一種適用于井下礦工的遠程監控安全保障系統的制作方法
【專利摘要】本發明公開一種適用于井下礦工的遠程監控安全保障系統，該系統包括：由網關、定位節點、頭盔節點、腕表節點、路由節點和固定傳感器節點組成的無線傳感器網絡、井下以太網以及監控中心；網關通過井下以太網與監控中心通信；網關、定位節點、腕表節點、固定傳感器節點分別與路由節點無線通信；頭盔節點與腕表節點無線通信；頭盔節點包括人體體征傳感器、第一環境傳感器、音頻傳感器和包含礦工信息的RFID標簽。采用本發明的技術方案可以對井下采礦礦工實時定位和識別，對工作現場監測預警，對工作人員周圍環境和及其自身人體條件的檢測，實現工作人員與遠程控制中心或其他工作人員進行語音、文本通信，接收自控制中心的指示，或小組成員信息的功能。
【專利說明】—種適用于井下礦工的遠程監控安全保障系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及監控系統，尤其涉及一種適用于井下礦工的遠程監控安全保障系統。【背景技術】
[0002]目前，井下采礦礦工在工作期間越來越需要實時監測，例如，人員的周圍環境條件，他們的健康和安全狀況，識別和跟蹤人員的位置，使有效的協調相鄰的小組成員之間的狀況。現在急切需要一種用于井下采礦礦工的遠程監控安全保障系統，可以實時的監控井下采礦礦工的工作環境和工作狀態。
【發明內容】
[0003]本發明提供一種適用于井下礦工的遠程監控安全保障系統，可以對井下采礦礦工實時定位和識別，對工作現場監測預警，對工作人員周圍環境和及其自身人體條件的檢測，實現工作人員與遠程控制中心或其他工作人員進行語音、文本通信，接收自控制中心的指示，或小組成員信息的功能。
[0004]為達到上述目的，本發明采用的技術方案如下:
[0005]一種適用于井下礦工的遠程監控安全保障系統，該系統包括:由網關、定位節點、頭盔節點、腕表節點、路由節點和固定傳感器節點組成的無線傳感器網絡、井下以太網以及監控中心；網關通過井下以太網與監控中心通信；網關、定位節點、腕表節點、固定傳感器節點分別與路由節點無線通信；頭盔節點包括人體體征傳感器、第一環境傳感器、音頻傳感器和包含礦工信息的RFID標簽；每個礦工攜帶頭盔節點和腕表節點，每個礦工攜帶的頭盔節點只能和他攜帶的腕表節點進行無線通信，其中，
[0006]固定傳感器節點包括:第二環境傳感器，其用于采集礦井內的環境傳感數據；當環境傳感數據超過閾值時將報警信息發送給路由節點；
[0007]定位節點包括:RFID閱讀器；當RFID標簽進入到RFID閱讀器發出電磁波輻射范圍內時，RFID閱讀器接收RFID標簽反饋的接收信號強度指示值和礦工人員信息，將所述接收信號強度指示值、所述礦工人員信息和所述定位節點的位置數據發送給路由節點；
[0008]人體體征傳感器、第一環境傳感器、音頻傳感器，用于采集礦工人員的人體體征傳感數據、礦工人員周圍的環境傳感數據以及礦工人員的音頻數據，并將采集數據發送給腕表節點；
[0009]腕表節點，用于將所述采集數據發送給路由節點，將由監控中心發送的控制數據、音頻數據發送給頭盔節點；
[0010]路由節點，用于將所述采集數據、所述報警信息、所述接收信號強度指示值、所述礦工人員信息和所述定位節點的位置數據發送給網關，以及將由監控中心發送的控制數據發送給固定傳感器節點、定位節點以及腕表節點，將由監控中心發送的音頻數據發送給腕表節點；
[0011]網關，用于通過井下以太網所述采集數據、所述報警信息、所述接收信號強度指示值、所述礦工人員信息和定位節點的位置數據發送給監控中心，以及將由監控中心發送的控制數據、音頻數據發送給路由節點；
[0012]監控中心，將控制數據、音頻數據發送給網關，并且基于所述接收信號強度指示值、所述礦工人員信息和所述定位節點的位置數據實現井下礦工的人員識別定位。
[0013]一種適用于井下礦工的遠程監控安全保障系統，腕表節點包括:觸摸顯示器；將輸入的文本信息發送路由節點，再通過網關傳輸到監控中心，腕表節點通過路由節點和網關接收由監控中心發送的文本信息，實現腕表節點與監控中心雙向文本通信。
[0014]一種適用于井下礦工的遠程監控安全保障系統，頭盔節點包括:頭盔顯示器，用于通過腕表節點、路由節點以及網關接收來自由監控中心發送的指示信息。
[0015]一種適用于井下礦工的遠程監控安全保障系統，人體體征傳感器為體溫傳感器、呼吸頻率傳感器、脈搏傳感器一種或幾種的任意組合。
[0016]—種適用于井下礦工的遠程監控安全保障系統,第一環境傳感器和第二環境傳感器分別為周圍溫度傳感器、一氧化碳傳感器、濕度傳感器以及氣體傳感器一種或幾種的任意組合。
[0017]有益效果，可以對井下采礦礦工實時定位和識別，對工作現場監測預警，對工作人員周圍環境和及其自身人體條件的檢測，實現工作人員與遠程控制中心或其他工作人員無線通信，接收自控制中心的命令/指示，或小組成員信息的功能。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0019]圖1為本發明一種適用于井下礦工的遠程監控安全保障系統的結構示意圖。【具體實施方式】
[0020]下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0021]如圖1所示，一種適用于井下礦工的遠程監控安全保障系統，該系統包括:由網關、定位節點、頭藍節點、腕表節點、路由節點和固定傳感器節點組成的無線傳感器網絡、井下以太網以及監控中心；無線傳感器網絡的通信協議采用Zigbee無線標準，網關啟動后創建Zigbee協議標準的無線傳感器網絡，路由節點被布置在井下大巷或工作面上，構成井下數據傳輸的骨干網絡；固定傳感器節點被靜態布置骨干網絡中；定位節點固定布置在井下大巷或工作面上；網關通過井下以太網與監控中心通信；網關、定位節點、腕表節點、固定傳感器節點分別與路由節點無線通信；
[0022]頭盔節點包括人體體征傳感器、第一環境傳感器、音頻傳感器和包含礦工信息的RFID標簽；每個礦工攜帶頭盔節點和腕表節點，每個礦工攜帶的頭盔節點只能和他攜帶的腕表節點進行無線通信，人體體征傳感器為體溫傳感器、呼吸頻率傳感器、脈搏傳感器一種或幾種的任意組合，第一環境傳感器為周圍溫度傳感器、一氧化碳傳感器、濕度傳感器以及氣體傳感器一種或幾種的任意組合；
[0023]固定傳感器節點包括:第二環境傳感器，其用于采集礦井內的環境傳感數據；當環境傳感數據超過閾值時將報警信息發送給路由節點；第二環境傳感器為周圍溫度傳感器、一氧化碳傳感器、濕度傳感器以及氣體傳感器一種或幾種的任意組合
[0024]定位節點包括:RFID閱讀器；當RFID標簽進入到RFID閱讀器發出電磁波輻射范圍內時，RFID閱讀器接收RFID標簽反饋的接收信號強度指示值和礦工人員信息，將所述接收信號強度指示值、所述礦工人員信息和所述定位節點的位置數據發送給路由節點；
[0025]人體體征傳感器、第一環境傳感器、音頻傳感器，用于采集礦工人員的人體體征傳感數據、礦工人員周圍的環境傳感數據以及礦工人員的音頻數據，并將采集數據發送給腕表節點；
[0026]腕表節點，用于將所述采集數據發送給路由節點，將由監控中心發送的控制數據、音頻數據發送給頭盔節點；
[0027]路由節點，用于將所述采集數據、所述報警信息、所述接收信號強度指示值、所述礦工人員信息和所述定位節點的位置數據發送給網關，以及將由監控中心發送的控制數據發送給固定傳感器節點、定位節點以及腕表節點，將由監控中心發送的音頻數據發送給腕表節點；
[0028]網關，用于通過井下以太網所述采集數據、所述報警信息、所述接收信號強度指示值、所述礦工人員信息和定位節點的位置數據發送給監控中心，以及將由監控中心發送的控制數據、音頻數據發送給路由節點；
[0029]監控中心，將控制數據、音頻數據發送給網關；并且基于所述接收信號強度指示值、所述礦工人員信息和所述定位節點的位置數據實現井下礦工的人員識別定位；首先定位節點的位置是已知的，當只有一個定位節點收到移動射頻標簽的信號時，這個定位節點的位置就是這個移動目標的位置；當有兩個定位節點同時收到某個移動射頻標簽的信號時，利用某個定位節點接收到的移動射頻標簽的信號強弱，決定該移動目標距離這個定位節點遠近，信號越強，則離開這個定位節點越近，根據兩個定位節點所接收到的該移動目標信號強度指示值，計算井下礦工的具體位置。
[0030]一種適用于井下礦工的遠程監控安全保障系統，腕表節點包括:觸摸顯示器；將輸入的文本信息發送路由節點，再通過網關傳輸到監控中心，腕表節點通過路由節點和網關接收由監控中心發送的文本信息，實現腕表節點與監控中心雙向文本通信。
[0031]一種適用于井下礦工的遠程監控安全保障系統，頭盔節點包括:頭盔顯示器，用于通過腕表節點、路由節點以及網關接收來自由監控中心發送的指示信息，如撤離。
[0032]本發明可以應用于以下場景:
[0033]井下采礦工人的頭盔的傳感器測量，對工人工作地點或路徑的環境溫度和氣體水平進行實時報告，返回到控制中心，做進一步的分析與決策。
[0034]根據井下采礦工人工作環境的氣體濃度變化，控制中心對工人發出撤離礦井的指令，地下采礦工人們通過頭盔顯示器接受指令。
[0035]控制中心根據工人他/她的頭盔體溫或脈沖讀取傳感器的數據，發出指令給他/她是否撤離。
[0036]綜上所述，可以對井下采礦礦工實時定位和識別，對工作現場監測預警，對工作人員周圍環境和及其自身人體條件的檢測，實現工作人員與遠程控制中心或其他工作人員進行語音、文本通信，接收自控制中心的指示，或小組成員信息的功能。
[0037]以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種適用于井下礦工的遠程監控安全保障系統，其特征在于，該系統包括:由網關、定位節點、頭藍節點、腕表節點、路由節點和固定傳感器節點組成的無線傳感器網絡、井下以太網以及監控中心；網關通過井下以太網與監控中心通信；網關、定位節點、腕表節點、固定傳感器節點分別與路由節點無線通信；頭盔節點包括人體體征傳感器、第一環境傳感器、音頻傳感器和包含礦工信息的RFID標簽；每個礦工攜帶頭盔節點和腕表節點，每個礦工攜帶的頭盔節點只能和他攜帶的腕表節點進行無線通信，其中， 固定傳感器節點包括:第二環境傳感器，其用于采集礦井內的環境傳感數據；當環境傳感數據超過閾值時將報警信息發送給路出節點； 定位節點包括=RFID閱讀器；當RFID標簽進入到RFID閱讀器發出電磁波輻射范圍內時，RFID閱讀器接收RFID標簽反饋的接收信號強度指示值和礦工人員信息，將所述接收信號強度指示值、所述礦工人員信息和所述定位節點的位置數據發送給路由節點； 人體體征傳感器、第一環境傳感器、音頻傳感器，用于采集礦工人員的人體體征傳感數據、礦工人員周圍的環境傳感數據以及礦工人員的音頻數據，并將采集數據發送給腕表節占.腕表節點，用于將所述采集數據發送給路由節點，將由監控中心發送的控制數據、音頻數據發送給頭盔節點； 路由節點，用于將所述采集數據、所述報警信息、所述接收信號強度指示值、所述礦工人員信息和所述定位節點的位置數據發送給網關，以及將由監控中心發送的控制數據發送給固定傳感器節點、定位節點以及腕表節點，將由監控中心發送的音頻數據發送給腕表節占.網關，用于通過井下以太網所述采集數據、所述報警信息、所述接收信號強度指示值、所述礦工人員信息和定位節點的位置數據發送給監控中心，以及將由監控中心發送的控制數據、音頻數據發送給路由節點； 監控中心，將控制數據、音頻數據發送給網關，并且基于所述接收信號強度指示值、所述礦工人員信息和所述定位節點的位置數據實現井下礦工的人員識別定位。
2.如權利要求1所述的一種適用于井下礦工的遠程監控安全保障系統，其特征在于，腕表節點包括:觸摸顯示器；將輸入的文本信息發送路由節點，再通過網關傳輸到監控中心，腕表節點通過路由節點和網關接收由監控中心發送的文本信息，實現腕表節點與監控中心雙向文本通信。
3.如權利要求1所述的一種適用于井下礦工的遠程監控安全保障系統，其特征在于，頭盔節點包括:頭盔顯示器，用于通過腕表節點、路由節點以及網關接收來自由監控中心發送的指示信息。
4.如權利要求1所述的一種適用于井下礦工的遠程監控安全保障系統，其特征在于，人體體征傳感器為體溫傳感器、呼吸頻率傳感器、脈搏傳感器一種或幾種的任意組合。
5.如權利要求1所述的一種適用于井下礦工的遠程監控安全保障系統，其特征在于，第一環境傳感器和第二環境傳感器分別為周圍溫度傳感器、一氧化碳傳感器、濕度傳感器以及氣體傳感器一種或幾種的任意組合。
【文檔編號】G08C17/02GK103841163SQ201210487662
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2012年11月27日 優先權日:2012年11月27日
【發明者】李衛東 申請人:艾沃瑞克（北京）科技有限公司