基于移动设备的矿用井下安全监控系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开一种基于RFID定位的矿用井下安全监控系统，包括智能口罩、矿井后台服务器，井下信息及其接收装置，所述的井下信息及其接收装置包括RFID信息采集器、无线模块；所述的智能口罩包括面罩本体，面罩本体安装有弹性固定带，面罩本体的外部设有过滤嘴，面罩本体的外部内部设有语音识别模块、瓦斯传感器、电池和中央处理器,面罩本体的外侧还安装有显示装置，用于显示语音识别模块转化成的文字，所述的口罩本体还安装有噪声传感器和数据传输和接收模块、报警模块、RFID标签、指纹识别模块；所述的矿井后台服务器具有数据库，所述的数据库储存矿工指纹信息、矿工佩戴智能口罩时上传的地理坐标数据信息以及所在地理环境的瓦斯浓度信息。
【专利说明】
基于移动设备的矿用井下安全监控系统
技术领域
[0001]本发明涉及一种基于移动设备的矿用井下安全监控系统。
【背景技术】
[0002]我国作为一个产煤大国，煤矿数量众多，同时我国也是一个矿难大国，据统计我国每年生产的煤大概占世界的35%，但在煤矿事故死亡人数上却占约80%。因此如何能够有效控制煤矿矿难的发生以及矿难发生后进行有效救援成为煤炭生产企业特别关心的问题，
在实际生产过程中，很对矿难的产生并不是完全由于环境因素造成的，而且由于人为因素造成的，因此如何能够实现对井下矿工的实时监测、跟踪管理成为目前矿井管理的难点。现有的矿井监测监控综合系统一般只能对矿井内的环境进行实时监测，并不能对矿工在井下的活动、分布情况进行监测。特别是在矿难发生时，在进行救援过程中，很难确定矿工的具体位置，这样就给救援工作带来极大的困难，由于救援工作不能做到有的放矢，使得救援工作变得非常困难，很多矿工往往因为得不到及时救援而失去生命。同时矿工下井需要佩戴防护口罩，如何将矿工佩戴的移动设备与煤矿监测相结合，这种创新系统还没有相应的报道。
【发明内容】
[0003]针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种基于移动设备的矿用井下安全监控系统基于矿工佩戴的智能口罩实时上传瓦斯浓度，别且实时分析瓦斯浓度变化，后台服务器通过对比能够实时的预警。
[0004]为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是:一种基于移动设备的矿用井下安全监控系统，
包括智能移动设备、矿井后台服务器，井下信息接收及其发送装置，
所述的井下信息接收及其发送装置包括RFID信息采集器、无线模块，所述的智能移动设备安装有瓦斯传感器、RFID标签以及指纹识别模块，所述的智能移动设备包括智能手表、智能口罩或者智能手机。
[0005]所述的智能口罩包括面罩本体，面罩本体安装有弹性固定带，面罩本体的外部设有过滤嘴，面罩本体的外部内部设有语音识别模块、电池和中央处理器，面罩本体的外侧还安装有显示装置，用于显示语音识别模块转化成的文字，所述的口罩本体还安装有噪声传感器和数据传输和接收模块、报警模块；
所述的矿井后台服务器具有数据库，所述的数据库储存矿工指纹信息、矿工佩戴智能口罩时上传的地理坐标数据信息以及所在地理环境的瓦斯浓度信息。
[0006]瓦斯传感器对井下的瓦斯浓度进行实时监测，并每隔5秒将采集的信息上传至矿用后台服务器，矿用后台服务器存储所述的采集信息，
采集的信息包括瓦斯浓度以及所在的地理位置信息，矿用后台服务器将采集的信息进行比对判断，用于识别瓦斯是否异常；
所述的判断包括:判断一定时间内，采集的瓦斯浓度的变化；
判断同样坐标地理环境，不同时间的瓦斯浓度变化。
[0007]当智能口罩的噪声传感器测得的环境分贝值小于设定阚值时，语音识别模块不工作，当噪声传感器测得的环境分贝值大于设定阚值时，语音识别模块自行工作，将使用者的说话识别成文字显示在显示装置。
[0008]智能口罩的过滤嘴包括两个纺布层以及夹在之间的过滤层。
[0009]智能口罩的面罩本体的贴脸侧边缘设有至少6个电容触摸点，中央处理器设置权限，当有3个电容触摸点被触发时，中央处理器记忆工作时间。
[0010]a获得瓦斯异常变化报警级别将瓦斯异常变化报警级别提前录入矿井后台服务的数据库中b.通过瓦斯传感器获得工作面瓦斯的数据对瓦斯传感器的数据进行判断去除无效的数据分析瓦斯传感器的有效数据获得瓦斯基准数据c.通过瓦斯传感器获得工作面瓦斯的当前有效数据根据提前录入的瓦斯异常变化报警级别分析当前有效数据在瓦斯基准数据基础上的变化及瓦斯突变情况识别瓦斯异常。
[0011]步骤a中瓦斯异常变化报警级别包括瓦斯变化率异常变化报警级别和瓦斯绝对值异常变化报警级别.步骤b中瓦斯基准数据包括瓦斯变化率基准值和瓦斯绝对值;所述瓦斯变化率基准值通过分析当前时间之前的七天的瓦斯传感器的有效数据获得根据提前录入的瓦斯变化率异常变化报警级别分析当前有效数据在瓦斯变化率基准值基础上的变化率是否异常若变化率异常则输出瓦斯异常;所述瓦斯绝对值为瓦斯传感器获得的当前有效数据的前一有效数据根据提前录入的瓦斯绝对值异常变化报警级别分析当前有效数据与瓦斯绝对值的变化量是否异常若变化量异常则输出瓦斯异常。
【附图说明】
[0012]图1为本发明模块图。
[0013]图2为智能立体图。
[0014]图3为智能口罩侧视图。
[0015]图4为智能模块示意图。
[0016]图中:1、面罩本体，2、弹性固定带，3、过滤嘴，4、显示装置，5、电容触摸点。
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图1对本发明作进一步说明。
[0018]如图1-4所示，一种基于移动设备的矿用井下安全监控系统，一种基于移动设备的矿用井下安全监控系统，
包括智能移动设备、矿井后台服务器，井下信息及其接收装置，矿井后台服务器通过CAN总线与井下信息及其接收装置连接，井下信息及其接收装置有多个，分布在井下多个位置。
[0019]所述的井下信息及其接收装置包括RFID信息采集器、无线模块；
智能移动设备具有瓦斯传感器、中央处理器以及指纹识别模块，智能移动设备可以是智能手表、智能手机以及智能口罩，下面列举智能手套为例，
所述的智能口罩包括面罩本体，面罩本体安装有弹性固定带，面罩本体的外部设有过滤嘴，面罩本体的外部内部设有语音识别模块、瓦斯传感器、电池和中央处理器，面罩本体的外侧还安装有显示装置，用于显示语音识别模块转化成的文字，所述的口罩本体还安装有噪声传感器和数据传输和接收模块、报警模块、指纹识别模块、RFID标签;能够对佩戴智能口罩的员工实时定位，
所述的矿井后台服务器具有数据库，所述的数据库储存矿工指纹信息、矿工佩戴智能口罩时上传的地理坐标数据信息以及所在地理环境的瓦斯浓度信息。员工通过指纹识别模块激活只能口罩，使得矿井后台服务器能够通过指纹识别不同矿工的工作活动情况。
[0020]智能口罩中的瓦斯传感器对井下的瓦斯浓度进行实时监测，并每隔5秒将采集的信息通过数据传输和接收模块上传至矿用后台服务器，矿用后台服务器存储所述的采集信息，
采集的信息包括瓦斯浓度以及所在的地理位置信息，矿用后台服务器将采集的信息进行比对判断，用于识别瓦斯是否异常；
所述的判断包括:判断一定时间内，采集的瓦斯浓度的变化；
判断同样坐标地理环境，不同时间的瓦斯浓度变化。
[0021 ]比如矿工在a地点时，矿工佩戴的智能口罩的瓦斯传感器会采集矿工的地理地点a以及a地点的瓦斯浓度，将信息传送至矿用后台服务器，矿用后台服务器会分析a地点的瓦斯浓度以及临近上传地点b点的瓦斯浓度，相比较两者的瓦斯数值，别且矿用后台服务器还会调取过去7天a地点的瓦斯浓度，与实时a地点的瓦斯浓度对比，形成瓦斯浓度大数据，用于预防瓦斯危害，当瓦斯异常时，矿用后台服务器会发送指令给智能口罩，提醒矿工。
[0022]当智能口罩的噪声传感器测得的环境分贝值小于设定阚值时，语音识别模块不工作，当噪声传感器测得的环境分贝值大于设定阚值时，语音识别模块自行工作，将使用者的说话识别成文字显示在显示装置，方便沟通。
[0023]智能口罩的过滤嘴包括两个纺布层以及夹在之间的过滤层。
[0024]智能口罩的面罩本体的贴脸侧边缘设有至少6个电容触摸点，中央处理器设置权限，当有3个电容触摸点被触发时，中央处理器记忆工作时间。
[0025]a获得瓦斯异常变化报警级别将瓦斯异常变化报警级别提前录入矿井后台服务的数据库中b.通过瓦斯传感器获得工作面瓦斯的数据对瓦斯传感器的数据进行判断去除无效的数据分析瓦斯传感器的有效数据获得瓦斯基准数据c.通过瓦斯传感器获得工作面瓦斯的当前有效数据根据提前录入的瓦斯异常变化报警级别分析当前有效数据在瓦斯基准数据基础上的变化及瓦斯突变情况识别瓦斯异常。
[0026]步骤a中瓦斯异常变化报警级别包括瓦斯变化率异常变化报警级别和瓦斯绝对值异常变化报警级别.步骤b中瓦斯基准数据包括瓦斯变化率基准值和瓦斯绝对值;所述瓦斯变化率基准值通过分析当前时间之前的七天的瓦斯传感器的有效数据获得根据提前录入的瓦斯变化率异常变化报警级别分析当前有效数据在瓦斯变化率基准值基础上的变化率是否异常若变化率异常则输出瓦斯异常;所述瓦斯绝对值为瓦斯传感器获得的当前有效数据的前一有效数据根据提前录入的瓦斯绝对值异常变化报警级别分析当前有效数据与瓦斯绝对值的变化量是否异常若变化量异常则输出瓦斯异常.。
[0027]所述的过滤嘴包括两个纺布层以及夹在之间的过滤层，其中过滤层为石墨烯炭过滤层，制作工艺如下:用取氧化石墨稀液溶液，超导炭黑材料EC600JD制备混合液，
装好抽滤装置，在滤膜上放上软碳布，取混合溶液进行抽滤，抽滤干后再放一层软碳布，再加混合液进行抽滤，最终得到以碳纤维为骨架的石墨烯复合膜，
其中混合液由氧化石墨烯液溶液和超导炭黑材料EC600JD制备，质量比为8:1，振荡15min，超声5min，重复振荡超声5次，得到混合液，将此实施例的石墨烯复合膜在TSI8130型测试仪上进行测试，采用测试粒子为0.3ym，经测试过滤效率96%。
[0028]另一实施例，与上述区别在于混合液由氧化石墨烯液溶液和超导炭黑材料EC600JD制备，质量比为7:1，将此实施例的石墨烯复合膜在TSI8130型测试仪上进行测试，采用测试粒子为0.3μπι，经测试过滤效率98%。
[0029]对比例I，与上述区别在于混合液由氧化石墨烯液溶液和超导炭黑材料EC600JD制备，质量比为5:1，试验得出石墨烯复合膜在TSI8130型测试仪上进行测试，采用测试粒子为
0.3μπι，经测试过滤效率78%。
[0030]对比例2，与上述区别在于混合液由氧化石墨烯液溶液和超导炭黑材料EC600JD制备，质量比为4:1，试验得出石墨烯复合膜在TSI8130型测试仪上进行测试，采用测试粒子为
0.3μπι，经测试过滤效率76%。
[0031]对比例3，与上述区别在于混合液由氧化石墨烯液溶液和超导炭黑材料EC600JD制备，质量比为10:1，试验得出石墨烯复合膜在TSI8130型测试仪上进行测试，采用测试粒子为0.3μπι，经测试过滤效率64%。
[0032]面罩本体的贴脸侧边缘设有至少6个电容触摸点，中央处理器设置权限，当有3个电容触摸点被触发时，中央处理器记忆工作时间，设置此种逻辑主要是防止双手拿着口罩时，无触碰到电容触摸点。
[0033]当带上口罩时，脸部肌肤触摸至少三个电容触摸点，一般情况都会全部触碰到电容触摸点，中央处理器处于工作状态，并记忆工作时间，一般的过滤嘴都有建议使用时间长短，比如建议工作累计时间为60小时，
当工作时间累计达到60小时后，中央处理器提醒使用者更换过滤嘴。
【主权项】
1.一种基于移动设备的矿用井下安全监控系统， 其特征包括智能移动设备、矿井后台服务器，井下信息接收及其发送装置， 所述的井下信息接收及其发送装置包括RFID信息采集器、无线模块，所述的智能移动设备安装有瓦斯传感器、RFID标签以及指纹识别模块，所述的智能移动设备包括智能手表、智能口罩或者智能手机。2.根据权利要求1所述的一种基于移动设备的矿用井下安全监控系统，其特征在于，所述的智能口罩包括面罩本体，面罩本体安装有弹性固定带，面罩本体的外部设有过滤嘴，面罩本体的外部内部设有语音识别模块、电池和中央处理器，面罩本体的外侧还安装有显示装置，用于显示语音识别模块转化成的文字，所述的口罩本体还安装有噪声传感器和数据传输和接收模块、报警模块； 所述的矿井后台服务器具有数据库，所述的数据库储存矿工指纹信息、矿工佩戴智能口罩时上传的地理坐标数据信息以及所在地理环境的瓦斯浓度信息。3.根据权利要求1所述的一种基于移动设备的矿用井下安全监控系统，其特征在于，瓦斯传感器对井下的瓦斯浓度进行实时监测，并每隔5秒将采集的信息上传至矿用后台服务器，矿用后台服务器存储所述的采集信息， 采集的信息包括瓦斯浓度以及所在的地理位置信息，矿用后台服务器将采集的信息进行比对判断，用于识别瓦斯是否异常； 所述的判断包括:判断一定时间内，采集的瓦斯浓度的变化； 判断同样坐标地理环境，不同时间的瓦斯浓度变化。4.根据权利要求2所述的一种基于移动设备的矿用井下安全监控系统，其特征在于，当智能口罩的噪声传感器测得的环境分贝值小于设定阚值时，语音识别模块不工作，当噪声传感器测得的环境分贝值大于设定阚值时，语音识别模块自行工作，将使用者的说话识别成文字显示在显示装置。5.根据权利要求2所述的一种基于移动设备的矿用井下安全监控系统，其特征在于，智能口罩的过滤嘴包括两个纺布层以及夹在之间的过滤层。6.根据权利要求1所述的一种基于移动设备的矿用井下安全监控系统，其特征在于，智能口罩的面罩本体的贴脸侧边缘设有至少6个电容触摸点，中央处理器设置权限，当有3个电容触摸点被触发时，中央处理器记忆工作时间。7.根据权利要求1所述的一种基于移动设备的矿用井下安全监控系统，其特征在于，a获得瓦斯异常变化报警级别将瓦斯异常变化报警级别提前录入矿井后台服务的数据库中b.通过瓦斯传感器获得工作面瓦斯的数据对瓦斯传感器的数据进行判断去除无效的数据分析瓦斯传感器的有效数据获得瓦斯基准数据c.通过瓦斯传感器获得工作面瓦斯的当前有效数据根据提前录入的瓦斯异常变化报警级别分析当前有效数据在瓦斯基准数据基础上的变化及瓦斯突变情况识别瓦斯异常。8.根据权利要求7所述的一种基于移动设备的矿用井下安全监控系统，其特征在于，步骤a中瓦斯异常变化报警级别包括瓦斯变化率异常变化报警级别和瓦斯绝对值异常变化报警级别.步骤b中瓦斯基准数据包括瓦斯变化率基准值和瓦斯绝对值;所述瓦斯变化率基准值通过分析当前时间之前的七天的瓦斯传感器的有效数据获得根据提前录入的瓦斯变化率异常变化报警级别分析当前有效数据在瓦斯变化率基准值基础上的变化率是否异常若变化率异常则输出瓦斯异常;所述瓦斯绝对值为瓦斯传感器获得的当前有效数据的前一有效数据根据提前录入的瓦斯绝对值异常变化报警级别分析当前有效数据与瓦斯绝对值的变化量是否异常若变化量异常则输出瓦斯异常。
【文档编号】E21F17/18GK105840240SQ201610228454
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年4月13日
【发明人】孙欣
【申请人】孙欣