[發(fā)明專利]無線井下礦工定位及施工區(qū)域環(huán)境安全智能監(jiān)測系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510333605.7
• 申請日: 2015-06-16
• 公開（公告）號: CN104989452B
• 公開（公告）日: 2017-03-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 余修武;謝水波;李向陽;江珊;余員琴;曾斌;陳文波;謝超;李睿;范飛生
• 申請（專利權(quán)）人: 南華大學(xué)
• 主分類號: E21F17/18
• 分類號: E21F17/18
• 代理公司: 北京國昊天誠知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11315
• 代理人: 許志勇

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于礦山安全、無線智能安全監(jiān)測與定位領(lǐng)域，具體涉及一種無線井下礦工定位及施工區(qū)域環(huán)境安全智能監(jiān)測系統(tǒng)。

背景技術(shù)

目前，國家對礦業(yè)生產(chǎn)的安全問題十分重視，要求所有施工區(qū)域必須安裝井下人員管理及安全監(jiān)測系統(tǒng)，可在地表監(jiān)控中心監(jiān)控井下人員的數(shù)量與位置、環(huán)境參數(shù)安全等。為了達(dá)到這一目的，在一般的施工區(qū)域生產(chǎn)過程中井下人員都配有井下人員標(biāo)識卡，人員標(biāo)識卡通過井下巷道口的中繼基站發(fā)送信息到地面控制中心，地面控制中心根據(jù)人員標(biāo)識卡發(fā)送來的信息記錄礦工在施工區(qū)域下的行動路線以及所在方位，方便了礦山在生產(chǎn)過程中對井下人員的管理。但是，礦山生產(chǎn)屬于高危險的行業(yè)，礦山井下環(huán)境惡劣災(zāi)難不可避免，在發(fā)生井下災(zāi)難時由于現(xiàn)有的技術(shù)條件對于井下人員的救助效率不高，當(dāng)發(fā)生礦難時人員標(biāo)識卡不能準(zhǔn)確定位井下被困人員的位置，更無法分辨出存活的礦工與否，因此地面人員施救方案制定針對性不強(qiáng)，容易將寶貴的救援時間浪費(fèi)掉，礦山災(zāi)難的后果進(jìn)一步擴(kuò)大。為此，本發(fā)明公開一種新型井下無線人員定位監(jiān)測裝置，佩戴在井下礦工的手腕上，通過采集人體脈搏、體溫信息轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號后通過中繼節(jié)點(diǎn)發(fā)送到地面控制中心，進(jìn)行礦工位置定位與生命體征監(jiān)測。礦難發(fā)生時，本發(fā)明可以給出具有生命體征信息的被困井下礦工的具體位置，以便能夠及時采取針對性的救援措施，確保第一時間先施救井下幸存礦工，減少人員傷亡損失。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的之一在于提供一種能夠準(zhǔn)確的無線定位井下礦工的位置，實(shí)時監(jiān)測環(huán)境狀態(tài)并且可以在發(fā)生礦難后檢測生命體征是否存在的一種新型施工區(qū)域人員定位裝置。

本發(fā)明提供一種無線井下礦工定位及施工區(qū)域環(huán)境安全智能監(jiān)測系統(tǒng)，包括：綜合處理服務(wù)器、通信基站、智能手表節(jié)點(diǎn)、定位與監(jiān)測節(jié)點(diǎn)、風(fēng)速傳感器節(jié)點(diǎn)和壓力傳感器節(jié)點(diǎn)；所述綜合處理服務(wù)器設(shè)于地面監(jiān)控中心內(nèi)與所述設(shè)于井下的通信基站通過通信線纜連接并通信；所述通信基站與智能手表節(jié)點(diǎn)、定位與監(jiān)測節(jié)點(diǎn)、風(fēng)速傳感器節(jié)點(diǎn)和壓力傳感器節(jié)點(diǎn)通過無線連接構(gòu)成無線網(wǎng)格網(wǎng)，并按照無線傳感模塊網(wǎng)絡(luò)路由算法通信傳輸；

所述智能手表節(jié)點(diǎn)包括：手表節(jié)點(diǎn)處理模塊、手表節(jié)點(diǎn)無線收發(fā)模塊及手表節(jié)點(diǎn)電源模塊；所述定位與監(jiān)測節(jié)點(diǎn)包括：定位與監(jiān)測處理模塊、定位與監(jiān)測存儲模塊、定位與監(jiān)測無線收發(fā)模塊及定位與監(jiān)測電源模塊；所述風(fēng)速傳感器節(jié)點(diǎn)包括：風(fēng)速節(jié)點(diǎn)處理模塊、風(fēng)速節(jié)點(diǎn)存儲模塊、風(fēng)速監(jiān)測傳感模塊、風(fēng)速節(jié)點(diǎn)無線收發(fā)模塊及風(fēng)速節(jié)點(diǎn)電源模塊；所述壓力傳感器節(jié)點(diǎn)包括：壓力節(jié)點(diǎn)處理模塊、壓力節(jié)點(diǎn)存儲模塊、壓力監(jiān)測傳感模塊、壓力節(jié)點(diǎn)無線收發(fā)模塊及壓力節(jié)點(diǎn)電源模塊；

所述定位與監(jiān)測節(jié)點(diǎn)固定設(shè)于礦山內(nèi)，所述定位與監(jiān)測存儲模塊內(nèi)存儲有與所述定位與監(jiān)測節(jié)點(diǎn)安裝位置一致的定位編碼信息；通過所述定位與監(jiān)測無線收發(fā)模塊向其周圍的所述智能手表節(jié)點(diǎn)發(fā)送其定位編碼信息，智能手表節(jié)點(diǎn)以接收到的最強(qiáng)信號的定位編碼信息來定位自身位置，并發(fā)送回復(fù)信號；

所述壓力傳感器節(jié)點(diǎn)設(shè)于施工區(qū)域支撐柱及各受力點(diǎn)上，所述壓力節(jié)點(diǎn)存儲模塊內(nèi)存儲有與所述壓力傳感器節(jié)點(diǎn)安裝位置一致的壓力節(jié)點(diǎn)編碼信息；通過所述壓力節(jié)點(diǎn)無線收發(fā)模塊將所述壓力節(jié)點(diǎn)編碼信息及壓力信號傳輸至所述通信基站和其周圍的智能手表節(jié)點(diǎn)，當(dāng)壓力超過安全閾值時，地面監(jiān)控中心與井下礦工手上的智能手表節(jié)點(diǎn)均會及時自動報警，實(shí)現(xiàn)壓力點(diǎn)壓力監(jiān)測及預(yù)警；

所述風(fēng)速傳感器節(jié)點(diǎn)固定設(shè)于礦山內(nèi)，所述風(fēng)速節(jié)點(diǎn)存儲模塊內(nèi)存儲有與所述風(fēng)速傳感器節(jié)點(diǎn)安裝位置一致的風(fēng)速節(jié)點(diǎn)編碼信息；通過所述風(fēng)速節(jié)點(diǎn)無線收發(fā)模塊將所述風(fēng)速節(jié)點(diǎn)編碼信息及風(fēng)速信號傳輸至所述通信基站和其周圍的所述智能手表節(jié)點(diǎn)，當(dāng)風(fēng)速小于安全閾值時，地面監(jiān)控中心與井下礦工手上的所述智能手表節(jié)點(diǎn)均會及時自動報警，實(shí)現(xiàn)風(fēng)速點(diǎn)風(fēng)速監(jiān)測及預(yù)警；

所述智能手表節(jié)點(diǎn)由礦工佩戴，所述智能手表節(jié)點(diǎn)通過所述手表節(jié)點(diǎn)無線收發(fā)模塊實(shí)時接收各個所述定位與監(jiān)測節(jié)點(diǎn)、風(fēng)速傳感器節(jié)點(diǎn)和壓力傳感器節(jié)點(diǎn)發(fā)送的定位編碼信息信號、壓力節(jié)點(diǎn)編碼信息及壓力信號和風(fēng)速節(jié)點(diǎn)編碼信息及風(fēng)速信號，通過所述手表節(jié)點(diǎn)處理模塊處理得到當(dāng)前位置信息、壓力和風(fēng)速信息，并根據(jù)無線傳感模塊網(wǎng)絡(luò)路由算法經(jīng)所述通信基站上傳給所述綜合處理服務(wù)器。