[發(fā)明專利]基于2.4GHz與433MHz頻段混合組網(wǎng)的井下無線安全監(jiān)測系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710171799.0
• 申請日: 2007-12-06
• 公開（公告）號: CN101221689A
• 公開（公告）日: 2008-07-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 施惠昌;沈明華;蔣敏;田金鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 上海大學(xué)
• 主分類號: G08C17/00
• 分類號: G08C17/00;H04L12/28
• 代理公司: 上海上大專利事務(wù)所
• 代理人: 何文欣

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及煤礦安全與傳感器網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域，是一種基于2.4GHz與433MHz頻段混合組網(wǎng)的井下無線安全監(jiān)測系統(tǒng)。

背景技術(shù)

長期以來，煤礦行業(yè)就是高危行業(yè)，工業(yè)事故率高，煤礦瓦斯爆炸、礦井坍塌時(shí)有發(fā)生，對井下工作人員的生命構(gòu)成嚴(yán)重威脅。如何在事故前發(fā)出預(yù)警，并告知井下工作人員，實(shí)施人員緊急疏散；如何在礦難發(fā)生后進(jìn)行及時(shí)有效的救援，是井下安全監(jiān)測系統(tǒng)研究的重點(diǎn)。

現(xiàn)有的井下安全監(jiān)測系統(tǒng)，一般以傳感器、分站、傳輸系統(tǒng)和監(jiān)控中心組成，采用有線傳輸。這些系統(tǒng)的應(yīng)用對井下安全監(jiān)控起到了一些作用，但是也存在一些問題，由于采用有線傳輸，這就導(dǎo)致設(shè)備移動(dòng)不方便，維護(hù)困難，且功能少。隨著傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，各種基于傳感器網(wǎng)絡(luò)的井下無線系統(tǒng)方案陸續(xù)提出，但這些系統(tǒng)都是通過有線與無線相結(jié)合的方式，并不是一個(gè)全無線的系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于2.4GHz與433MHz頻段混合組網(wǎng)的井下無線安全監(jiān)測系統(tǒng)。本系統(tǒng)能實(shí)時(shí)監(jiān)測井下瓦斯?jié)舛扰c溫度、對人員進(jìn)行定位及生理參數(shù)采集，經(jīng)數(shù)據(jù)融合以后，向地面主機(jī)傳輸數(shù)據(jù)，地面主機(jī)分析井下數(shù)據(jù)，若有異常，發(fā)出聲光報(bào)警，并向井下發(fā)布緊急疏散命令，以達(dá)到預(yù)防危險(xiǎn)的目的。若發(fā)生礦難，則根據(jù)人員歷史位置信息，進(jìn)行及時(shí)有效的救援。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：

一種基于2.4GHz與433MHz頻段混合組網(wǎng)的井下無線安全監(jiān)測系統(tǒng)，由移動(dòng)節(jié)點(diǎn)、固定節(jié)點(diǎn)、網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)、傳輸節(jié)點(diǎn)、地面主機(jī)構(gòu)成的傳感器網(wǎng)絡(luò)，特征在于：移動(dòng)節(jié)點(diǎn)采集計(jì)算的礦工位置信息、監(jiān)測的生理參數(shù)信息，固定節(jié)點(diǎn)采集的瓦斯?jié)舛扰c溫度信息，采用樹型路由算法，傳輸給網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)，然后經(jīng)傳輸節(jié)點(diǎn)，通過多跳方式傳輸給地面主機(jī)；由多個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)與固定節(jié)點(diǎn)組成2.4GHz頻段網(wǎng)絡(luò)由多個(gè)傳輸節(jié)點(diǎn)組成433MHz頻段網(wǎng)絡(luò)；在2.4GHz和433MHz頻段混合無線自組網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)上，實(shí)時(shí)采集井下環(huán)境信息(瓦斯、溫度)和井下人員生理信息(脈搏、體溫)，能及時(shí)向井下人員發(fā)布緊急避險(xiǎn)信息，并能對井下人員進(jìn)行區(qū)域位置的實(shí)時(shí)跟蹤；地面主機(jī)收集井下采集的數(shù)據(jù)，顯示實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)與歷史數(shù)據(jù)，實(shí)施危險(xiǎn)信息聲光報(bào)警，并能向井下發(fā)布緊急避險(xiǎn)信息。

上述的2.4GHz頻段網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議采用樹型路由協(xié)議，傳輸數(shù)據(jù)至網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)。

上述的433MHz頻段網(wǎng)絡(luò)通過多跳方式把數(shù)據(jù)傳輸至地面主機(jī)。

上述的網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)通過串口傳輸?shù)姆绞竭B接2.4GHz網(wǎng)絡(luò)與433MHz網(wǎng)絡(luò)。

上述的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)由礦工攜帶，帶有體溫傳感器，脈搏傳感器，負(fù)責(zé)監(jiān)測礦工體溫和脈搏信息，并根據(jù)固定節(jié)點(diǎn)位置計(jì)算出礦工的位置，不負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)發(fā)任務(wù)。

上述的固定節(jié)點(diǎn)以固定位置放置于煤礦巷道內(nèi)，帶有瓦斯傳感器，溫度傳感器，負(fù)責(zé)采集周圍的瓦斯?jié)舛群蜏囟刃畔ⅲ⒊洚?dāng)信標(biāo)作用，以便移動(dòng)節(jié)點(diǎn)完成定位，自身承擔(dān)轉(zhuǎn)發(fā)任務(wù)。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較，具有如下顯而易見的突出實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)是顯著優(yōu)點(diǎn)：本發(fā)明含有2.4GHz與433MHz頻段混合組網(wǎng)，能將數(shù)據(jù)通過串口，傳輸于地面主機(jī)，從而能通過預(yù)警軟件可以實(shí)時(shí)查看員工區(qū)域位置、員工生理參數(shù)信息、煤礦瓦斯?jié)舛群蜏囟刃畔ⅲ⑶野褦?shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫中。一旦數(shù)據(jù)異常，預(yù)警軟件就發(fā)出聲光報(bào)警，并提示危險(xiǎn)原因及危險(xiǎn)位置，井上監(jiān)控人員可以立即發(fā)布緊急命令至井下，以達(dá)到預(yù)防危險(xiǎn)目的。若發(fā)生礦難，則能根據(jù)井下人員歷史位置信息，進(jìn)行及時(shí)有效救援。

附圖說明

附圖1為總體結(jié)構(gòu)示意圖；

附圖2為無線傳感器節(jié)點(diǎn)基本構(gòu)成圖；

附圖3為樹形路由示意圖；

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例結(jié)合附圖詳述如下：