[發(fā)明專利]一種井下多功能智能監(jiān)測系統(tǒng)及檢測方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710214235.4
• 申請日: 2017-04-01
• 公開（公告）號: CN106888538A
• 公開（公告）日: 2017-06-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張雷;丁恩杰;樊子良;李家翔;胡延軍
• 申請（專利權(quán)）人: 中國礦業(yè)大學(xué)
• 主分類號: H05B37/02
• 分類號: H05B37/02;E21F17/18
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務(wù)所(普通合伙)32249
• 代理人: 楊曉玲

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種監(jiān)測系統(tǒng)及檢測方法，尤其適用于井下安全領(lǐng)域中使用的井下多功能智能監(jiān)測系統(tǒng)及檢測方法。

背景技術(shù)

經(jīng)濟的飛速發(fā)展對煤炭的需求提出了更高的要求,但在實際煤礦生產(chǎn)中，礦難事故不斷發(fā)生，國家和社會不得不注重煤礦生產(chǎn)的安全方面。有效檢測井下環(huán)境的安全系數(shù)，對井下環(huán)境進行監(jiān)測預(yù)警，為保障井下人員安全至關(guān)重要。

煤礦井下沒有自然光照射，只能靠人工照明。只采用頭戴礦燈作為主要照明光源，照度低，炫光強。工人長期在光線不足的環(huán)境下工作容易產(chǎn)生疲勞，影響生產(chǎn)安全。良好的照明尤其重要。現(xiàn)如今，我國煤礦井下的照明系統(tǒng)耗電量又相對較大，而人類賴以生存的能源日益匱乏，因此，節(jié)約井下照明用電量同樣是重要的一環(huán)。

煤礦井下不能出現(xiàn)火花，傳統(tǒng)的礦燈充電方式不適應(yīng)于井下，攜帶者需返回地面，給礦燈充電。

由于種種原因，煤礦事故屢有發(fā)生，特別是在發(fā)生事故時，礦工在井下分布狀況及人數(shù)的不確定性給事故救援工作帶來很大困難。實時了解人員位置，當(dāng)事故發(fā)生時，可以及時采取相應(yīng)的救援措施，提高應(yīng)急救援工作的效率。目前井下人員的跟蹤定位，基本上采用的是RFID和基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的的定位方法。

1、RFID方法

RFID方法是在在礦井井口處，或其它井下一些關(guān)鍵通道口，使用射頻卡(RFID)讀取的方法對下井人員進進記錄跟蹤的方法。這種方法存在如下幾個問題：

(1)定位精度低

RFID定位原理采用基站對識別卡進行掃描，識別卡進入基站范圍后，確認該人員處于基站周圍，其定位精度完全取決于基站的布置密度，無法判斷人員處于基站覆蓋區(qū)的具體位置和覆蓋區(qū)外的具體位置。

(2)在高速條件下定位人員漏檢率較高

射頻卡這種系統(tǒng)讀卡速度十分有限，不能處理多人同時快速通過讀卡系統(tǒng)的情況(例如乘車下井、多人一超行走)，此時，系統(tǒng)往往會出現(xiàn)漏讀；提高系統(tǒng)在高速、大流量下識別的準確性是人員定位系統(tǒng)面臨的一個難題。

總之，現(xiàn)有的RFID射頻讀寫系統(tǒng)(包括SuperRFID)，很難實現(xiàn)井下人員的區(qū)域定位和井下人員的考勤，從使用的技術(shù)上不能實現(xiàn)真正意義上的井下人員定位跟蹤。

2、基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的定位方法

常見的無線傳感網(wǎng)絡(luò)定位算法多是采用基于RSSI(Received Signal Strength Indicator)的定位方式，采用無線終端采集到的RSSI值，通過RSSI與終端到傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的距離的對應(yīng)關(guān)系來實現(xiàn)人員定位。這種方法存在RSSI與終端到傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的距離的對應(yīng)關(guān)系存在偏差：

井下環(huán)境勢必會引起信號多徑效應(yīng)，RSSI會因信號多徑傳播引起的小尺度陰影衰落而不再隨傳播距離增加單調(diào)遞減，從而限制測距精度。多徑傳播也會導(dǎo)致RSSI幅度波動，在典型實驗室環(huán)境下，一臺靜止的接收機在1分鐘內(nèi)接收到的RSSI可能出現(xiàn)5dB的波動。這種多徑傳播造成的RSSI波動也會導(dǎo)致定位時出現(xiàn)偏差。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述技術(shù)的不足之處，提供一種結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，功能全面，當(dāng)有人經(jīng)過時，會自動點亮照明燈，為井下人員提供照明，同時定位該人員位置的井下多功能智能監(jiān)測系統(tǒng)及檢測方法。

為實現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明的井下多功能智能監(jiān)測系統(tǒng)，包括設(shè)在井下的多個智能定位照明礦燈、多個WIFI無線基站、隨身礦燈和設(shè)置在井上的服務(wù)器，所述多個智能定位照明礦燈通過線路相互連接，并最終與井上服務(wù)器相連接，其特征在于：所述智能定位照明礦燈包括環(huán)境監(jiān)測模塊、語音通話模塊、WIFI模塊、無線充電模塊、微波傳感器、射頻器、單片機、繼電器、變壓器、蜂鳴器、照明燈、預(yù)警燈和電池；單片機的輸入端分別與微波傳感器、環(huán)境監(jiān)測模塊和射頻器相連接，單片機的輸出端分別與無線充電模塊、WIFI模塊、繼電器、預(yù)警燈、蜂鳴器相連接，繼電器與照明燈相連接，單片機還與語音通話模塊相連接，多個WIFI無線基站通過光纖連接到井上服務(wù)器，WIFI無線基站之間通過無線信號或光纖通訊；所述隨身礦燈包括便攜式照明燈和電源，電源上設(shè)有無線標簽。