一种可穿戴式矿工生理及矿井环境监测系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于矿井安全监测技术领域，具体来说为一种可穿戴式矿工生理及矿井环境监测系统。
【背景技术】
[0002]煤炭作为我国的主要能源之一，在国民经济和社会发展中起着重要的作用，然而煤矿在开采的过程中容易发生安全事故，一旦事故形成，就会造成资源重大损失，甚至危害矿工的生命安全。近年来，我国煤矿安全生产工作取得了很大成就，但矿井坍塌和爆炸造成人员伤亡的事故时有发生，建立完善的矿井监测系统是非常有必要的。
[0003]目前，对矿井的安全监测大部分停留在对矿井环境参数的监测上，而且是以有线形式的，线路铺设和传感器信息采集不方便，且成本和功耗比较大。随着无线技术的发展和物联网技术的兴起，基于IEEE802.15.4协议研制开发的ZigBee无线通讯技术得到了广泛的应用。ZigBee可工作与2.4GHz频段，传输距离达百米，ZigBee网络具有低功耗、低成本、传输速度快及可自组网的特点。
【实用新型内容】
[0004]为解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种无线传输、功能齐全、低功耗的可穿戴式矿工生理及矿井环境监测系统。
[0005]为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为:一种可穿戴式矿工生理及矿井环境监测系统，包括矿井环境数据采集终端、可穿戴式手环及监控中心，其中所述环境数据采集终端通过ZigBee网络与可穿戴式手环及监控中心无线通信，其所述可穿戴式手环通过ZigBee网络与监控中心无线通信。
[0006]所述矿井环境数据采集终端包括瓦斯浓度传感器节点、温湿度传感器节点、风速传感器节点、烟雾传感器节点、滑坡位移传感器节点以及煤尘传感器节点。
[0007]所述可穿戴式手环由处理器模块、ZigBee模块、温度传感器、心率传感器、三轴加速度传感器、报警模块、LCD模块以及电源模块组成。
[0008]所述传感器节点由ZigBee CC2530模块、传感器及电源模块组成。
[0009]所述ZigBee网络按照树形网络拓扑结构组网。
[0010]本实用新型所述的可穿戴式矿工生理及矿井环境监测系统，集矿井环境参数监测、矿工生理监测、矿工定位及报警功能于一体，将矿工生理监测及矿井环境参数监测相结合，利用ZigBee网络低功耗、低成本、传输速度快及可自组网的特点，对矿井安全进行有效监测，其中对矿井环境参数的监测能帮助矿工实时了解矿井环境，预防事故的发生，对矿工生理监测能获取事故发生后矿工的生理状况和位置信息，从而为决策者提供有效信息，降低事故伤亡损失。
【附图说明】
[0011]图1为本实用新型的系统总体框图。
[0012]图2为本实用新型的系统示意图。
[0013]图3为本实用新型的传感器节点框图
【具体实施方式】
[0014]下面结合附图对本实用新型系统的组成和功能进一步详细说明。
[0015]请参阅说明书附图1所示，一种可穿戴式矿工生理及矿井环境监测系统，其包括矿井环境数据采集终端、可穿戴式手环及监控中心，其中所述环境数据采集终端通过ZigBee网络与可穿戴式手环及监控中心无线通信，其所述可穿戴式手环通过ZigBee网络与监控中心无线通信。
[0016]【具体实施方式】:所述矿井环境数据采集终端包括瓦斯浓度传感器节点、温湿度传感器节点、风速传感器节点、烟雾传感器节点、滑坡位移传感器节点以及煤尘传感器节点。
[0017]所述可穿戴式手环由处理器模块、ZigBee模块、温度传感器、心率传感器、三轴加速度传感器、报警模块、IXD模块以及电源模块组成；所述ZigBee模块、温度传感器、心率传感器、三轴加速度传感器、报警模块、LCD模块以及电源模块均与处理器模块相连。
[0018]所述ZigBee网络按照树形网络拓扑结构组网。
[0019]如图2所示，传感器节点根据实际情况分布在矿井内壁，矿工穿戴手环在矿井内作业，PC上位机作为监控中心位于矿井上；传感器节点作为采集终端，可穿戴式手环作为路由器节点，与ZigBee协调器形成树形网络结构通信。
[0020]如图3所示，所述传感器节点由ZigBee CC2530模块、传感器及电源模块组成；所述传感器及电源模块均与ZigBee CC2530模块相连。
[0021]本实用新型的可穿戴式矿工生理及矿井环境监测系统工作原理如下:所述矿井环境数据采集终端通过瓦斯浓度传感器节点、温湿度传感器节点、风速传感器节点、烟雾传感器节点、滑坡位移传感器节点以及煤尘传感器节点采集各种矿井环境参数，经过预处理后通过ZigBee网络传输给可穿戴式手环和监控中心，并在可穿戴式手环IXD模块和监控中心PC上位机显示出来，超过所设阈值并报警，有助于井下矿工和井上决策者实时了解矿井环境，为安全作业提供保障；可穿戴式手环通过温度传感器、心率传感器及三轴加速度传感器采集矿工生理信息，经过预处理后显示在手环的IXD上，并通过ZigBee网路传输给监控中心，供决策者实时了解矿工生理状态；所述可穿戴式手环在事故发生后的作用尤其突出，为求援人员提供矿工生理信息的同时，其所包括的ZigBee模块还能实行矿工定位，为顺利求援提供可靠保障，从而降低事故伤亡损失。
[0022]以上所述为本实用新型的实施例，本领域内的技术人员容易理解，不能限定本实用新型实施的范围，凡是在本实用新型申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应仍属于本实用新型的覆盖范围内。
【主权项】
1.一种可穿戴式矿工生理及矿井环境监测系统，其特征在于:包括矿井环境数据采集终端、可穿戴式手环及监控中心，其中所述环境数据采集终端通过ZigBee网络与可穿戴式手环及监控中心无线通信，其所述可穿戴式手环通过ZigBee网络与监控中心无线通信。2.根据权利要求1所述的可穿戴式矿工生理及矿井环境监测系统，其特征在于:所述矿井环境数据采集终端包括瓦斯浓度传感器节点、温湿度传感器节点、风速传感器节点、烟雾传感器节点、滑坡位移传感器节点以及煤尘传感器节点。3.根据权利要求1所述的可穿戴式矿工生理及矿井环境监测系统，其特征在于:所述可穿戴式手环由处理器模块、ZigBee模块、温度传感器、心率传感器、三轴加速度传感器、报警模块、LCD模块以及电源模块组成。4.根据权利要求2所述的可穿戴式矿工生理及矿井环境监测系统，其特征在于:所述传感器节点由ZigBee CC2530模块、传感器及电源模块组成。5.根据权利要求1所述的可穿戴式矿工生理及矿井环境监测系统，其特征在于:所述ZigBee网络按照树形网络拓扑结构组网。
【专利摘要】本实用新型涉及一种可穿戴式矿工生理及矿井环境监测系统，其中包括矿井环境数据采集终端、可穿戴式手环及监控中心；其所述矿井环境数据采集终端采集矿井环境参数，通过ZigBee网络实时的传输给可穿戴式手环和监控中心；其所述可穿戴式手环采集矿工生理信息和姿态信息，实时的显示在手环的LCD上，并通过ZigBee网络传输给监控中心；可穿戴式手环中的ZigBee模块能实现矿工的定位，报警模块能实现对矿工生理信息和矿井环境参数的预警。本实用新型利用ZigBee网络通信技术，使得矿井下环境和矿工安全得到有效监控，为矿井安全作业提供可靠保障。本系统功能齐全、可拓展性良好并可以实现组网式监测。
【IPC分类】G01D21/02, A61B5/0205, E21F17/18
【公开号】CN204703962
【申请号】CN201520361861
【发明人】吴希军, 杜德琴, 赵彦鹏, 孙梦菲
【申请人】燕山大学
【公开日】2015年10月14日
【申请日】2015年5月29日