一种适用于井下矿工的远程监控安全保障系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开一种适用于井下矿工的远程监控安全保障系统，该系统包括：由网关、定位节点、头盔节点、腕表节点、路由节点和固定传感器节点组成的无线传感器网络、井下以太网以及监控中心；网关通过井下以太网与监控中心通信；网关、定位节点、腕表节点、固定传感器节点分别与路由节点无线通信；头盔节点与腕表节点无线通信；头盔节点包括人体体征传感器、第一环境传感器、音频传感器和包含矿工信息的RFID标签。采用本发明的技术方案可以对井下采矿矿工实时定位和识别，对工作现场监测预警，对工作人员周围环境和及其自身人体条件的检测，实现工作人员与远程控制中心或其他工作人员进行语音、文本通信，接收自控制中心的指示，或小组成员信息的功能。
【专利说明】—种适用于井下矿工的远程监控安全保障系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及监控系统，尤其涉及一种适用于井下矿工的远程监控安全保障系统。【背景技术】
[0002]目前，井下采矿矿工在工作期间越来越需要实时监测，例如，人员的周围环境条件，他们的健康和安全状况，识别和跟踪人员的位置，使有效的协调相邻的小组成员之间的状况。现在急切需要一种用于井下采矿矿工的远程监控安全保障系统，可以实时的监控井下采矿矿工的工作环境和工作状态。
【发明内容】
[0003]本发明提供一种适用于井下矿工的远程监控安全保障系统，可以对井下采矿矿工实时定位和识别，对工作现场监测预警，对工作人员周围环境和及其自身人体条件的检测，实现工作人员与远程控制中心或其他工作人员进行语音、文本通信，接收自控制中心的指示，或小组成员信息的功能。
[0004]为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下:
[0005]一种适用于井下矿工的远程监控安全保障系统，该系统包括:由网关、定位节点、头盔节点、腕表节点、路由节点和固定传感器节点组成的无线传感器网络、井下以太网以及监控中心；网关通过井下以太网与监控中心通信；网关、定位节点、腕表节点、固定传感器节点分别与路由节点无线通信；头盔节点包括人体体征传感器、第一环境传感器、音频传感器和包含矿工信息的RFID标签；每个矿工携带头盔节点和腕表节点，每个矿工携带的头盔节点只能和他携带的腕表节点进行无线通信，其中，
[0006]固定传感器节点包括:第二环境传感器，其用于采集矿井内的环境传感数据；当环境传感数据超过阈值时将报警信息发送给路由节点；
[0007]定位节点包括:RFID阅读器；当RFID标签进入到RFID阅读器发出电磁波辐射范围内时，RFID阅读器接收RFID标签反馈的接收信号强度指示值和矿工人员信息，将所述接收信号强度指示值、所述矿工人员信息和所述定位节点的位置数据发送给路由节点；
[0008]人体体征传感器、第一环境传感器、音频传感器，用于采集矿工人员的人体体征传感数据、矿工人员周围的环境传感数据以及矿工人员的音频数据，并将采集数据发送给腕表节点；
[0009]腕表节点，用于将所述采集数据发送给路由节点，将由监控中心发送的控制数据、音频数据发送给头盔节点；
[0010]路由节点，用于将所述采集数据、所述报警信息、所述接收信号强度指示值、所述矿工人员信息和所述定位节点的位置数据发送给网关，以及将由监控中心发送的控制数据发送给固定传感器节点、定位节点以及腕表节点，将由监控中心发送的音频数据发送给腕表节点；
[0011]网关，用于通过井下以太网所述采集数据、所述报警信息、所述接收信号强度指示值、所述矿工人员信息和定位节点的位置数据发送给监控中心，以及将由监控中心发送的控制数据、音频数据发送给路由节点；
[0012]监控中心，将控制数据、音频数据发送给网关，并且基于所述接收信号强度指示值、所述矿工人员信息和所述定位节点的位置数据实现井下矿工的人员识别定位。
[0013]一种适用于井下矿工的远程监控安全保障系统，腕表节点包括:触摸显示器；将输入的文本信息发送路由节点，再通过网关传输到监控中心，腕表节点通过路由节点和网关接收由监控中心发送的文本信息，实现腕表节点与监控中心双向文本通信。
[0014]一种适用于井下矿工的远程监控安全保障系统，头盔节点包括:头盔显示器，用于通过腕表节点、路由节点以及网关接收来自由监控中心发送的指示信息。
[0015]一种适用于井下矿工的远程监控安全保障系统，人体体征传感器为体温传感器、呼吸频率传感器、脉搏传感器一种或几种的任意组合。
[0016]—种适用于井下矿工的远程监控安全保障系统,第一环境传感器和第二环境传感器分别为周围温度传感器、一氧化碳传感器、湿度传感器以及气体传感器一种或几种的任意组合。
[0017]有益效果，可以对井下采矿矿工实时定位和识别，对工作现场监测预警，对工作人员周围环境和及其自身人体条件的检测，实现工作人员与远程控制中心或其他工作人员无线通信，接收自控制中心的命令/指示，或小组成员信息的功能。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0019]图1为本发明一种适用于井下矿工的远程监控安全保障系统的结构示意图。【具体实施方式】
[0020]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0021]如图1所示，一种适用于井下矿工的远程监控安全保障系统，该系统包括:由网关、定位节点、头蓝节点、腕表节点、路由节点和固定传感器节点组成的无线传感器网络、井下以太网以及监控中心；无线传感器网络的通信协议采用Zigbee无线标准，网关启动后创建Zigbee协议标准的无线传感器网络，路由节点被布置在井下大巷或工作面上，构成井下数据传输的骨干网络；固定传感器节点被静态布置骨干网络中；定位节点固定布置在井下大巷或工作面上；网关通过井下以太网与监控中心通信；网关、定位节点、腕表节点、固定传感器节点分别与路由节点无线通信；
[0022]头盔节点包括人体体征传感器、第一环境传感器、音频传感器和包含矿工信息的RFID标签；每个矿工携带头盔节点和腕表节点，每个矿工携带的头盔节点只能和他携带的腕表节点进行无线通信，人体体征传感器为体温传感器、呼吸频率传感器、脉搏传感器一种或几种的任意组合，第一环境传感器为周围温度传感器、一氧化碳传感器、湿度传感器以及气体传感器一种或几种的任意组合；
[0023]固定传感器节点包括:第二环境传感器，其用于采集矿井内的环境传感数据；当环境传感数据超过阈值时将报警信息发送给路由节点；第二环境传感器为周围温度传感器、一氧化碳传感器、湿度传感器以及气体传感器一种或几种的任意组合
[0024]定位节点包括:RFID阅读器；当RFID标签进入到RFID阅读器发出电磁波辐射范围内时，RFID阅读器接收RFID标签反馈的接收信号强度指示值和矿工人员信息，将所述接收信号强度指示值、所述矿工人员信息和所述定位节点的位置数据发送给路由节点；
[0025]人体体征传感器、第一环境传感器、音频传感器，用于采集矿工人员的人体体征传感数据、矿工人员周围的环境传感数据以及矿工人员的音频数据，并将采集数据发送给腕表节点；
[0026]腕表节点，用于将所述采集数据发送给路由节点，将由监控中心发送的控制数据、音频数据发送给头盔节点；
[0027]路由节点，用于将所述采集数据、所述报警信息、所述接收信号强度指示值、所述矿工人员信息和所述定位节点的位置数据发送给网关，以及将由监控中心发送的控制数据发送给固定传感器节点、定位节点以及腕表节点，将由监控中心发送的音频数据发送给腕表节点；
[0028]网关，用于通过井下以太网所述采集数据、所述报警信息、所述接收信号强度指示值、所述矿工人员信息和定位节点的位置数据发送给监控中心，以及将由监控中心发送的控制数据、音频数据发送给路由节点；
[0029]监控中心，将控制数据、音频数据发送给网关；并且基于所述接收信号强度指示值、所述矿工人员信息和所述定位节点的位置数据实现井下矿工的人员识别定位；首先定位节点的位置是已知的，当只有一个定位节点收到移动射频标签的信号时，这个定位节点的位置就是这个移动目标的位置；当有两个定位节点同时收到某个移动射频标签的信号时，利用某个定位节点接收到的移动射频标签的信号强弱，决定该移动目标距离这个定位节点远近，信号越强，则离开这个定位节点越近，根据两个定位节点所接收到的该移动目标信号强度指示值，计算井下矿工的具体位置。
[0030]一种适用于井下矿工的远程监控安全保障系统，腕表节点包括:触摸显示器；将输入的文本信息发送路由节点，再通过网关传输到监控中心，腕表节点通过路由节点和网关接收由监控中心发送的文本信息，实现腕表节点与监控中心双向文本通信。
[0031]一种适用于井下矿工的远程监控安全保障系统，头盔节点包括:头盔显示器，用于通过腕表节点、路由节点以及网关接收来自由监控中心发送的指示信息，如撤离。
[0032]本发明可以应用于以下场景:
[0033]井下采矿工人的头盔的传感器测量，对工人工作地点或路径的环境温度和气体水平进行实时报告，返回到控制中心，做进一步的分析与决策。
[0034]根据井下采矿工人工作环境的气体浓度变化，控制中心对工人发出撤离矿井的指令，地下采矿工人们通过头盔显示器接受指令。
[0035]控制中心根据工人他/她的头盔体温或脉冲读取传感器的数据，发出指令给他/她是否撤离。
[0036]综上所述，可以对井下采矿矿工实时定位和识别，对工作现场监测预警，对工作人员周围环境和及其自身人体条件的检测，实现工作人员与远程控制中心或其他工作人员进行语音、文本通信，接收自控制中心的指示，或小组成员信息的功能。
[0037]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种适用于井下矿工的远程监控安全保障系统，其特征在于，该系统包括:由网关、定位节点、头蓝节点、腕表节点、路由节点和固定传感器节点组成的无线传感器网络、井下以太网以及监控中心；网关通过井下以太网与监控中心通信；网关、定位节点、腕表节点、固定传感器节点分别与路由节点无线通信；头盔节点包括人体体征传感器、第一环境传感器、音频传感器和包含矿工信息的RFID标签；每个矿工携带头盔节点和腕表节点，每个矿工携带的头盔节点只能和他携带的腕表节点进行无线通信，其中，固定传感器节点包括:第二环境传感器，其用于采集矿井内的环境传感数据；当环境传感数据超过阈值时将报警信息发送给路出节点；定位节点包括=RFID阅读器；当RFID标签进入到RFID阅读器发出电磁波辐射范围内时，RFID阅读器接收RFID标签反馈的接收信号强度指示值和矿工人员信息，将所述接收信号强度指示值、所述矿工人员信息和所述定位节点的位置数据发送给路由节点；人体体征传感器、第一环境传感器、音频传感器，用于采集矿工人员的人体体征传感数据、矿工人员周围的环境传感数据以及矿工人员的音频数据，并将采集数据发送给腕表节占.腕表节点，用于将所述采集数据发送给路由节点，将由监控中心发送的控制数据、音频数据发送给头盔节点；路由节点，用于将所述采集数据、所述报警信息、所述接收信号强度指示值、所述矿工人员信息和所述定位节点的位置数据发送给网关，以及将由监控中心发送的控制数据发送给固定传感器节点、定位节点以及腕表节点，将由监控中心发送的音频数据发送给腕表节占.网关，用于通过井下以太网所述采集数据、所述报警信息、所述接收信号强度指示值、所述矿工人员信息和定位节点的位置数据发送给监控中心，以及将由监控中心发送的控制数据、音频数据发送给路由节点；监控中心，将控制数据、音频数据发送给网关，并且基于所述接收信号强度指示值、所述矿工人员信息和所述定位节点的位置数据实现井下矿工的人员识别定位。
2.如权利要求1所述的一种适用于井下矿工的远程监控安全保障系统，其特征在于，腕表节点包括:触摸显示器；将输入的文本信息发送路由节点，再通过网关传输到监控中心，腕表节点通过路由节点和网关接收由监控中心发送的文本信息，实现腕表节点与监控中心双向文本通信。
3.如权利要求1所述的一种适用于井下矿工的远程监控安全保障系统，其特征在于，头盔节点包括:头盔显示器，用于通过腕表节点、路由节点以及网关接收来自由监控中心发送的指示信息。
4.如权利要求1所述的一种适用于井下矿工的远程监控安全保障系统，其特征在于，人体体征传感器为体温传感器、呼吸频率传感器、脉搏传感器一种或几种的任意组合。
5.如权利要求1所述的一种适用于井下矿工的远程监控安全保障系统，其特征在于，第一环境传感器和第二环境传感器分别为周围温度传感器、一氧化碳传感器、湿度传感器以及气体传感器一种或几种的任意组合。
【文档编号】G08C17/02GK103841163SQ201210487662
【公开日】2014年6月4日 申请日期:2012年11月27日 优先权日:2012年11月27日
【发明者】李卫东 申请人:艾沃瑞克（北京）科技有限公司