[發(fā)明專利]一種井下救援人員安全監(jiān)測系統(tǒng)及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810874674.2
• 申請日: 2018-08-03
• 公開（公告）號: CN109098758B
• 公開（公告）日: 2023-07-25
• 發(fā)明（設計）人: 郭軍;金永飛;鄭學召;張嬿妮;王寶元;張鐸;郝健池;程小蛟;劉蔭
• 申請（專利權(quán)）人: 西安科技大學;西安天河礦業(yè)科技有限責任公司
• 主分類號: E21F17/18
• 分類號: E21F17/18;H04B7/155
• 代理公司: 西安創(chuàng)知專利事務所 61213
• 代理人: 譚文琰

本發(fā)明公開了一種井下救援人員安全監(jiān)測系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)包括井下工控機、與井下工控機無線通信的無線中繼器組和安裝在救援人員身上且通過無線中繼器組與井下工控機通信的人身安全監(jiān)測裝置，無線中繼器組包括多個無線中繼器，井下工控機通過光纖與地面工控機連接；該方法包括步驟：一、人身安全監(jiān)測裝置的佩戴；二、無線中繼器組的形成；三、救援人員人身安全數(shù)據(jù)的采集及傳輸；四、救援人員人身安全監(jiān)測。本發(fā)明利用在井下布設多個無線中繼器實現(xiàn)井下通信互聯(lián)，減少井下網(wǎng)線的布設，靈活可靠，利用率高，并通過位姿采集機構(gòu)獲取救援人員具體身體姿態(tài)，結(jié)合計時器獲知救援人員是否被困，易于實現(xiàn)，對煤礦井下的復雜環(huán)境具有很好的適應性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于井下救援人員安全監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種井下救援人員安全監(jiān)測系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

由于我國煤礦較多且時有井下事故發(fā)生，需要救援人員快速的進入井下施救，所以保障救援人員的安全是值得我們考慮的。我國煤礦救護工作在煤礦的災害救治中具有重要作用，在煤礦應急救援技術(shù)裝備中，目前救護隊員用的正壓氧氣呼吸器和壓縮氧自救器僅僅提供救援人員呼吸所用的氧氣，通信指揮系統(tǒng)還主要使用比較落后的救災通信電話，在救災隊員深入井下時，地面指揮人員無法及時獲取救護隊員個體人身安全信息，導致對救護隊員自身無法采取針對性措施確保自身安全。煤礦井下災后環(huán)境復雜多變，有毒有害氣體濃度高，濃煙濃霧條件下視線模糊，障礙物多，當救護隊員因中毒、遇到障礙物跌倒時，而又無法被其他救護隊員及時發(fā)現(xiàn)救起或無法被指揮人員所得知時，從而失去營救機會，對救援人員生命安全無法達到充分的保障。雖然近幾年對井下人員定位等技術(shù)有了較大的研究，但是關(guān)于救護隊員具體身體姿態(tài)和是否被困監(jiān)測等方面還鮮見報道。如何全面系統(tǒng)地研究煤礦救援人員生命狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)，保障救護隊員的自身安全，整體提升應急能力和效率是值得研究的。目前關(guān)于人員身體姿態(tài)監(jiān)測技術(shù)主要采用視頻識別，陀螺儀或模擬式加速度傳感器等來實現(xiàn)，其中視頻識別的成本較高，陀螺儀或模擬式加速度傳感器需要對采集量進行模數(shù)轉(zhuǎn)換以及濾波操作，均不適用于煤礦井下環(huán)境。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種井下救援人員安全監(jiān)測系統(tǒng)，其設計新穎合理，利用在井下布設多個無線中繼器實現(xiàn)井下通信互聯(lián)，減少井下網(wǎng)線的布設，靈活可靠，利用率高，并通過位姿采集機構(gòu)獲取救援人員具體身體姿態(tài)，結(jié)合計時器獲知救援人員是否被困，易于實現(xiàn)，對煤礦井下的復雜環(huán)境具有很好的適應性，便于推廣使用。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種井下救援人員安全監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于：包括井下工控機、與井下工控機無線通信的無線中繼器組和安裝在救援人員身上且通過所述無線中繼器組與井下工控機通信的人身安全監(jiān)測裝置，所述無線中繼器組包括多個無線中繼器，井下工控機通過光纖與地面工控機連接，人身安全監(jiān)測裝置包括監(jiān)測板、氣體采集機構(gòu)、生命體征數(shù)據(jù)采集機構(gòu)和位姿采集機構(gòu)，所述監(jiān)測板上集成有微控制器、供電電池以及均與微控制器連接的計時器和無線WIFI模塊，所述氣體采集機構(gòu)包括壓縮氧自救器和與所述壓縮氧自救器配合的氧氣面罩，所述氧氣面罩內(nèi)設置有均與微控制器連接的氧氣傳感器、二氧化碳傳感器和甲烷傳感器；

所述位姿采集機構(gòu)包括半球殼、設置在所述半球殼內(nèi)的半球座和設置在半球座內(nèi)且與半球座滑動配合的轉(zhuǎn)球，所述半球殼由半球罩和封閉半球罩的底板組成，半球座固定安裝在底板上，轉(zhuǎn)球由實心半球和空心半球組成，所述空心半球外殼上固定安裝有金屬導桿，金屬導桿所在直線的延伸線與實心半球和空心半球的交平面垂直，金屬導桿遠離所述空心半球的一端與半球罩內(nèi)表面相抵，電阻絲纏繞嵌入安裝在半球罩上，電阻絲的一端接地，電阻絲的另一端與供電電池的電源輸出端連接，半球罩為絕緣半球罩，金屬導桿上設置有與微控制器連接的直流電壓傳感器。

上述的一種井下救援人員安全監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于：所述生命體征數(shù)據(jù)采集機構(gòu)包括均與微控制器連接的心率傳感器、體溫傳感器和血壓傳感器。

上述的一種井下救援人員安全監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于：所述監(jiān)測板上還集成有均與微控制器連接的環(huán)境溫度傳感器和顯示器。