专利名称：一种煤矿井下人员环境的主动式全程安全监测方法
技术领域：
本发明涉及煤矿矿井人员安全监测领域，特别涉及一种人员环境安全的主动式监测与自主报警方法，亦涉及实施该方法的装置。
背景技术：
煤矿井下的安全状况是煤炭开采工作中的重中之重。目前我国煤矿针对人员环境的智能化、人性化的安全监控设备和方法尚属空白。现有的瓦斯报警矿灯、瓦检仪等技术属于单点或区域监测；而现有的煤矿安全生产监控系统虽是基于网络技术，但或侧重于采用固定或网络传感器监测井下安全信息，或侧重于将传感器数据通过通讯网络发送给地面监控中心。
中科院计算技术研究所申请的发明专利CN16768861B，公布了地面监控基站方法、 巷道基站方法、无线节点方法，由固定的巷道基站及其传感器采集矿井巷道内的环境参数尤其是关键的瓦斯浓度，将采集的数据信息与矿井人员信息传输到地面监控中心；该系统瓦斯浓度采集及报警是由固定的巷道基站实现的，井下工作人员携带的移动节点则没有瓦斯监测和报警功能；该系统采用电力线作为有线信道并采用载波方式传输数据，当电力线上存在信号隔离元件或电力中断时就无法传输信号，其发明针对的是井下通讯系统建立连接的方法。
中国科学院合肥物质科学研究院所申请的发明专利CN1987049A，公布了利用无线网络系统实现煤矿井下临时施工点安全监测的技术，公布的系统只在井下临时施工点的有限区域进行无线通讯和瓦斯报警，采用无线节点采集瓦斯浓度信息，不能将瓦斯报警信号发送给地面的监控中心和矿井内的其它区域的人员。
中科院自动化研究所申请的发明专利CN101240717B公布了一种人员区域定位和瓦斯浓度动态监测的技术，采用无线通讯的方式开启移动节点及其连接在移动节点上的瓦斯传感器，瓦斯浓度数据则由设在井下的固定智能分站分析；如果瓦斯浓度超限，由智能分站发出报警信号，并由智能分站对危险区域内的设备进行区域断电保护处理，同时将瓦斯浓度数据上传到地面的主控计算机。所公布的技术针对的是瓦斯浓度超限时对井下设备的控制。
现有煤矿安全检测系统其设计重点在于将井下的安全信息上传到地面，以便于地面监控人员掌握与监控井下情况与事故隐患然、人员情况，然后再由地面调度人员根据情况向井下发出调度指令。这种方法忽视了井下人员主动、自主报警与避险的需求，所设计的系统工作流程往往造成报警时间的延长、获知报警时间的延长、甚至无法收到报警信息，贻误宝贵的逃生避难时机。同时现有的系统都是利用传感器监测环境安全，当发生传感器不能监测的险情时，井下工作人员无法主动的互通紧急报警信息，即发现险情的工作人员无法直接及时的向井内其它区域的工作人员发出报警信息；由于井下人员的流动性，使得报警、调度信息发生时不在无线通讯范围之内的工作人员错失报警信息、调度信息。可见，处于井下的最需要及时得到报警信息、调度信息的工作人员急需有效的人性化的主动式安全监测方法和系统。 发明内容
技术问题本发明的目的是为解决以上技术问题，提供一种煤矿矿井人员环境的主动式、人性化的安全监控、自主报警的方法与系统。
技术方案本发明的一种煤矿井下人员环境的主动式全程安全监测方法，其特征在于包括系统设置方法、井下报警方法、地面调度方法；所述系统设置方法为首先系统主干网络在地面设有局域网，井下设有矿用工业以太网；地面监控主机通过网络接入设备以有线的方式与地面网络连接；地面网络通过网络接入设备与井下矿用工业以太网相连接；根据智能基站的无线通讯距离、矿井巷道的特点，沿地面矿灯房至井下人员的工作地点设置数个的智能基站，其中接入智能基站通过网络接入设备以有线的方式与系统主干网络连接，在井下巷道转弯处、巷道分支路口设置若干接入智能基站；普通智能基站以无线链路的方式与对应的接入智能基站相连接，并根据人员工作地点在井下的推进而增设智能基站；工作人员携带智能矿灯；工作人员携带的智能矿灯在矿灯房启动后与系统建立无线连接、进行注册；随工作人员移动的智能矿灯通过智能基站以无线与有线相结合的方式与地面监控主机进行通讯、数据传输、发送报警信息，向其它智能矿灯发送报警信息， 接收报警信息、报警地点、调度信息、逃生路线，实现井下人员环境的主动式全程安全监测， 实现人员定位功能；所述的井下报警方法包括智能矿灯报警方法、智能基站报警方法；其中智能矿灯报警方法包括智能矿灯自动报警方法、智能矿灯手动报警方法；所述的智能矿灯自动报警方法为当智能矿灯检测到设定的瓦斯浓度超限值传感器信号达到报警值时，智能矿灯存储该报警信息、发出相应的声光报警信号，同时以无线的方式向智能基站发出报警信息；所述的智能矿灯手动报警方法为操作人员根据现场情况利用所述智能矿灯的报警功能按键进行手动报警，智能矿灯存储该报警信息、发出相应的声光报警信号、同时以无线的方式向智能基站发出相应的手动报警信息；所述的地面调度方法包括区域调度与紧急调度； 所述地面调度方法的区域调度方法为P. 1，地面监控人员利用地面监控主机向井下指定区域内的智能矿灯发送调度信息， 所述调度信息也将发送给地面监控主机与目的智能矿灯网络沿线之间的智能基站；P. 2，接收到区域调度信息的智能基站存储该区域调度信息，如果是报警信息则启动对应的声光报警信号；P. 3，已经收到调度信息的智能基站向与之正在通讯的智能矿灯发送调度信息； P. 4，当尚未接收到所述区域调度信息的智能矿灯随人员的移动进入已经收到调度信息的智能基站无线通讯范围内并建立无线连接时，该智能基站把存储的调度信息发送给所述智能矿灯；P. 5，收到区域调度信息的智能矿灯存储该区域调度信息，启动声光报警模块发出对应的声光信息提示携带人员通过液晶显示单元查看调度信息，如果是报警信息则智能矿灯启动对应的声光报警信号提示携带人员通过液晶显示单元查看报警信息信息。
根据智能矿灯传感器检测到的瓦斯浓度水平、设定的瓦斯浓度报警极限值、现场情况的危险程度与紧急程度，所述智能矿灯的自动报警或手动报警进行分级报警，所述分级报警包括区域报警、紧急报警；智能矿灯分级报警时，启动声光报警单元发出对应报警等级的自身声光报警信号、同时向智能基站发出对应报警等级的报警信息，并存储该分级报3 /= m . 目 Ih ； Ε* ；所述的智能矿灯自动报警方法，其具体流程为 SA-1.系统启动；SA-2.智能矿灯中的传感器检测环境参数、智能终端保存传感器近期历史数据； SA-3.如果智能矿灯与智能基站存在无线链路，智能矿灯将检测到的没有达到设定报警值的传感器数据发送给地面监控主机；SA-4.如果智能矿灯与智能基站不存在无线链路，当智能矿灯在与智能基站建立无线链路时将所保存的没有达到设定报警值的近期传感器数据发送给地面监控主机；SA-5.如果传感器数据超过设定的报警值，智能矿灯将自动报警；如果自动报警是紧急报警信息，智能矿灯自身发出对应的声光报警信号、并保存所述紧急报警信息、同时直接向与之通讯的智能基站发送该紧急报警信息；SA-6.如果智能矿灯在发送所述紧急报警信息时与智能基站不存在无线链路，当所述智能矿灯进入智能基站通讯范围并建立无线链路时向该智能基站发送所保存的紧急报警 fn息；SA-7.如果传感器数据超过设定的报警值，智能矿灯将自动报警；如果自动报警是区域报警信息，智能矿灯自身发出对应的声光报警信号、并保存所述区域报警信息、同时直接向与之通讯的智能基站发送该区域报警信息；SA-8.如果智能矿灯在发送所述区域报警信息时与其它智能基站不存在无线链路，所述智能矿灯在进入智能基站通讯范围并建立无线链路时向该智能基站发送所保存的区域报警信息；所述的智能矿灯手动报警方法，其具体流程为 SM-1.系统启动；SM-2.携带智能矿灯的工作人员利用智能矿灯报警按键手动触发智能矿灯报警； SM-3.如果手动触发紧急报警，智能矿灯自身发出对应的声光报警信号、并保存所述手动紧急报警信息、同时直接向与之通讯的智能基站发送该紧急报警信息；SM-4.如果在手动触发紧急报警时，所述智能矿灯与智能基站不存在无线链路，当所述智能矿灯进入智能基站通讯范围并建立无线链路时向该智能基站发送所保存的紧急报警 fn息；SM-5.如果手动触发区域报警，智能矿灯自身发出对应的声光报警信号、并保存所述手动区域报警信息、同时直接向与之通讯的智能基站发送该区域报警信息；SM-6.如果在手动触发区域报警时，智能矿灯与智能基站不存在无线链路，所述智能矿灯进入智能基站通讯范围并建立无线链路时向该智能基站发送所保存的紧急报警信息。
所述的智能基站报警方法，其流程为SB-1.最先接到智能矿灯报警信息的智能基站保存该报警信息、解析并保存报警地点、启动自身的声光报警模块发出对应报警等级的声光报警信号、向在其无线通讯范围内的其它智能矿灯发出该报警信息、报警地点；SB-2.当接收到的是紧急报警信号时，最先接到紧急报警信息的智能基站优先向井下的智能基站发送所述紧急报警信息、报警地点数据；然后再向地面监控主机发送所述紧急报警信息、报警地点数据；SB-3.当接收到的是区域报警信号时，最先接到区域报警信息的智能基站向地面监控主机发送所述紧急报警信息、报警地点数据；所述紧急报警信息、报警地点数据也将发送给该智能基站与地面监控主机之间网络沿线的智能基站；SB-4.收到报警信息、报警地点数据的智能基站，启动各自的声光报警模块发出对应的声光报警信号、解析报警地点数据、保存收到的报警信息、报警地点数据、报警地点；向各自无线通讯范围内的智能矿灯发送报警信息、报警地点；SB-5.当没有接收到报警信息的智能矿灯随工作人员进入到已经接收到报警信息的智能基站无线通讯范围建立无线链路时，该智能基站并把保存的报警信息、报警地点发送给所述智能矿灯；SB-6.收到报警信息的智能矿灯，启动声光报警模块发出对应的报警信号提示工作人员通过液晶显示单元查看报警信息、报警地点，智能矿灯同时保存所收到的报警信息、报警地点；所述地面调度方法中的紧急调度方法为e. 1，地面监控人员利用地面监控主机向井下所有智能基站、正在通讯中的智能矿灯发送紧急调度信息，e. 2，接收到所述紧急调度信息的智能基站存储该紧急调度信息、启动对应的声光报警信号，接收到所述紧急调度信息的智能矿灯存储该紧急调度信息、启动对应的声光报警信号提示携带人员通过液晶显示单元查看紧急调度信息；e. 3，当尚未接收到所述紧急调度信息的智能矿灯随人员的移动进入已经收到紧急调度信息的某一智能基站的通讯范围内并建立无线连接时，该智能基站把存储的紧急调度信息发送给所述智能矿灯；所述智能矿灯存储该紧急调度信息，启动声光报警模块发出对应的声光报警信号提示携带人员通过液晶显示单元查看调度信息。
有益效果本发明的煤矿井下人员环境的主动式全程安全监测方法，是一种充分体现了人性化的安全监测报警系统和方法，为井下工作人员的主动、自主报警提供有效的手段，为井下工作人员的避险提供及时、宝贵的报警信息，可有效避免井下工作人员在错过报警时间后错失报警信息，并将有效避免逃生自救的盲目性。
图1是本发明的系统结构示意图，图2井下报警方法的智能矿灯自动报警方法， 图3井下报警方法的智能矿灯手动报警方法， 图4是系统方法的智能基站报警方法， 图5是本发明的智能矿灯结构图， 图6是智能终端与智能终端电池的结构示意7是本发明的智能基站结构图。
在下述的具体实施方式
中，尽管以具有一定程度特性的优选形式对本发明进行了描述，但是可以在不背离其宗旨和范围的前提下实施本发明的各种明显不同的实施例，应理解在不偏离其后的权利要求的范围的情况下，发明不限于具体实施例。
具体实施方式
结合实施例和附图对发明作进一步说明。
实施煤矿井下人员环境的主动式全程安全监测方法的系统包括地面监控主机、系统主干网络、网络接入设备，其特征在于还包括多个智能矿灯、多个智能基站；系统主干网络包括地面局域网、井下矿用工业以太网；地面监控主机与地面局域网、地面局域网与井下矿用工业以太网络通过网络接入设备连接；沿地面矿灯房至井下人员工作点之处的人员经过路线设置多个智能基站；智能基站包括接入智能基站和普通智能基站，二者结构相同；接入智能基站以有线的方式通过网络接入设备与系统主干网络连接；普通智能基站以无线链路的形式与接入智能基站连接；智能矿灯以无线链路的方式与智能基站连接；智能矿灯与地面监控主机通过智能基站、系统主干网络、网络接入设备进行通讯、传送数据、消息和传输语音信号；智能矿灯将报警信息通过智能基站、系统主干网络、网络接入设备发给其它的智能矿灯；地面监控主机根据智能矿灯及与该智能矿灯直接进行无线通讯的智能基站发送的数据实现智能矿灯及所佩戴人员的定位；所述智能矿灯包括矿灯灯头、矿灯电池盒；所述智能矿灯的矿灯电池盒内设有智能终端、矿灯电池组、智能终端电池组、电源管理模块；传感器包括瓦斯传感器；所述智能终端包括WiFi通讯模块、传感器、声光报警模块、液晶显示单元、WiFi双核微处理器；所述智能终端设有功能按键、存储模块、数据下载接口 ； 所述智能终端的功能按键用于井下工作人员手动报警、查看消息提示； 所述智能终端的存储模块保存发送或接收到的报警信息、报警地点、接收到的调度信息、一定时间内的瓦斯等传感器数据；当智能矿灯在无线通讯范围之外发出报警信息时智能矿灯存储模块保存报警信息，所保存的报警信息用于在进入智能基站无线通讯范围并建立无线链路时向该智能基站发送；所保存的内容还用于事后数据、报警信息下载与分析； 所述智能终端的数据下载接口可以下载智能矿灯中所存储的数据和短信息； 所述智能终端的声光报警模块用于报警时或接收到相应的报警信息、调度信息时发出相应的声光报警信号、用于提示工作人员查看相应的信息、逃生路线；智能终端的液晶显示单元用于显示操作提示，显示报警信息、报警地点、调度信息； 智能终端的WiFi双核微处理器与WiFi通讯模块、传感器、声光报警模块、液晶显示单元、功能按键、存储模块、数据下载接口相连；WiFi双核微处理器用于控制WiFi通讯模块、 控制声光报警、控制发送报警信息与传感器数据、控制存储模块的信息存储，控制存储模块中所保存信息的发送、传感器的信号处理、控制液晶显示单元；传感器包括瓦斯传感器；智能矿灯发送的内容包括环境参数数据、用于人员定位的数据、手动报警信息；所述环境参数数据包括瓦斯浓度数据、瓦斯超限报警信息；所述智能矿灯的矿灯电池组、智能终端电池组分别独立的向矿灯照明灯头和智能终端供电，即两电池组在分别向矿灯灯头、智能终端放电供电时电气关系是相互独立的； 所述智能基站，包括微处理器、有线通讯接口、无线通讯模块、电源， 还包括数据下载接口、声光报警模块、存储模块；所述智能基站的存储模块保存的内容之一为智能矿灯发送的报警信息、其它智能基站以无线方式发送的报警信息、或其它智能基站通过系统主干网络、网络接入设备以无线与有线相结合的方式所发送的报警信息、报警地点数据、报警地点、地面监控主机发送的调度 fn息；所述智能基站存储模块保存的报警信息、报警地点数据、报警地点、调度信息用于智能基站向在报警、调度发生时刻之后进入到该智能基站无线通讯范围并与之建立无线连接的智能矿灯发送；所述智能基站的数据下载接口用于下载智能基站中所存储的数据和信息； 所述智能基站的声光报警模块用于在接收到对应的报警信息时发出相应的声光报警信号；所述智能基站的微处理器与存储器、无线通讯模块、有线通讯接口、声光报警模块、数据下载接口连接；所述智能基站的微处理器判断接收到信息的级别并控制是否将该消息保存到存储器中、判断并控制是否向与所述智能基站直接通讯的智能矿灯发送紧急报警消息；所述智能基站根据接收、保存的信息的级别，以无线或无线与有线的方式向井下不同区域的智能矿灯发送所保存的报警信息与报警地点位置信息；所述智能基站接收到特定报警、调度信息后，启动声光报警模块进行相应的声光报m.θ ，智能基站发送的内容包括收到的智能矿灯数据、报警信息、报警地点，地面监控主机发送的调度信息；参看图ι建立完整的人员环境的主动式安全检测系统系统包括地面监控主机、系统主干网络、网络接入设备、多个智能矿灯、多个智能基站。
系统主干网络包括设于地面的局域网、设于井下的矿用工业以太网；网络接入设备包括交换机、隔爆网络交换机、网关、路由器、DSL、电缆、光缆、光纤收发器；接入智能基站可连接隔爆网络交换机接入系统主干网络、可连接交换机接入系统主干网络、可连接DSL，经过DSL的连接再接入系统主干网络、可连接光纤收发器，经光纤、光纤收发器再接入系统主干网络；系统主干网络在地面设有局域网，井下设有矿用工业以太网；地面监控主机通过网络接入设备以有线的方式与地面网络连接；地面网络通过网络接入设备与井下矿用工业以太网相连接；根据智能基站的无线通讯距离、矿井巷道的特点，沿地面矿灯房至井下人员的工作地点设置一定数量的智能基站，其中接入智能基站通过网络接入设备以有线的方式与系统主干网络连接，在井下巷道转弯处、巷道分支路口设置若干接入智能基站；普通智能基站以无线链路的方式与对应的接入智能基站相连接，并可根据人员工作地点在井下的推进而增设智能基站；工作人员携带智能矿灯；工作人员携带的智能矿灯在矿灯房启动后与系统建立无线连接、进行注册；随工作人员移动的智能矿灯通过智能基站以无线与有线相结合的方式与地面监控主机进行通讯、数据传输、发送报警信息，向其它智能矿灯发送报警信息，接收报警信息、报警地点、调度信息、逃生路线，实现井下人员环境的主动式全程安全监测，还实现人员定位功能。
系统网络的有线通讯协议为IEEE. 802. 3 ；智能矿灯与智能基站间的无线通讯协议为802. llb/g ；智能基站之间的无线通讯协议采用不同于智能矿灯与智能基站的WiFi无线通讯协议；图2是井下报警方法的智能矿灯自动报警方法，其流程为 SA-1.系统启动；SA-2.智能矿灯中的传感器检测环境参数、智能终端保存传感器近期历史数据； SA-3.如果智能矿灯与智能基站存在无线链路，智能矿灯将检测到的没有达到设定报警值的传感器数据发送给地面监控主机；SA-4.如果智能矿灯与智能基站不存在无线链路，当智能矿灯在与智能基站建立无线链路时将所保存的没有达到设定报警值的近期传感器数据发送给地面监控主机；SA-5.如果传感器数据超过设定的报警值，智能矿灯将自动报警；如果自动报警是紧急报警信息，智能矿灯自身发出对应的声光报警信号、并保存所述紧急报警信息、同时直接向与之通讯的智能基站发送该紧急报警信息；SA-6.如果智能矿灯在发送所述紧急报警信息时与智能基站不存在无线链路，当所述智能矿灯进入智能基站通讯范围并建立无线链路时向该智能基站发送所保存的紧急报警 fn息；SA-7.如果传感器数据超过设定的报警值，智能矿灯将自动报警；如果自动报警是区域报警信息，智能矿灯自身发出对应的声光报警信号、并保存所述区域报警信息、同时直接向与之通讯的智能基站发送该区域报警信息；SA-8.如果智能矿灯在发送所述区域报警信息时与其它智能基站不存在无线链路，所述智能矿灯在进入智能基站通讯范围并建立无线链路时向该智能基站发送所保存的区域报警信息；图3是井下报警方法的智能矿灯手动报警方法，其流程为 SM-1.系统启动；SM-2.携带智能矿灯的工作人员利用智能矿灯报警按键手动触发智能矿灯报警； SM-3.如果手动触发紧急报警，智能矿灯自身发出对应的声光报警信号、并保存所述手动紧急报警信息、同时直接向与之通讯的智能基站发送该紧急报警信息；SM-4.如果在手动触发紧急报警时，所述智能矿灯与智能基站不存在无线链路，当所述智能矿灯进入智能基站通讯范围并建立无线链路时向该智能基站发送所保存的紧急报警 fn息；SM-5.如果手动触发区域报警，智能矿灯自身发出对应的声光报警信号、并保存所述手动区域报警信息、同时直接向与之通讯的智能基站发送该区域报警信息；SM-6.如果在手动触发区域报警时，智能矿灯与智能基站不存在无线链路，所述智能矿灯进入智能基站通讯范围并建立无线链路时向该智能基站发送所保存的紧急报警信息； 图4是系统方法的智能基站报警方法，其流程为SB-1.最先接到智能矿灯报警信息的智能基站保存该报警信息、解析并保存报警地点、 启动自身的声光报警模块发出对应报警等级的声光报警信号、向在其无线通讯范围内的其它智能矿灯发出该报警信息、报警地点；SB-2.当接收到的是紧急报警信号时，最先接到紧急报警信息的智能基站优先向井下的智能基站发送所述紧急报警信息、报警地点数据；然后再向地面监控主机发送所述紧急报警信息、报警地点数据；SB-3.当接收到的是区域报警信号时，最先接到区域报警信息的智能基站向地面监控主机发送所述紧急报警信息、报警地点数据；所述紧急报警信息、报警地点数据也将发送给该智能基站与地面监控主机之间网络沿线的智能基站；SB-4.收到报警信息、报警地点数据的智能基站，启动各自的声光报警模块发出对应的声光报警信号、解析报警地点数据、保存收到的报警信息、报警地点数据、报警地点；向各自无线通讯范围内的智能矿灯发送报警信息、报警地点；SB-5.当没有接收到报警信息的智能矿灯随工作人员进入到已经接收到报警信息的智能基站无线通讯范围建立无线链路时，该智能基站并把保存的报警信息、报警地点发送给所述智能矿灯；SB-6.收到报警信息的智能矿灯，启动声光报警模块发出对应的报警信号提示工作人员工作人员通过液晶显示单元查看报警信息、报警地点，智能矿灯同时保存所收到的报警信息、报警地点；地面调度方法的区域调度方法，其流程为P. 1，地面监控人员利用地面监控主机向井下指定区域内的智能矿灯发送调度信息， 所述调度信息也将发送给地面监控主机与目的智能矿灯网络沿线之间的智能基站；P. 2，接收到区域调度信息的智能基站存储该区域调度信息，如果是报警信息则启动对应的声光报警信号；P. 3，已经收到调度信息的智能基站向与之正在通讯的智能矿灯发送调度信息； P. 4，当尚未接收到所述区域调度信息的智能矿灯随人员的移动进入已经收到调度信息的智能基站无线通讯范围内并建立无线连接时，该智能基站把存储的调度信息发送给所述智能矿灯；P. 5，收到区域调度信息的智能矿灯存储该区域调度信息，启动声光报警模块发出对应的声光信息提示携带人员通过液晶显示单元查看调度信息，如果是报警信息则智能矿灯启动对应的声光报警信号提示携带人员通过液晶显示单元查看报警信息信息； 地面调度方法的紧急调度方法，其流程为e. 1，地面监控人员利用地面监控主机向井下所有智能基站、正在通讯中的智能矿灯发送紧急调度信息，e. 2，接收到所述紧急调度信息的智能基站存储该紧急调度信息、启动对应的声光报警信号，接收到所述紧急调度信息的智能矿灯存储该紧急调度信息、启动对应的声光报警信号提示携带人员通过液晶显示单元查看紧急调度信息；e. 3，当尚未接收到所述紧急调度信息的智能矿灯随人员的移动进入已经收到紧急调度信息的某一智能基站的通讯范围内并建立无线连接时，该智能基站把存储的紧急调度信息发送给所述智能矿灯；所述智能矿灯存储该紧急调度信息，启动声光报警模块发出对应的声光报警信号提示携带人员通过液晶显示单元查看紧急调度信息。
图5是本发明的智能矿灯结构图，所述智能矿灯包括矿灯灯头、矿灯电池盒；所述智能矿灯的矿灯电池盒内设有智能终端、矿灯电池组、智能终端电池组、电源管理模块；智能矿灯发送的内容包括环境参数数据、用于人员定位的数据、手动报警信息；所述环境参数数据包括瓦斯浓度数据、瓦斯超限报警信息；所述智能矿灯的矿灯电池组、智能终端电池组分别独立的向矿灯照明灯头和智能终端供电，即两电池组在分别向矿灯灯头、智能终端放电供电时电气关系是相互独立的； 图6是智能终端与智能终端电池的结构示意图智能终端包括WiFi通讯模块、传感器、声光报警模块、液晶显示单元、WiFi双核微处理器、功能按键、存储模块、数据下载接口 ；传感器包括瓦斯传感器；智能终端的功能按键用于井下工作人员手动报警、查看消息提示； 智能终端的存储模块保存发送或接收到的报警信息、报警地点、接收到的调度信息、一定时间内的瓦斯等传感器数据；当智能矿灯在无线通讯范围之外发出报警信息时智能矿灯存储模块保存报警信息，所保存的报警信息用于在进入智能基站无线通讯范围并建立无线链路时向该智能基站发送；所保存的内容还用于事后数据、报警信息的下载与分析； 智能终端的数据下载接口可以下载智能矿灯中所存储的数据和短信息； 智能终端的声光报警模块用于报警时或接收到相应的报警信息、调度信息时发出相应的声光报警信号、用于提示工作人员查看相应的信息、逃生路线；智能终端的液晶显示单元用于显示操作提示，显示报警信息、报警地点、调度信息； 智能终端的WiFi双核微处理器与WiFi通讯模块、传感器、声光报警模块、液晶显示单元、功能按键、存储模块、数据下载接口相连；WiFi双核微处理器用于控制WiFi通讯模块、 控制声光报警、控制发送报警信息与传感器数据、控制存储模块的信息存储，控制存储模块中所保存信息的发送、传感器的信号处理、控制液晶显示单元；传感器包括瓦斯传感器； 图7是本发明的智能基站结构图智能基站，包括微处理器、有线通讯接口、无线通讯模块、电源、数据下载接口、声光报警模块、存储模块；智能基站的存储模块保存的内容之一为智能矿灯发送的报警信息、其它智能基站以无线方式发送的报警信息、或其它智能基站通过系统主干网络、网络接入设备以无线与有线相结合的方式所发送的报警信息、报警地点数据、报警地点、地面监控主机发送的调度信息；智能基站存储模块保存的报警信息、报警地点数据、报警地点、调度信息用于智能基站向在报警、调度发生时刻之后进入到该智能基站无线通讯范围并与之建立无线连接的智能矿灯发送；智能基站的数据下载接口用于下载智能基站中所存储的数据和信息；智能基站的声光报警模块用于在接收到对应的报警信息时发出相应的声光报警信号；智能基站的微处理器与存储器、无线通讯模块、有线通讯接口、声光报警模块、数据下载接口连接；电源与上述模块与器件相连；智能基站的微处理器判断所接收到的信息的报警级别并控制是否将该消息保存到存储器中、判断并控制是否向与所述智能基站直接通讯的智能矿灯发送紧急报警消息；智能基站接收到报警、调度信息后，智能基站的微处理器启动声光报警模块进行相应的声光报警；智能基站的微处理器根据接收、保存的信息的级别，以无线或无线与有线的方式向井下不同区域的智能矿灯发送所保存的报警信息与报警地点位置信息；智能基站发送的内容包括收到的智能矿灯数据、报警信息、报警地点数据、报警地点， 地面监控主机发送的调度信息。
权利要求
1.一种煤矿井下人员环境的主动式全程安全监测方法，其特征在于包括系统设置方法、井下报警方法、地面调度方法；所述系统设置方法为首先系统主干网络在地面设有局域网，井下设有矿用工业以太网；地面监控主机通过网络接入设备以有线的方式与地面网络连接；地面网络通过网络接入设备与井下矿用工业以太网相连接；根据智能基站的无线通讯距离、矿井巷道的特点，沿地面矿灯房至井下人员的工作地点设置数个的智能基站，其中接入智能基站通过网络接入设备以有线的方式与系统主干网络连接，在井下巷道转弯处、巷道分支路口设置若干接入智能基站；普通智能基站以无线链路的方式与对应的接入智能基站相连接，并根据人员工作地点在井下的推进而增设智能基站；工作人员携带智能矿灯；工作人员携带的智能矿灯在矿灯房启动后与系统建立无线连接、进行注册；随工作人员移动的智能矿灯通过智能基站以无线与有线相结合的方式与地面监控主机进行通讯、数据传输、发送报警信息，向其它智能矿灯发送报警信息， 接收报警信息、报警地点、调度信息、逃生路线，实现井下人员环境的主动式全程安全监测， 实现人员定位功能；所述的井下报警方法包括智能矿灯报警方法、智能基站报警方法；其中智能矿灯报警方法包括智能矿灯自动报警方法、智能矿灯手动报警方法；所述的智能矿灯自动报警方法为当智能矿灯检测到设定的瓦斯浓度超限值传感器信号达到报警值时，智能矿灯存储该报警信息、发出相应的声光报警信号，同时以无线的方式向智能基站发出报警信息；所述的智能矿灯手动报警方法为操作人员根据现场情况利用所述智能矿灯的报警功能按键进行手动报警，智能矿灯存储该报警信息、发出相应的声光报警信号、同时以无线的方式向智能基站发出相应的手动报警信息；所述的地面调度方法包括区域调度与紧急调度；P. 1，地面监控人员利用地面监控主机向井下指定区域内的智能矿灯发送调度信息，所述调度信息也将发送给地面监控主机与目的智能矿灯网络沿线之间的智能基站；P. 2，接收到区域调度信息的智能基站存储该区域调度信息，如果是报警信息则启动对应的声光报警信号；P. 3，已经收到调度信息的智能基站向与之正在通讯的智能矿灯发送调度信息； P. 4，当尚未接收到所述区域调度信息的智能矿灯随人员的移动进入已经收到调度信息的智能基站无线通讯范围内并建立无线连接时，该智能基站把存储的调度信息发送给所述智能矿灯；P. 5，收到区域调度信息的智能矿灯存储该区域调度信息，启动声光报警模块发出对应的声光信息提示携带人员通过液晶显示单元查看调度信息，如果是报警信息则智能矿灯启动对应的声光报警信号提示携带人员通过液晶显示单元查看报警信息信息。
2.根据权利要求1所述的煤矿井下人员环境的主动式全程安全监测方法，其特征在于根据智能矿灯传感器检测到的瓦斯浓度水平、设定的瓦斯浓度报警极限值、现场情况的危险程度与紧急程度，所述智能矿灯的自动报警或手动报警进行分级报警，所述分级报警包括区域报警、紧急报警；智能矿灯分级报警时，启动声光报警单元发出对应报警等级的自身声光报警信号、同时向智能基站发出对应报警等级的报警信息，并存储该分级报警信息。
3.根据权利要求1所述的煤矿井下人员环境的主动式全程安全监测方法，其特征在于所述的智能矿灯自动报警方法，其具体流程为SA-1.系统启动；SA-2.智能矿灯中的传感器检测环境参数、智能终端保存传感器近期历史数据； SA-3.如果智能矿灯与智能基站存在无线链路，智能矿灯将检测到的没有达到设定报警值的传感器数据发送给地面监控主机；SA-4.如果智能矿灯与智能基站不存在无线链路，当智能矿灯在与智能基站建立无线链路时将所保存的没有达到设定报警值的近期传感器数据发送给地面监控主机；SA-5.如果传感器数据超过设定的报警值，智能矿灯将自动报警；如果自动报警是紧急报警信息，智能矿灯自身发出对应的声光报警信号、并保存所述紧急报警信息、同时直接向与之通讯的智能基站发送该紧急报警信息；SA-6.如果智能矿灯在发送所述紧急报警信息时与智能基站不存在无线链路，当所述智能矿灯进入智能基站通讯范围并建立无线链路时向该智能基站发送所保存的紧急报警 fn息；SA-7.如果传感器数据超过设定的报警值，智能矿灯将自动报警；如果自动报警是区域报警信息，智能矿灯自身发出对应的声光报警信号、并保存所述区域报警信息、同时直接向与之通讯的智能基站发送该区域报警信息；SA-8.如果智能矿灯在发送所述区域报警信息时与其它智能基站不存在无线链路，所述智能矿灯在进入智能基站通讯范围并建立无线链路时向该智能基站发送所保存的区域报警信息。
4.根据权利要求1所述的煤矿井下人员环境的主动式全程安全监测方法，其特征在于所述的智能矿灯手动报警方法，其具体流程为SM-1.系统启动；SM-2.携带智能矿灯的工作人员利用智能矿灯报警按键手动触发智能矿灯报警； SM-3.如果手动触发紧急报警，智能矿灯自身发出对应的声光报警信号、并保存所述手动紧急报警信息、同时直接向与之通讯的智能基站发送该紧急报警信息；SM-4.如果在手动触发紧急报警时，所述智能矿灯与智能基站不存在无线链路，当所述智能矿灯进入智能基站通讯范围并建立无线链路时向该智能基站发送所保存的紧急报警 fn息；SM-5.如果手动触发区域报警，智能矿灯自身发出对应的声光报警信号、并保存所述手动区域报警信息、同时直接向与之通讯的智能基站发送该区域报警信息；SM-6.如果在手动触发区域报警时，智能矿灯与智能基站不存在无线链路，所述智能矿灯进入智能基站通讯范围并建立无线链路时向该智能基站发送所保存的紧急报警信息。
5.根据权利要求1所述的煤矿井下人员环境的主动式全程安全监测方法，其特征在于所述的智能基站报警方法，其流程为SB-1.最先接到智能矿灯报警信息的智能基站保存该报警信息、解析并保存报警地点、 启动自身的声光报警模块发出对应报警等级的声光报警信号、向在其无线通讯范围内的其它智能矿灯发出该报警信息、报警地点；SB-2.当接收到的是紧急报警信号时，最先接到紧急报警信息的智能基站优先向井下CN 102536323 A的智能基站发送所述紧急报警信息、报警地点数据；然后再向地面监控主机发送所述紧急报警信息、报警地点数据；SB-3.当接收到的是区域报警信号时，最先接到区域报警信息的智能基站向地面监控主机发送所述紧急报警信息、报警地点数据；所述紧急报警信息、报警地点数据也将发送给该智能基站与地面监控主机之间网络沿线的智能基站；SB-4.收到报警信息、报警地点数据的智能基站，启动各自的声光报警模块发出对应的声光报警信号、解析报警地点数据、保存收到的报警信息、报警地点数据、报警地点；向各自无线通讯范围内的智能矿灯发送报警信息、报警地点；SB-5.当没有接收到报警信息的智能矿灯随工作人员进入到已经接收到报警信息的智能基站无线通讯范围建立无线链路时，该智能基站并把保存的报警信息、报警地点发送给所述智能矿灯；SB-6.收到报警信息的智能矿灯，启动声光报警模块发出对应的报警信号提示工作人员通过液晶显示单元查看报警信息、报警地点，智能矿灯同时保存所收到的报警信息、报警地点。
6.根据权利要求1所述的煤矿井下人员环境的主动式全程安全监测方法，其特征在于所述的所述地面调度方法中的紧急调度方法为e. 1，地面监控人员利用地面监控主机向井下所有智能基站、正在通讯中的智能矿灯发送紧急调度信息，e. 2，接收到所述紧急调度信息的智能基站存储该紧急调度信息、启动对应的声光报警信号，接收到所述紧急调度信息的智能矿灯存储该紧急调度信息、启动对应的声光报警信号提示携带人员通过液晶显示单元查看紧急调度信息；e. 3，当尚未接收到所述紧急调度信息的智能矿灯随人员的移动进入已经收到紧急调度信息的某一智能基站的通讯范围内并建立无线连接时，该智能基站把存储的紧急调度信息发送给所述智能矿灯；所述智能矿灯存储该紧急调度信息，启动声光报警模块发出对应的声光报警信号提示携带人员通过液晶显示单元查看调度信息。
全文摘要
本发明公开一种煤矿井下人员环境的主动式全程安全监测方法，是一种充分体现了人性化的安全监测报警系统和方法，为井下工作人员的主动、自主报警提供有效的手段，为井下工作人员的避险提供及时、宝贵的报警信息，可有效避免井下工作人员在错过报警时间后错失报警信息，并将有效避免逃生自救的盲目性。该方法包括系统设置方法、井下报警方法、地面调度方法；该方法基于的系统包括地面监控主机、系统主干网络、网络接入设备、智能矿灯、智能基站；智能矿灯可自动报警、工作人员也通过智能矿灯手动报警，系统进行分级报警。
文档编号G08C17/02GK102536323SQ20111045349
公开日2012年7月4日 申请日期2011年12月29日 优先权日2011年12月29日
发明者丁恩杰, 张申, 胡延军, 马洪宇 申请人:中国矿业大学