专利名称：基于rfid和无线传感的矿井实时定位预警系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及矿山生产过程中三维定位和灾害预警监测系统，特别涉及一种基于RFID和无线传感的监测系统。
背景技术：
据统计，在中国，百万吨煤死亡率是美国的160倍、印度的10倍。相对比，我国矿山生产安全事故总量仍然居高不下，矿山安全生产形势依然严峻。随着国家对矿山安全生产的日益重视，我国大中型矿山部分装备了安全监控系统，虽一定程度上减少事故的发生， 但仍存在很多问题，主要体现在一是现有安全监控系统还在报警的层面上，预警功能不强；二是现有安全监控系统多为二维GIS管理，井上人员难以直观、精准地掌握井下人员位置及作业情况；三是一旦矿山灾害发生，缺乏可靠井下人员信息，灾害信息，救护效率低。基于无线射频识别技术及无线传感网络技术(Wireless Sensor Network, WSN)技术的矿山实时三维定位及灾害预警平台针对以上问题，对井下人员、移动设备进行三维定位，随时掌控井下人员、设备生产分布情况；对井下巷道的各项安全参数进行安全监测，对可能发生的灾害及时预警，防止灾害发生；对矿山灾害事故现场的人员位置、人员数量、事故原因等信息进行查询及三维显示，为灾后抢救提供重要的科学参考信息。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种能够对矿山进行实时三维定位与灾害预警的基于RFID和无线传感的矿井实时定位预警系统。本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案本发明设计了一种基于RFID和无线传感的矿井实时定位预警系统，其中，包括无线射频标识模块、实时三维定位模块、监测数据采集与分析模块、灾害预警模块、灾害分析模块和地面远程控制主机
所述实时三维定位模块读取无线射频标识模块中的信息，并将所述的信息传输至监测数据采集与分析模块；
所述监测数据采集与分析模块将采集和分析后的信息传输至灾害预警模块；
所述灾害分析模块读取灾害预警模块输出的信息，并上传至地面远程控制主机。作为本发明的一种优化结构所述实时三维定位模块包含无线传感模块，射频卡管理模块、三维定位查询模块、三维定位显示模块和无线传输模块；
所述无线传感模块读取无线射频标识模块中的信息，并将读取的信息传输至射频卡管理模块和三维定位查询模块；
所述三维定位查询模块根据无线射频标识模块中的信息进行定位查询，并将定位信息显示在三维定位显示模块中；
所述无线传输模块将上述定位查询后的信息传输至监测数据采集与分析模块。作为本发明的一种优化结构所述监测数据采集与分析模块包括无线传感数据管理模块和无线传输模块；所述无线传感数据管理模块存放实时三维定位模块传输的信息，并通过无线传输模块传输至灾害预警模块。作为本发明的一种优化结构所述灾害预警模块包括无线接收模块、异常报警模块、灾害报告模块和预警通讯模块；
所述无线接收模块接收监测数据采集与分析模块传输的信息，并将信息分别传输至异常报警模块和灾害报告模块；
所述异常报警模块和灾害报告模块用于将处理后的信息通过预警通讯模块传输至灾害分析模块。
作为本发明的一种优化结构所述灾害分析模块包括传感数据分析模块，定位数据分析模块、灾害数据分析模块和无线传输模块；所述传感数据分析模块用于接收灾害预警模块传输的信息，并传输至定位数据分析模块和灾害数据分析模块；
所述定位数据分析模块和灾害数据分析模块将处理后的信息通过无线传输模块传输至地面远程控制主机。本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果
1.本发明所设计的基于RFID及WSN技术的矿山实时三维定位及灾害预警系统，运用了目前国际最新的三维体视化技术、无线传感网络技术、射频识别技术，精准地对井下工作人员、移动设备进行实时三维、定位，对巷道环境安全进行监测预警；
2.本发明所设计的基于RFID及WSN技术的矿山实时三维定位及灾害预警系统能够使井上人员能够通过三维交互界面直观地掌握井下安全与生产工作情况；
3.本发明所设计的基于RFID及WSN技术的矿山实时三维定位及灾害预警系统采取无线网络和非接触式射频卡识别技术，平台铺设灵活性强，监控范围广泛，不仅可以三维全方位监控，有效提高矿山安全监测效率，而且对于预防矿山灾害发生和灾后救助工作都有着重要的作用。
图I为本发明所设计的基于RFID及WSN技术的矿山实时三维定位及灾害预警系统的原理框 图2为本发明所设计的基于RFID及WSN技术的矿山实时三维定位及灾害预警系统的工作流程图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明
如图I所示，本发明设计了一种基于RFID和无线传感的矿井实时定位预警系统，其中，包括无线射频标识模块、实时三维定位模块、监测数据采集与分析模块、灾害预警模块、灾害分析模块和地面远程控制主机
所述实时三维定位模块用于读取无线射频标识模块中的信息，并将所述的信息传输至监测数据采集与分析模块；
所述监测数据采集与分析模块用于将采集和分析后的信息传输至灾害预警模块；
所述灾害分析模块用于读取灾害预警模块输出的信息，并上传至地面远程控制主机。
本发明所设计的 基于RFID和无线传感的矿井实时定位预警系统基于无线射频识别技术和无线传感网络技术，实现井下工作人员、井下移动设备的三维定位，实现井下巷道工作环境的各种参数(如温度、湿度、井巷通风风速、有害气体含量等)的实时监测，分析实时监测数据，预警井下数据异常区域，防止灾害发生，分析灾害发生位置、原因及发生时井下人员、移动设备等信息，为灾后救援工作提供有价值的决策参考。作为本发明的一种优化结构所述实时三维定位模块包含无线传感模块，射频卡管理模块、三维定位查询模块、三维定位显示模块和无线传输模块；
所述无线传感模块用于读取无线射频标识模块中的信息，并将读取的信息传输至射频卡管理模块和三维定位查询模块；
所述三维定位查询模块用于根据无线射频标识模块中的信息进行定位查询，并将定位 目息显不在二维定位显不模块中；
所述无线传输模块用于将上述定位查询后的信息传输至监测数据采集与分析模块。如图2所示，在具体的实施例中，平台初始化后，自动加载服务器地图管理数据库中最新井下三维数字地图，如果地图加载失败，转入地图管理系统进行维护更新后再加载，直至三维数字地图加载成功。系统对无线网络节点进行故障遍历检测，如有无线传感器网络节点、射频卡读卡器等存在故障，查询定位故障点，通过软件维修故障点，如无法通过软件维护，则标识故障点后进行系统下硬件维修。加载正常后，启动所有无线传感器和射频卡读卡器，读取相关监测信息，通过井下系统数据总线录入至主机数据库中，同时对所监测数据进行灾害预警分析，如发现监测数据异常，启动灾害预警系统，对灾害区域内人员预警，启动预警通讯系统，通知人员撤离或进行安全避险。作为本发明的一种优化结构所述监测数据采集与分析模块包括无线传感数据管理模块和无线传输模块；
所述无线传感数据管理模块用于存放实时三维定位模块传输的信息，并通过无线传输模块传输至灾害预警模块。作为本发明的一种优化结构所述灾害预警模块包括无线接收模块、异常报警模块、灾害报告模块和预警通讯模块；
所述无线接收模块用于接收监测数据采集与分析模块传输的信息，并将信息分别传输至异常报警模块和灾害报告模块；
所述异常报警模块和灾害报告模块用于将处理后的信息通过预警通讯模块传输至灾害分析模块。在具体实施例中，如果灾害事故发生，启用灾害事故分析系统，对事故发生位置、原因，事故发生时井下人员位置、身份等信息进行统计，利用数据库中记载历史监测数据分析模拟，统计灾害损失情况，并在系统中三维显示，为灾后救助提供参考。作为本发明的一种优化结构所述灾害分析模块包括传感数据分析模块，定位数据分析模块、灾害数据分析模块和无线传输模块；所述传感数据分析模块用于接收灾害预警模块传输的信息，并传输至定位数据分析模块和灾害数据分析模块；
所述定位数据分析模块和灾害数据分析模块用于将处理后的信息通过无线传输模块传输至地面远程控制主机，各个用户终端根据部门需要，通过平台查询井下人员、移动设备、巷道环境参数，监测井下人员、设备的移动工作等情况，进行动态管理。
权利要求
1.一种基于RFID和无线传感的矿井实时定位预警系统，其特征在于，包括无线射频标识模块、实时三维定位模块、监测数据采集与分析模块、灾害预警模块、灾害分析模块和地面远程控制主机，其中 所述实时三维定位模块读取无线射频标识模块中的信息，并将所述的信息传输至监测数据采集与分析模块； 所述监测数据采集与分析模块对前述信息进行采集和分析，并传输至灾害预警模块； 所述灾害分析模块读取灾害预警模块输出的信息，并上传至地面远程控制主机。
2.根据权利要求I所述的基于RFID和无线传感的矿井实时定位预警系统，其特征在于，所述实时三维定位模块包含无线传感模块，射频卡管理模块、三维定位查询模块、三维 定位显示模块和无线传输模块； 所述无线传感模块读取无线射频标识模块中的信息，并将读取的信息传输至射频卡管理模块和三维定位查询模块； 所述三维定位查询模块根据无线射频标识模块中的信息进行定位查询，并将定位信息显示在三维定位显示模块中； 所述无线传输模块将上述定位查询后的信息传输至监测数据采集与分析模块。
3.根据权利要求I所述的基于RFID和无线传感的矿井实时定位预警系统，其特征在于，所述监测数据采集与分析模块包括无线传感数据管理模块和无线传输模块； 所述无线传感数据管理模块存放实时三维定位模块传输的信息，并通过无线传输模块传输至灾害预警模块。
4.根据权利要求I所述的基于RFID和无线传感的矿井实时定位预警系统，其特征在于，所述灾害预警模块包括无线接收模块、异常报警模块、灾害报告模块和预警通讯模块； 所述无线接收模块接收监测数据采集与分析模块传输的信息，并将信息分别传输至异常报警模块和灾害报告模块； 所述异常报警模块和灾害报告模块将处理后的信息通过预警通讯模块传输至灾害分析模块。
5.根据权利要求I所述的基于RFID和无线传感的矿井实时定位预警系统，其特征在于， 所述灾害分析模块包括传感数据分析模块，定位数据分析模块、灾害数据分析模块和无线传输模块；所述传感数据分析模块接收灾害预警模块传输的信息，并传输至定位数据分析模块和灾害数据分析模块； 所述定位数据分析模块和灾害数据分析模块将处理后的信息通过无线传输模块传输至地面远程控制主机。
全文摘要
本发明公开了一种基于RFID和无线传感的矿井实时定位预警系统，其中，包括无线射频标识模块、实时三维定位模块、监测数据采集与分析模块、灾害预警模块、灾害分析模块和地面远程控制主机，所述实时三维定位模块用于读取无线射频标识模块中的信息，并将所述的信息传输至监测数据采集与分析模块；所述监测数据采集与分析模块用于将采集和分析后的信息传输至灾害预警模块；所述灾害分析模块用于读取灾害预警模块输出的信息，并上传至地面远程控制主机。本发明所设计的基于RFID和无线传感的矿井实时定位预警系统能够对矿山进行实时三维定位与灾害预警。
文档编号E21F17/18GK102644480SQ20121010099
公开日2012年8月22日 申请日期2012年4月9日 优先权日2012年4月9日
发明者石南, 陈勇, 高尚 申请人:南京龙渊微电子科技有限公司