行数据传输，各 主机共同通过一部交换机与服务器进行数据传输。主机与从机间采用无线自组织网络方式 进行数据传输，主机、交换机、服务器间采用有线方式进行数据传输。系统工作时，从机的单 片机在约定间隔时间内监测并记录传感器模块数字信号：淹没传感器相应端口高低点位信 号、湿度传感器数字信号、温度传感器数字信号、流速传感器数字信号；并将以上四类信号 值在从机显示屏上进行显示后，连同所在从机自身特征编码、时间特征值，通过无线传输模 块以无线自组织网络方式发送至所属上层主机，若传输失败则存储于从机的存储模块。上 层主机通过无线通信模块接收下层从机数据后，汇编该时刻下层各从机数据后以有线方式 通过交换机传输至服务器，若传输失败则存储于主机的存储模块。服务器机获得数据后，首 先根据预设值及之前各时刻数据组进行数据分析比较：若分析结果为不发生突水，则反馈 警报解除信号，通过主机逐层发送至各从机，停止蜂鸣器，关闭引导灯，恢复显示屏常态信 息显示，并等待获得下一组数据以再次执行数据分析比较；若分析结果为预测突水或发生 突水，则反馈警报信号，进行突水仿真模拟出未来突水时间、空间特性，并根据预设算法规 划逃生路线，通过主机逐层发送至各从机反馈控制信号，启动蜂鸣器，点亮引导灯相应逃生 方向一侧，显示屏显示突水情况信息（预测突水时、发生突水时执行操作相同，但显示屏显 示信息不同），至获得新的数据时再次执行数据分析比较，根据实时反馈的水体指标及时修 正自身预测结果，减小由于人为算法缺陷导致及未知因素的预测失误。同时，服务器将全过 程进行动态仿真显示。井下工作人员配备内置RFID模块的工卡，通过从机的RFID模块可 读取工卡储存的员工工号，采用单片机中断机制，将员工工号、从机特征编码及时间特征值 通过无线传输模块以无线方式发送至所属上层主机。上层主机通过无线通信模块接收下层 从机数据后以有线方式通过交换机传输至服务器，服务器将员工位置进行动态仿真显示， 实现到岗管理的目的。当预测突水或发生突水时，通过动态仿真显示显示员工位置及工号， 以辅助管理者组织救援工作。
[0036] 实施例1
[0037] 如图4、图5所示，在一中央对角式布置的主井22和副井一 23、副井二24简化矿 井中，主井22、副井一 23均采用罐笼以运输人员及货物，副井二24采用箕斗以运输货物，不 可运输人员。根据矿井特点，布置系统交换机、主机间通信线于主井22内，约定从机布置规 则为贴于远离出口一侧墙面，于矿井内布置2台主机，14台从机，每台主机负责从机数量小 于10,故从机采用两位特征编码。于上层沿脉平巷布置一台主机一 1，负责对接该层从机一 3、从机二4、从机三5、从机四6、从机五7、从机六8和从机七9共7台从机；于下层沿脉平 巷布置一台主机二2,负责对接该层从机八10、从机九11、从机十12、从机^^一 13、从机十二 14、从机十三15和从机十四16共7台从机。
[0038] 在Tl~T3时刻，系统收到数据如表2。
[0039] 表2 Tl~T3时刻数据
[0040]
[0041] 在Tl时刻，系统根据各从机被淹没时间、相互间的空间位置及流速传感器数据， 判定突水点一处，以突水点一 17位于从机五7位置进行突水仿真并规划逃生路线，进行动 态仿真显示，并向主机、从机反馈控制信号。
[0042] 在T3时刻，系统根据各从机被淹没时间、相互间的空间位置及流速传感器数据， 修正突水点存在两处，以突水点一 17位于从机四6、从机五7之间，突水点二18位于从机九 11、从机十12之间进行突水仿真并规划逃生路线，进行动态仿真显示，并向主机、从机反馈 控制信号。各主机、从机执行操作如表3。
[0043] 表3 T3时刻主机、从机执行操作
[0044]
CN 105185040 A 说明书 7/7 页
[0046] T3时刻，依据引导灯指示，人员一 19应往西跑由副井一 23逃生；人员二20已被 困，应原地等待救援或尝试往东跑尝试从副井二24逃生；人员三21应往东跑由主井逃生。
[0047] 以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员 来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也 应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1. 一种矿井突水实时监测预警及逃生引导系统，包括矿井突水监测预警装置和矿井突 水仿真系统，其特征在于：矿井突水监测预警装置包括主机、从机、交换机和服务器，矿井突 水仿真系统宿主于服务器，主机与从机通过数据信号连接，主机通过交换机与服务器连接。2. 根据权利要求1所述的矿井突水实时监测预警及逃生引导系统，其特征在于：所述 主机包括外接电源模块、内置电源模块、单片机、无线传输模块、存储模块、蜂鸣器、显示屏， 所述从机包括外接电源模块、内置电源模块、单片机、传输模块、存储模块、传感器模块、蜂 鸣器、引导灯、显示屏，主机和从机防尘防水。3. 根据权利要求1或2所述的矿井突水实时监测预警及逃生引导系统，其特征在于： 所述从机的传输模块包括无线传输模块、红外传输模块、RFID模块。4. 根据权利要求1所述的矿井突水实时监测预警及逃生引导系统，其特征在于：所述 从机的传感器模块包括淹没传感器、湿度传感器、温度传感器、流速传感器。5. 根据权利要求1所述的矿井突水实时监测预警及逃生引导系统，其特征在于：每台 从机通过自组织网络仅对接一部指定主机进行数据传输，一部主机同时与一部及以上指定 从机进行数据传输，各主机共同通过一部交换机与服务器进行数据传输。6. 根据权利要求1所述的矿井突水实时监测预警及逃生引导系统，其特征在于：所述 主机与从机间采用无线自组织网络方式进行数据传输，主机、交换机、服务器间采用有线方 式进行数据传输。7. 根据权利要求1所述的矿井突水实时监测预警及逃生引导系统，其特征在于：所述 从机或主机未成功上传至所属上层的数据信号存储在从机或主机的存储模块中。8. 采用权利要求1所述的矿井突水实时监测预警及逃生引导系统进行矿井突水实时 监测预警的方法，其特征在于：将拥有唯一特征编码的从机数据信息录入服务器中，服务器 通过矿井突水仿真系统建立矿井三维模型并定位分别拥有唯一特征编码的从机位置及摆 放方向，从机以约定时间间隔将其传感器模块实时监测的矿井淹没状态、湿度、温度、水体 流速及人员信息显示于从机的显示屏并发送给上层主机，上层主机整合下属各从机信息后 通过交换机发送至服务器进行模拟分析；主机、从机若发送数据失败则分别将数据存储在 从机的存储模块和主机的存储模块中以备找回；服务器根据各组数据进行突水仿真，实现 突水发生预警、突水漫延预测及救避险线路规划，并根据新数据实时进行修正，服务器的模 拟及预测结果通过动态仿真显示方式传达给管理者，通过主机至从机方式反馈控制信号， 井下工作人员携带工卡通过从机定位自身位置，实现常时的到岗管理及突水时的救援。9. 根据权利要求8所述的矿井突水实时监测预警及逃生引导系统，其特征在于：所述 控制信号包括开启主机蜂鸣器、开启从机蜂鸣器、点亮从机逃生方向引导灯、在从机显示屏 显示灾情信息；所述工卡内嵌RFID模块。
【专利摘要】本发明提供一种矿井突水实时监测预警及逃生引导系统，属于矿山预警技术领域。该系统包括矿井突水监测预警装置和矿井突水仿真系统。矿井突水监测预警装置包括主机、从机、交换机、服务器，矿井突水仿真系统宿主于服务器，服务器建立矿井三维模型并定位从机位置后，从机以约定时间间隔将其感应器模块实时监测的矿井信息通过无线自组织网络发送至主机，主机整合从机信息并发送至服务器进行突水仿真，仿真结果经过动态修正后通过动态仿真显示、点亮引导灯形式分别传达给管理者及井下人员。系统相关数据可用于后期分析研究，兼顾突水发生前后全过程及人员定位，有效协助矿井突水救援。
【IPC分类】G01D21/02, G08B21/10
【公开号】CN105185040
【申请号】CN201510441078
【发明人】黄东旭, 李仲学, 李翠平, 赵怡晴, 张聪, 王华蓥, 雷炜
【申请人】北京科技大学
【公开日】2015年12月23日
【申请日】2015年7月24日