专利名称：矿井安全监控救援系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及矿井安全监控技术，特别是涉及一种矿井安全监控救援系统。
背景技术：
近年来，经济高速发展对能源的巨大需求促进了煤炭产量的大幅度提高，2005年全国煤炭总产量达到20多亿吨，比2004年增加2.2亿吨，增长幅度为12.7％。2006年是22多亿吨。但是随着煤炭生产的高速发展，煤矿安全质量事故也频频发生，已造成了重大的财产与生命损失。据不完全统计截至2006年9月已有867名矿工兄弟因各种矿难而死亡，而湖南隆回县大园煤矿、内蒙古鄂托克旗旧洞沟荣盛煤矿、山西大同市左云县新井煤矿、辽宁阜新矿务局五龙煤矿、山西灵石县蔺家庄煤矿等所发生的矿难的血的教训带给我们更多的思考。
目前我国煤炭行业现有的煤矿安全管理系统门类繁多且大同小异、相互摹仿，科技含量及实用价值较低，存在着不少的缺陷1、管理系统只能达到监视的功能，只能发现问题，不能及时有效地采取措施控制事态的发展、事故的中止。
2、各项目标量的管理系统中通讯协议的不一致，造成无法实现煤矿调度室的中央集中控制。
3、通讯网络不一致，有电缆联机、光缆联机和无线通讯。这一现象造成煤矿井下的通讯线路复杂，如同过去马路边电线杆上的蜘蛛网，此现象造成事故率高，危险性大。
4、下井人员在井下全部行动时间、轨迹是井下一旦发生矿难，及时掌握滞留在井下的人员情况和准确的地点，为在第一时间里实施应急救援的必要前提。而目前，下井人员的管理往往采用简单的井口出入登记的管理方法下井人员领取安全帽→下井→井下作业→作业结束→返回地面→安全帽归还库房。地面管理部门仅能知道下井人员是否在井下，而无法知道人员的具体位置。特别在发生紧急情况时，更无法掌握在发生紧急情况时人员的动向。
5、解决在发生矿难时，被困人员的搜索定位及其与外界紧急通讯的问题是提高救援成功率、增加被困人员生存几率的极为重要的措施。然而，在这方面，当前的安全管理系统恰恰没有十分有效的手段，致使多次矿难的搜救收效甚微。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种管理方便、搜救能力强的矿井安全监控救援系统。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现矿井安全监控救援系统，其特征在于，包括地面管理单元、采集装置、监视装置、有源身份识别芯片信号源、移动式无线信号采集器，所述的地面管理单元、采集装置、监视装置、有源身份识别芯片信号源、移动式无线信号采集器之间的信号传输通过局域网及无线网络的混合传输方式进行，所述的有源身份识别芯片信号源由矿工携带，所述的移动式无线信号采集器由搜救人员携带。
所述的地面管理单元包括资料模块、考勤模块，该资料模块内储存的资料包括矿井人员资料、矿井设备资料、巷道资料、地质资料、安全系数，并配有GIS地图查询。
所述的采集装置布置于各种工作区域及巷道中拐弯抹角区域，该采集装置收集矿井中的信号，并接收来自有源身份识别芯片信号源发射的身份识别信号，并把身份信息传给地面管理单元；当发生矿难，大面积停电时，所述的采集装置可由内置蓄电池供电，并通过其发射器以无线网络方式将身份信息传送给地面管理单元的考勤模块作为井下人员的行动轨迹查询。
所述的监视系统平时采用电源电缆及通讯光缆进行供电及通讯，当发生矿难时遇到大规模停电或线缆断裂时，监视系统的不间断电源启动，井下采集器自动转换为无线接收、发射工作状态；所述的监视系统设有矿井GIS地图，可以直观的显示出所有需要查询的结果内容。
所述的有源身份识别芯片信号源设置于每个下井人员的安全帽上，该信号源具有无线发射编码功能，通过局域网及无线网络的混合传输技术传输到分布在井下的各固定采集器，使得戴着安全帽的下井人员的全部行动时间、轨迹由采集器转输到地面管理单元的计算机内并储存。
所述的有源身份识别芯片信号源内设有代表矿工本人特征的信息编码；所述的有源身份识别芯片信号源按一定间隔时间自动发射信号，在矿井中发射有效半径在50m以上，该信号的工作频率在平时为一个常用频率，在矿难时，切换为另一专用频率；所述的有源身份识别芯片信号源配有与光源独立的专用高能电源，使得信号发射的持续时间在一周以上；所述的有源身份识别芯片信号源的工作状态为自动，安全帽离开保管处信号源自动开启，反之自动关闭。
所述的移动式无线信号采集器采集遇难人员安全帽上的有源身份识别芯片信号源发出的信号，根据GIS地图定位遇难人员的遇难位置。
与现有技术相比，本发明利用分布式采集器采集到的特定信息，通过局域网+无线网络+混合传输技术传输到区域政府、矿务局、煤矿地面管理系统；井下一旦发生矿难，区域政府、矿务局、煤矿地面管理系统能及时掌握滞留在井下的人员情况和准确的地点，在第一时间里为实施应急救援，作出准确判断；为我们广大煤矿兄弟在发生矿难时，提高生存几率争取了时间，也为煤炭行业的全面实现现代化管理控制提供了手段。
具体实施例方式
本发明应用成熟的监控技术或现有的监控设备。
系统在地面调度室设置资料库；在计算机内建立个人档案、设备、巷道、地质、安全系数等详细资料库。储存着相应下井人员的年龄、性别、血型、技术职称等相关资料。并配有GIS地图查询。根据需要，把井下GIS地图配以人员动态位置查询功能，直观了解各类人员的实际动态位置。
采集器1、效工作距离、煤矿井下各种工作区域、巷道拐弯抹角等需要安装一定数量等采集器。
2、采集器具有收集矿井中传出的所有信息的功能，接收来自矿工帽上发射的身份识别信号，并把信息转输入计算机管理系统，供分析处理。并可通过局域网传送到地面后台管理部门的考勤系统中。具备无线接收、发射和不间断电源功能。矿难时大面积停电后可自动切换电源到内置式蓄电池，并通过发射器以网络方式传送到地面后台管理部门的考勤系统中作井下员工的行动轨迹查询。
3、器配有与井下安全相关的其他设备如瓦斯爆炸、空气监测、各类机电设备监控接口，并写入接收矿井中的瓦斯、空气、温度、设备运行等各类监控信号内容，配以相关传感器或者直接接入整合矿井的现有信息资源的各类接口。实行局域网和无线网络的全方位的安全信号的传输。
4、监视采集器系统平时采用有线控制(电源电缆+通讯光缆)，矿难时遇到大规模停电或线缆断裂时，不间断电源启动，井下采集器自动转换为无线接收、发射工作状态；分布间距要在任何情况下确保通讯畅通无阻。监视系统配有矿井GIS地图，在屏幕上可以直观的显示出所有需要查询的结果内容。
5、有源身份识别芯片信号源每个下井人员的安全帽均配备有源身份识别信号源，该信号源具有无线发射编码功能。发出的信号由分布在井下各采集器采集，通过局域网+无线网络+混合传输技术传输到固定采集器。这样，戴着安全帽的下井人员的全部行动时间、轨迹(自领取安全帽→下井→井下作业→作业结束→返回地面→安全帽归还库房)将由采集器转输到调度室的计算机内并储存。
该有源身份识别信号源装置应a)写入代表矿工本人特征的信息编码；b)按一定间隔时间自动发射信号，在矿井中发射有效半径在50m以上；c)信号工作频率在平时设定为一个常用频率，在矿难时，转换为另一专用频率；d)配有与光源独立的专用高能电源，信号发射的持续时间要在一周以上；e)工作状态为自动。安全帽离开保管处信号源自动开启，反之自动关闭。
6、手持式无线信号采集器(搜救器)在遇到矿难时，煤矿救护人员可根据计算机储存的信息下井，手持移动的手持式采集器(搜救器)在三维立体半径大于10米(一般煤矿井下巷道的宽度在10米以内)的范围内进行搜索，当从煤堆或瓦砾堆中搜索到信号时，根据计算机提供的资料，搜救队员利用手持式信号采集器的功能，迅速找到遇难人员精确三维位置。进行快速、准确地解救被困人员。
7、信号传输网络信号的传输是采用局域网+无线网络的混合传输方式进行。
在主坑道中，可利用井下已具备的信息化设施如光纤、宽带等以局域网的方式进行有线传输身份识别信号到地面管理部门。
必要处应用分布式光纤传感技术，即将整个长度范围内的光纤均用做传感器，探测在光纤敷设范围内任意点的特定信息。
权利要求
1.矿井安全监控救援系统，其特征在于，包括地面管理单元、采集装置、监视装置、有源身份识别芯片信号源、移动式无线信号采集器，所述的地面管理单元、采集装置、监视装置、有源身份识别芯片信号源、移动式无线信号采集器之间的信号传输通过局域网及无线网络的混合传输方式进行，所述的有源身份识别芯片信号源由矿工携带，所述的移动式无线信号采集器由搜救人员携带。
2.根据权利要求1所述的矿井安全监控救援系统，其特征在于，所述的地面管理单元包括资料模块、考勤模块，该资料模块内储存的资料包括矿井人员资料、矿井设备资料、巷道资料、地质资料、安全系数，并配有GIS地图查询。
3.根据权利要求1所述的矿井安全监控救援系统，其特征在于，所述的采集装置布置于各种工作区域及巷道中拐弯抹角区域，该采集装置收集矿井中的信号，并接收来自有源身份识别芯片信号源发射的身份识别信号，并把身份信息传给地面管理单元；当发生矿难，大面积停电时，所述的采集装置可由内置蓄电池供电，并通过其发射器以无线网络方式将身份信息传送给地面管理单元的考勤模块作为井下人员的行动轨迹查询。
4.根据权利要求1所述的矿井安全监控救援系统，其特征在于，所述的监视系统平时采用电源电缆及通讯光缆进行供电及通讯，当发生矿难时遇到大规模停电或线缆断裂时，监视系统的不间断电源启动，井下采集器自动转换为无线接收、发射工作状态；所述的监视系统设有矿井GIS地图，可以直观的显示出所有需要查询的结果内容。
5.根据权利要求1所述的矿井安全监控救援系统，其特征在于，所述的有源身份识别芯片信号源设置于每个下井人员的安全帽上，该信号源具有无线发射编码功能，通过局域网及无线网络的混合传输技术传输到分布在井下的各固定采集器，使得戴着安全帽的下井人员的全部行动时间、轨迹由采集器转输到地面管理单元的计算机内并储存。
6.根据权利要求5所述的矿井安全监控救援系统，其特征在于，所述的有源身份识别芯片信号源内设有代表矿工本人特征的信息编码；所述的有源身份识别芯片信号源按一定间隔时间自动发射信号，在矿井中发射有效半径在50m以上，该信号的工作频率在平时为一个常用频率，在矿难时，切换为另一专用频率；所述的有源身份识别芯片信号源配有与光源独立的专用高能电源，使得信号发射的持续时间在一周以上；所述的有源身份识别芯片信号源的工作状态为自动，安全帽离开保管处信号源自动开启，反之自动关闭。
7.根据权利要求1所述的矿井安全监控救援系统，其特征在于，所述的移动式无线信号采集器采集遇难人员安全帽上的有源身份识别芯片信号源发出的信号，根据GIS地图定位遇难人员的遇难位置。
全文摘要
本发明涉及矿井安全监控救援系统，包括地面管理单元、采集装置、监视装置、有源身份识别芯片信号源、移动式无线信号采集器，所述的地面管理单元、采集装置、监视装置、有源身份识别芯片信号源、移动式无线信号采集器之间的信号传输通过局域网及无线网络的混合传输方式进行。与现有技术相比，本发明利用分布式采集器采集到的特定信息，通过局域网+无线网络+混合传输技术传输到区域政府、矿务局、煤矿地面管理系统；井下一旦发生矿难，区域政府、矿务局、煤矿地面管理系统能及时掌握滞留在井下的人员情况和准确的地点，在第一时间里为实施应急救援，作出准确判断。
文档编号G01S1/00GK101046154SQ20071004026
公开日2007年10月3日 申请日期2007年4月29日 优先权日2007年4月29日
发明者宋秋萍 申请人:上海大柏树应用技术研制所