[發明專利]一種井下環境監測預警系統及其智能傳感器

有效

• 申請號: 201310310034.6
• 申請日: 2013-07-23
• 公開（公告）號: CN103343701B
• 公開（公告）日: 2018-09-21
• 發明（設計）人: 馬永
• 申請（專利權）人: 北京圣博亞科技有限公司
• 主分類號: E21F17/18
• 分類號: E21F17/18
• 代理公司: 北京愛普納杰專利代理事務所(特殊普通合伙) 11419
• 代理人: 何自剛

1.一種井下環境監測預警系統，包括監測單元、通訊單元和布置于井下各個位置的警示單元；

所述監測單元布置于井下各個位置，用于檢測井下環境，并根據檢測結果判斷井下是否安全，若否，則發出報警信號；

所述通訊單元用于傳遞所述報警信號；

所述警示單元布置于井下各個位置，用于接收所述報警信號，并根據該報警信號發出人體可感知的信號進行報警；

其特征在于，若一處監測單元發出報警信號，則該報警信號被所述通訊單元傳送到井下各個位置，觸發遠程警示單元報警；

該系統包括若干布置于井下各個位置的智能傳感器，所述監測單元由智能傳感器的傳感器本體、存儲子單元、控制子單元組成；各個智能傳感器的無線收發子單元和組網子單元組成所述通訊單元的一部分或者全部；

所述傳感器本體用于檢測現場的環境信息并形成環境監測信息電信號；所述環境監測信息包括甲烷檢測信息、CO檢測信息和/或溫度檢測信息；

所述控制子單元，用于接收所述傳感器本體獲得的環境監測信息電信號，并據此生成環境監測檢測信息，根據該環境監測檢測信息判斷環境參數是否超過規定的閾值，和/或，根據所記錄的一段時間內的環境監測檢測信息判斷標志性有害氣體濃度是否突然增加，和/或，根據所記錄的一段時間內的環境監測檢測信息判斷環境溫度是否驟然升高，若是，則判斷井下不安全；

所述存儲子單元用于存儲相關參數和/或不斷獲取的各個時間點的環境監測檢測信息；

所述無線收發子單元接收所述控制子單元輸出的環境監測檢測信息，并將該信息以無線形式發送，該無線收發子單元還用于接收和路由其它智能傳感器上的無線收發子單元發出的無線信號，該無線收發單元還用于接收所述控制子單元生成的報警信號，并將該報警信號以無線信號形式向外發送；

所述組網子單元，用于與其他智能傳感器進行無線組網；

上述布置于井下各個位置的智能傳感器通過相互之間的無線聯系和路由，在井下組成自組織網絡；

該系統包括位于井上的控制單元，該控制單元通過有線網絡或者無線網絡與井下的通訊單元相連；該控制單元接收所述井下各個智能傳感器生成的環境監測檢測信息，并根據預存的包含各個智能傳感器的分布位置信息的井下地圖，生成有害氣體分布圖，并將該有害氣體分布圖通過所述自組織網絡發送；該系統還包括至少一個顯示單元，用于接收通過所述自組織網絡發送的有害氣體分布圖，并以人可識別的方式顯示。

2.根據權利要求1所述的井下環境監測預警系統，其特征在于，所述控制子單元將所接收的環境監測信息電信號轉換為系統可識別含義的環境信息，將該環境信息與該智能傳感器的身份標識信號結合，形成所述環境監測檢測信息。

3.根據權利要求1所述的井下環境監測預警系統，其特征在于，所述控制子單元接收由所述自組織網絡傳送的來自其它智能傳感器的環境監測檢測信息，并根據預存的各個智能傳感器的分布位置信息，綜合分布位置相關的多個智能傳感器的環境監測信息判斷井下是否安全。

4.根據權利要求1所述的井下環境監測預警系統，其特征在于，所述位于井上的控制單元根據各個智能傳感器檢測到有害氣體濃度的變化情況，判斷氣體擴散的方向和速度。

5.根據權利要求1所述的井下環境監測預警系統，其特征在于，包括若干位于井下的基站，這些基站用于接收智能傳感器發送的無線信號并對其進行路由和中繼。

6.根據權利要求1-5任意一項所述的井下環境監測預警系統，其特征在于，當井下某一智能傳感器檢測到標志性有害氣體濃度或者環境溫度突然增加，則生成的報警信號立刻通過所述自組織網絡發送到所有井下的警示單元。

7.根據權利要求1-5任意一項所述的井下環境監測預警系統，其特征在于，所述自組織網絡為無線MESH網絡。

8.根據權利要求1-5任意一項所述的井下環境監測預警系統，其特征在于，包括：便攜式定位器，該便攜式定位器能夠發送無線呼救信息；所述通訊單元能夠接收來自便攜式定位器的呼救信息，根據該呼救信息確定井下人員位置，并向該便攜式定位器發出救援信息。

9.根據權利要求1-5任意一項所述的井下環境監測預警系統，其特征在于，包括救援傳感器，該救援傳感器能夠與井下各個智能傳感器之間組成自組織網絡，對環境信息進行檢測，以及接收環境信息；該救援傳感器具有顯示子單元，能夠隨時顯示其自身檢測獲得的環境監測檢測信息以及從自組織網絡獲得的環境監測檢測信息。