[發明專利]基于加速度的礦井下災害報警系統

有效

• 申請號: 201710784952.0
• 申請日: 2017-09-04
• 公開（公告）號: CN107328412B
• 公開（公告）日: 2023-08-18
• 發明（設計）人: 孫繼平
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學（北京）
• 主分類號: G01C21/16
• 分類號: G01C21/16;G01S11/00;G01S11/12;G01S11/14;G01D21/02;E21F17/18
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本發明提供了一種基于加速度的礦井下災害報警系統，煤炭行業易發生各種災害事故，目前多采用各類傳感器進行災害預警及報警，易發生誤報和漏報。所述報警系統根據井下災害發生時現場工作人員行為會發生異常變化的特點,通過加速度數據實時監測井下工作人員的異常行為變化情況，并實時監測相關區域的現場環境數據，當工作人員的異常行為變化滿足設定條件時，結合環境數據發出災害報警。所述報警系統可快速準確地判斷井下災害，減少煤炭生產過程中的人員傷亡。

技術領域

本發明涉及一種基于加速度的礦井下災害報警系統，該系統涉及礦井無線通信、監控、監視、人員與設備定位技術等領域。

背景技術

煤炭行業是高危行業，易發生包括瓦斯、水災、火災、頂板、煤塵等災害事故，目前多采用各類傳感器進行災害預警及報警，煤與瓦斯突出采用甲烷和風向傳感器、水災采用水浸和水位等傳感器，火災采用溫度和煙霧等傳感器，頂板災害采用壓力等傳感器，傳感器的報警方法受傳感器種類和靈敏度等因素限制，易發生誤報和漏報，并且這些報警系統及設備只能對單一的災害進行報警，無法滿足礦井災害處理和應急救援的要求。因此，需要新型的具有實時性強、準確性高、可對多種災害進行報警的井下災害報警系統。

在災害發生時，災害的破壞力直接會危及災害現場附近的工作人員的生命安全，一定會引起這些人員活動的異常變化。本發明根據這個原理提出一種新型的井下災害報警系統。

發明內容

本發明提供了一種基于加速度的礦井下災害報警系統，礦井下人員攜帶至少一種采集三軸加速度數據的具有無線通信功能的便攜裝置；系統監測至少一個人員的三軸加速度數據；系統通過三軸加速度數據監測人員的異常行為；當系統監測到人員的異常行為的持續時間超過設定閾值，則判定該人員為異常行為人，當異常行為人數量超過設定閾值，則發出井下災害報警；所述異常行為包括姿態異常和活動異常；所述姿態異常包括躺臥；所述活動異常包括奔跑；所述人員的異常行為判定條件包括：

(1)在單位時間內至少有一軸的加速度數據變化頻率高于設定閾值；

(2)至少有一軸的加速度數據變化幅度高于設定閾值；

(3)各軸加速度數據之間差值滿足設定條件；

(4)各軸加速度數據之間關系的變化滿足設定條件。

2.所述報警系統進一步包括：所述便攜裝置包括用于定位的定位裝置；所述定位裝置包括監測絕對位置的裝置和監測相對位置的裝置；所述定位裝置包括三維定位裝置、二維定位裝置、一維定位裝置；所述定位裝置包括超聲波測距定位裝置、激光測距定位裝置、紅外測距定位裝置、電磁波定位裝置、圖像識別定位裝置。

3.所述報警系統進一步包括：所述便攜裝置包括一種或多種環境監測傳感器；所述環境監測傳感器包括：氣壓傳感器、聲音傳感器、振動傳感器、圖像采集設備、一種或多種氣體濃度傳感器、一種或多種光傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器；所述氣體濃度傳感器包括甲烷濃度傳感器、氧氣濃度傳感器、一氧化碳濃度傳感器、二氧化碳濃度傳感器；所述光傳感器包括紅外線傳感器、紫外線傳感器、可見光傳感器。

4.所述報警系統進一步包括：系統包括固定式環境監測傳感器；所述固定式環境監測傳感器包括：氣壓傳感器、聲音傳感器、振動傳感器、一種或多種氣體濃度傳感器、一種或多種光傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器、風速傳感器、風向傳感器；所述氣體濃度傳感器包括甲烷濃度傳感器、氧氣濃度傳感器、一氧化碳濃度傳感器、二氧化碳濃度傳感器；所述光傳感器包括紅外線傳感器、紫外線傳感器、可見光傳感器。

5.所述報警系統進一步包括：系統根據環境監測數據進一步確認是否發生災害；系統根據環境監測數據判定井下災害類型；所述災害類型包括煤與瓦斯突出、沖擊地壓、頂板冒落、爆炸、火災、水災。