查位置返馈杆的安装角度（如定位器与执行器整体供货，则已经由执行器供货 商安装调试完毕，只需作检查确认，该步并非必须）： ?按住MODE键。 ?并同时点击?或?键，直到操作模式代码1.3显示出来。 ?松开 MODE键。 ?使用?或?键操作，使执行器分别运行到两个终端位置，记录两终端角度 ?两个角度应符合下列推荐角度范围（最小角位移20度，无需严格对称）直行程应用范围在 -28o--- +28o 之内。 角行程应用范围在 -57o--- +57o 之内。 全行程角度应不小于25o 4.切换至参数配置菜单 ?同时按住?和?键 ?点击ENTER键 ?等待3秒钟，计数器从3计数到0 ?松开?和?键 程序自动进入P1.0配置菜单。 5.使用?和?键选择定位器安装形式为直行程或角行程。 角行程安装形式：定位器没有返馈杆，其返馈轴与执行器角位移输出轴同轴心 Page 2 of 9
第一章绪论 1.1概述 1.1.1研究现状 在地质勘探或是油田勘探的过程中，常会用到地震勘探。爆炸震源是地震勘探中广泛采用的非人工震源。虽然目前已发展了重锤、连续震动源、气动震源等一系列地面震源，但陆地地震勘探经常采用的重要震源仍为炸药。 炸药安放的过程中需要测量起爆电缆的长度，准确的测定线路的长度是勘探顺利进行的前提和保证。但是由于炸药安放在地面下的竖井中，难以直接测量线缆的长度。目前勘测中常使用的方法是利用电阻表测量电缆的电阻值，再通过换算得出导线的长度。测量过程中需要人工对测量结果进行换算和记录，不仅增加了勘探的工作量，在换算和记录过程中还容易产生错误。 在地址勘测中，勘测地点往往都在野外，缺乏固定的标记物和指示。尤其在密林和荒漠等环境中，必须借助仪器来定位。目前最常用定位仪器通常都要使用到GPS。 GPS是Global Positioning System（全球定位系统）的缩写，是美国从本世纪70年代开始研制，历时20年，耗资200亿美元，于1994年全面建成，具有在海、陆、空进行全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。该系统的建立从根本上解决了人类在陆地、海洋、航空、航天等各个方面的导航和定位问题, 具有很高的实用价值。在电力系统通信和电力系统自动化等领域也有广泛的应用。 当初，设计GPS系统的主要目的是用于导航，收集情报等军事目的。但是，后来的应用开发表明，GPS系统不仅能够达到上述目的，而且用GPS卫星发来的导航定位信号能够进行厘米级甚至毫米级精度的静态相对定位，米级至亚米级精度的动态定位，亚米级至厘米级精度的速度测量和毫微秒级精度的时间测量。因此，GPS系统展现了极其广泛的用途。 用GPS信号可以进行海、空和陆地的导航，导弹的制导，大地测量和工程测量的精密定位，时间的传递和速度的测量等。对于测绘领域，GPS卫星定位技术已经用于建立高精度的全国性的大地测量控制网，测定全球性的地球动态参数；用于建立陆地海洋大地测量基准，进行高精度的海岛陆地联测以及海洋测绘；
一. 范畴 人员定位系统设计方 案 本标准规定了井下作业人员治理系统的产品分类，技术要求试验方 法和检 验规则。 本标准适用于煤矿使用煤矿井下作业人员治理系统 二. 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注 日期的引用文件，其随后所有的修改单或修订版均不适用用于本标准，然 而，鼓舞按照本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。 凡是不注日期的引用文 件，其版本使用与本标准。 GB/T 2887 电子运算机场地通用规范 爆炸性气体环境用电气设备第 爆炸性气体环境用电气设备第 爆炸性气体环境用电气设备第 爆炸 性气体环境用电气设备第 GB GB GB GB 3836.1 3836.2 3836.3 3836.4 1 部分 : 通用要求。 2 部分 3 部分 3 部分 d “ 增安型“ 本质安 全型” i a e “ 利用随机数股子进行随机抽样的方法 AQ 6201-2006 煤矿安全监控系统通用技术要求 MT209 煤矿通讯，监测，操纵用电工电子产品通用技术要求 MT286 煤矿通信，自动化产品型号编制方法和治理方法 772-1998 煤矿监控系统要紧系能测试方法 899 煤矿用信息传输装置 1004-2006 煤矿安全生产监控系统通用技术条件 1005-2006 矿用分站 1007-2006 矿用信息传输接口 1008-2006 煤矿安全生产监控系统软件通用技术要求 GB MT/T MT/T MT/T MT/T MT/T 10111 MT/T 三.术语和定义 煤矿井下作业人员治理系统 management system for the underground personnel in a coal mine
ABB智能定位器故障判断 1、气缸给信号不动：将运行操作模式设为 1.3（手动），通过操作增加和减少键，观察OUT1 和OUT2是否有输出。两个孔有交替输出，则问题出在气缸或负载；若只有一个孔输出或两个孔同时输出或一个孔常输出，则是定位器内器件有杂质卡塞，需更换定位器。 2、位置反馈信号不正常：用万用表带载测量31、32端子直流电压，应在17-23V之间，电 压在这个范围内，一般为反馈电路板问题；电压不在这个范围内，故障出在 DCS接口或传输导线上。 3、液晶无显示：用万用表带载测量11、12端子直流电压，观察电压正负极是否接线正确， 没问题需要确定11 、12端子电压是否在8.2-8.7V之间，电压在这个范围内，一般为主板问题；电压不在这个范围内，故障出在DCS接口或传输导线上。 4、执行机构振荡：检查OUT1和OUT2至气缸入口管接头是否漏气；将运行操作模式设为 1.3 （手动），检查OUT1和OUT2是否有一个口总是漏气，如果总是有漏气，可能定位器阀体内部有轻微堵塞。如果定位器并无漏气，但在手动操作时，有一端出气量在正常开和加速开的操作中无变化，这时同样会引起振荡，这种故障需要将定位器用菜单P11选项恢复出厂设置，再重新自整定。 5、定位器无法自整定：自整定时在屏幕上显示这表示电角度不在规定范 围内，这要求安装时需注意，如下图画圈处所示，不要超出指示范围。 ABB TZID-C智能定位器安装及操作说明书 （仅供调试维修人员使用参考） ※气动连接 ·使用与定位器气源端口处标识的标准接口连接气源 ·连接定位器的输出与气动执行器的气缸 ※电气连接 ※调试步骤 1. 接通气源，检查减压阀后压力是否符合执行器的铭牌参数要求（定位器的最大供气压力 为7Bar,但实际供气压力必须参考执行器所容许的最大气源压力）； 2. 接通4---20mA输入信号。（定位器的工作电源取自输入信号，由DCS二线制供电，端电 压为DC8.7V左右，不能将DC24V直接加至定位器，否则有可能损坏定位器电路）； 3. 检查位置反馈杆的安装角度（如定位器与执行器整体供货，则由执行器供货商安装调试 完 毕，只需作检查确认，该步并非必须）： ·按住MODE键 ·同时点击↑或↓键，直到操作模式代码1.3显示出来 ·松开MODE键。
数据管理系统使用手册 版本 2010年01月2010年01月
目录
1. 概述 本程序是GPS监控系统的配套数据管理软件程序，为系统管理员提供后台的数据管理功能。 本文文件是系统的数据管理系统的使用手册，实现的功能如下： 1.1 终端管理 1.2 车辆管理 1.3 用户分组管理 1.4 用户管理 1.5 权限管理 1.6 系统控制管理
2. 运行环境 2.1 硬件环境 CPU：P4/2G处理器以上； 硬盘：40G以上，推荐使用80G； 内存：256M以上，推荐512M； 显示卡：最低32M，推荐64M以上的显示卡。 2.2 软件环境 Microsoft Windows 2000/xp,Linux等，通过网页浏览器IE或者火狐运行，无需安装专门的管理软件客户端。 3. 使用说明 3.1 启动程序 3.1.1通过IE或者火狐等网页浏览器启动 打开IE或者火狐浏览器之后，在地址栏输入相应的管理网址，使用管理员用户名和密码登陆，初始管理用户名和密码请咨询软件提供商。 3.2 主界面 图主界面 ?主界面上方是管理软件各项功能的链接，通过点击链接，可以转到相对应的功能操作界面。 ?主界面中央是具体的数据显示和数据操作工具，操作包括新增、删除、编辑、查询等等。 ?点击中央的具体数据可以打开该条数据的详细信息页面，可以对数据进行修改。 ?点击新增链接，可以打开新增数据页面进行数据的新增。 ?在数据列表前的小方框打勾之后，点击删除，可以删除打勾的数据。 3.3 终端管理 此功能是进行GPS终端设备的注册操作。 点击“终端管理”链接，打开终端管理页面，如下图所示。 图：终端设备管理 ?点击“新增”链接，打开新增终端设备的页面，在新增页面中选择新增的终端类型，同时填入新增的终端设备的识别号，按保存即可完成操作。 ?在需要删除的终端数据前的小方框上单击鼠标打勾，之后点击“删除”链接，打上勾的数据将会被删除。 ?在搜索输入栏输入要搜索的终端编号，然后点击“搜索”链接，可以进行终端设备的查询，此查询为模糊查询，如果什么都不输入，将会显示所有终端记录。 3.4 车辆管理 此功能是进行GPS终端设备对应车辆的管理操作。 点击“车辆管理”链接，打开车辆管理页面，如下图所示。 ?点击“新增”链接，打开新增车辆信息的页面，在新增页面中填入新增的车辆信息，按保存即可完成操作。 ?在需要删除的车辆数据前的小方框上单击鼠标打勾，之后点击“删除”链接，打上勾的数据将会被删除。
人员定位系统设计 方案 1
煤矿井下人员定位作业管理技术方案 一.范围 本标准规定了井下作业人员管理系统的产品分类, 技术要求试验方法和检验规则。 本标准适用于煤矿使用煤矿井下作业人员管理系统 二.规范性引用文件 下列文件中的条款经过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件, 其随后所有的修改单或修订版均不适用用于本标准, 然而, 鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件, 其版本使用与本标准。 GB/T 2887 电子计算机场地通用规范 GB 3836.1 爆炸性气体环境用电气设备第1部分:通用要求。 GB 3836.2 爆炸性气体环境用电气设备第2部分: 隔爆型”d” GB 3836.3 爆炸性气体环境用电气设备第3部分: 增安型”e” GB 3836.4 爆炸性气体环境用电气设备第3部分: 本质安全型”i” GB 10111 利用随机数股子进行随机抽样的方法 AQ 6201- 煤矿安全监控系统通用技术要求 2
MT209 煤矿通讯, 监测, 控制用电工电子产品通用技术要求 MT286 煤矿通信, 自动化产品型号编制方法和管理办法 MT/T 772-1998 煤矿监控系统主要系能测试方法 MT/T 899 煤矿用信息传输装置 MT/T 1004- 煤矿安全生产监控系统通用技术条件 MT/T 1005- 矿用分站 MT/T 1007- 矿用信息传输接口 MT/T 1008- 煤矿安全生产监控系统软件通用技术要求 三.术语和定义 煤矿井下作业人员管理系统management system for the underground personnel in a coal mine 监测井下人员位置, 具有携卡人员/入井时刻, 重点区域出/入时刻, 限制区域出/入时刻,工作时间, 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, 存储, 查询, 报警, 管理等功能。 四.技术要求, 一般要求; 对煤矿进下人员定位系统的认证流程熟悉, 亲自参与并完成了相关的产品认证。总结经验, 全新开发了一套以C/S架构的煤矿井下人员定位系统。其特点: 3
人员定位系统设备选型 人员定位系统工程项目的建设应按可靠、先进、实用、经济的原则设计，同时应充分考虑系统的扩展性。 系统设备选择应定位于中高档次，保障系统设备的稳定性。 系统实现的功能应具有良好的性价比。 系统建设应充分考虑系统今后发展趋势要求。 四、哨兵信标 1、产品特点 安装在定位区域内或通道上，对目标进行定位和控制； 3M双面背胶设计便于现场安装； 内置增强型天线，RISS信号检测基于ISO24730标准； 内置工业双电池设计，一次性工作5年以上； 360度无盲区监测，有效作用半径0～10米范围； 支持非工作状态的休眠模式和快速唤醒启动的模式切换； 支持工作状态的自动侦测和自动模式切换； 先进的防碰撞技术，支持多目标同时检测； 独特的整体低功耗设计； 场强可测量，且作用距离可控； 抗干扰设计，满足工业环境要求。 2、技术参数
七、定位终端 H-401 RFID射频功能 防爆型式为本安型，防爆标志：ExibⅡC T4 Gb; 工作频率：13.56K（电子标签） RFID 读写距离：3cm-10cm 外壳材质：外壳采用高强度PVC工程塑料制造，铭牌内容及材质，印刷电路板表
面涂有绝缘清漆，无接线端子，无插接件； 防爆级别：ⅡC, 火花点燃实验采用21%氢气和空气的混合体； 实验电压DC1.07V：巡检仪外壳、屏幕，电路板表面； 介电强度实验：本安输入端对外壳漏电电流≤0.11mA 使用环境： 工作温度：—20°≤Ta≤+45°； 温度实验：测定最高表面温度T4＜135° 电池电芯表面，最高表面温度为电池电芯表面100.56℃符合T4要求；防护等级：IP67; 防爆标志：ExibⅡC T4 Gb; 外壳防护等级GB4208-2008中防护等级IP67，防尘：6级，防水：7级 基本参数： 尺寸：尺寸：138x69x17mm 电池型号为714258型锂离子可充电电池， 电池类型：可拆卸式电池
SmartLBS智能定位平台 操作说明 长春位智天下技术有限公司
目录 一、位智天下定位平台 (3) 1 登录平台 (3) 2 平台主界面综述 (4) 3 平台模块介绍 (5) 1.3.1平台即时定位功能模块 (5) 1.3.2 轨迹查询 (7) 1.3.3 考勤报表功能模块 (8) 1.3.4 位博功能模块 (11) 二、定位平台后台管理 (13) 1 平台后台管理 (13) 2 平台后台管理操作 (13) 2.2.1 平台信息 (13) 2.2.1.1 操作记录 (13) 2.2.2 公司管理 (14) 2.2.2.1 公司信息 (14) 2.2.2.2 部门信息 (15) 2.2.3 人员管理 (17) 2.2.3.1 员工信息 (17) 2.2.3.2 终端管理 (20) 2.2.3.3 拜访历程统计 (21) 三、平台常见问题及解析 (24)
注：该说明中显示模糊部分的是受保护的企业信息，并非平台显示问题。 一、位智天下定位平台 1、登陆平台 此为位智天下定位平台首页（https://www.doczj.com/doc/4e9278604.html,/）
输入用户名、密码登录平台。 图为位智天下定位平台主界面： 2、平台主界面综述 如图标记所示
标记1为功能选项卡，负责功能模块的切换 标记2为人员选择区，负责定位人员的点选 标记3为功能点选按钮，选择人员后选取该功能的按钮确定系统的功能展示方式标记4为登陆者信息和其所跳转的其他功能。 其中点选首页则保留系统登陆状态，页面跳转回首页； 点选管理后台则系统跳转该登陆者权限所应允的后台管理系统； 点选个人计划则进入个人计划功能模块，详见个人计划模块 点选客户端下载则自动下载该登陆人员对应的客户端 点选退出，则注销用户的登陆状态，返回主页 标记5为地图。用于展示定位人员的地理位置信息 记6为地图模式切换操作，您可以操作地图显示方式 3、平台模块介绍 1.3.1平台即时定位功能模块
网上gps定位平台系统说明书 1、平台网址https://www.doczj.com/doc/4e9278604.html,/ 2、根据提供的账户如: test 默认密码：123456 进行登陆。 3、平台IP,119.145.149.114,端口30000 4、用户用手机编辑以下短信发送指令到设备里面装的电话卡里： *ST,0000000000,S83,130305, 119.145.149.114, 30000# 设置平台的ip和端口 *ST,0000000000,S17,130305,180# 设置设备的gps数据上传平台的上传间隔为180秒（时间可自定义） *ST,0000000000,S12,130305,60# 表示打开S17自动监控命令 设置成功后，进入系统点击实时监控就可以定位了。 备注：使用的浏览器建议使用ie7或以上版本，设备里的电话卡需要开通gprs功能。 进入平台： 一、修改右边导航的标示步骤如下： A、先到人员管理或车辆管理或货物管理那里添加终端所监控的人，车，或者物。比如添加 一个人：
注意：以上所填项中的唯一标示即是导航里面所显示的标示，以上列子中的所填写的列为必填。如果选择添加车的话，建议唯一标示为车牌号码。 B、然后在找到设备管理列表中的最后一项操作点击监控对象 进入如下页面，选择刚才添加的人或者车或者物——>操作——>选择:
这样导航里面的标示就如下图： 二、添加子用户，进入用户管理——>新增进入如下页面：
子账户登陆名：HXY 默认密码：123456 注意：客户的账户可以添加子账户，但是客户不能添加设备，所有设备需的添加需由管理员统一添加，管理员把设备分配给客户的账户下，客户才能把该设备分配给子账户。比如：管理员把多个设备分配给HXY，HXY可以开通多个子账号，然后再把设备分配给子账户，子账户各自管理自己的设备，分配步骤如下： 用户管理——>选择任意子用户——>操作——>分配设备——>进入如下页面后选择需要分配到该子用户下的设备——>提交
矿用人员定位管理系统技术方案 招远市黄金矿业工程有限责任公司矿用人员定位管理系统
目录
一、矿山基本情况 一、矿区概况 二、公司资质证书见附件：
矿用人员定位管理系统技术方案 三、技术文件 第一节、概述 1.1背景和需求 煤矿安全生产事关人民群众的生命和财产安全，各级政府一贯高度重视煤矿安全生产问题，并采取一系列措施不断加强安全生产工作。通过不断的努力，近一时期煤矿安全生产状况总体上趋于稳定好转，但由于基础薄弱等种种原因，煤矿安全生产状况仍然不容乐观。如何改变目前煤矿企业对井下人员落后的管理模式，如何实现管理的现代化、信息化也成为所有煤矿企业关心的问题，因此建立以灾害预防、事故救助、电子信息化管理为主要目标的信息化和智能化建设势在必行。 1.2系统简述 （1）本系统是运用高科技手段开发研制。系统的核心识别设备采用了具有国际先进水平的微波技术，该技术采用了当今最先进的0.18uM的微波芯片技术，使产品的性能和原来的微波技术相比得到了本质的改进，彻底解决了远距离、大流量、超低功耗、高速移动的标识物的识别和数据传输难题，而且成本较以往大大降低，同时也解决了中低频电磁波技术感应距离短、防冲突能力差的致命弱点。 （2）系统能够及时、准确的将井下各个区域人员及设备的动态情况反映到地面计算机系统，使管理人员能够随时掌握井下人员、设备的分布状况和每个矿工的运动轨迹，以便于进行更加合理的调度管理。当事故发生时，救援人员也可根据矿用人员管理系统所提供的数据、图形，迅速了解有关人员的位置情况，及时采取相应的救援措施，提高应急救援工作的效率。
（3）系统是集井下人员考勤、跟踪定位、井下信息发布、灾后急救、日常管理等一体的综合性运用系统,集合了国内识别技术、传输技术、软件技术等最顶尖的产品和技术，是目前国内技术最先进、运行最稳定、设计最专业化的井下人员定位系统。这一科技成果的实现，将为煤矿企业的安全生产和日常管理上台阶以及事故急救带来了新的契机。 1.3基本原理 1.3.1 系统应用原理说明 系统应由主机、传输接口、本安型读卡分站、识别卡、矿用隔爆兼本质安全型电源箱、电缆、接线盒、避雷器和其他必要设备组成。在井下主要巷道、交叉道口、必经之路等重要位置安装无线读卡分站，下井人员携带识别卡，识别卡能发射信号，当识别卡在接收器一定范围内时，读卡分站接收到识别卡发出的信号，将信号进行分析、处理，并把信号发送到地面，地面信号传输接口把信号进行转换，交给主机进行处理，从而实现目标的自动化管理。 识别卡具有双向通讯功能，当矿工遇到紧急事件时，可以按下紧急求救按钮，地面监控主机就会显示出求救人员的信息（包括在那个位置及人员情况），矿方可以在第一时间组织人员经行抢救及处理。 调度室综合所有安全因素，如果遇到大的问题，需要井下人员进行紧急撤离，可以向井下某人（或某地区人员）（或者全部人员）发出撤离命令，在第一时间保证人的安全。 管理者可以根据大屏幕上或电脑上的分布示意图查看某一区域，计算机即会把这一区域的人员情况统计并显示出来。中心站主机会根据一段时间的人员出入信息整理出这一时期的每个下井人员的各种出勤报表，作为工资发放的依据。同时全方位监控井下人员分布情况。 1.3.2 系统应用原理图 （一）设计原则 鉴于煤矿井下人员管理系统的重要性，我们以科学的方法、严谨的态度，认真对系统仔细的分析，力求达到系统设计的先进性、可靠性、实用性和可扩展性。 针对实际情况，我们在设计方案中选用技术先进、性能价格比高的设备、器材。其齐全的功能、卓越的品质、合理的价格和优良的扩展性能，将使本系统能长期稳定地发挥应有的作用。通