一种基于wsn技术的井下人员定位管理系统及方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于WSN技术的井下人员定位管理系统及方法，其特征在于，包括移动节点、传感器节点、Sink节点、基站、计算机、中心数据库，所述传感器节点接受来自移动节点的消息，所述传感器节点自组成一个无线传感器网络，所述Sink节点接受无线传感器网络的信息，所述基站是对较远距离传送数据的Sink节点进行信号加强，所述计算机处理Sink节点和基站的数据信息，处理后的数据信息存入中心数据库。本发明能够动态掌握井下人员和设备的分布状况及运动轨迹，并进行合理地调度管理；能够准确、及时的监控井下各区域人员和设备的动态情况，事故发生时，可通过数据、图形等信息采取相应的救助措施，提高救援效率，降低事故损失。
【专利说明】一种基于WSN技术的井下人员定位管理系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种基于WSN技术的井下人员定位管理系统及方法。
【背景技术】
[0002]近年来，随着石油资源的紧张、石油价格的飙升，每天行业的重要性和不可替代性也日益凸现。虽然近年来煤炭工业得到了很大发展，但是矿下塌方、瓦斯泄漏、井下渗水等灾害事故时刻都在威胁着矿井工作人员的生命安全。井下复杂的地形给矿工撤离和事故抢救带来了极大的困难。对井下人员的分布情况掌握不够清除，无法知道矿工的具体位置情况，这就就无法展开最有效的营救方案，时间的延误往往造成工人生命的丢失。国内井下人员安全监控系统的研究与开发已经取得了很大的进步和成果，但是这些系统基本上都是采用RFID技术，工作人员携带RFID电子标签，通过在矿井进口处以及一些关键通道口使用射频卡读写器对下井人员进行数据采集，井上人员难以及时掌握井下人员的动态分布及作业情况。而且这类通信技术远距离传输时通信速率较低，造价较高。
【发明内容】
[0003]本发明针对现有技术的不足，提供一种基于WSN技术的井下人员定位管理系统及方法，可对煤矿井下人员进行实时监测，随时查看井下人员数量，并进行定位管理。如果发生事故，可立即从监控计算机上查询事故现场的人员情况、被困人员数量等，为事故抢险提供科学依据，提高煤炭生产的管理水平。
[0004]为解决上述技术问题，本发明实施例提供的一种基于WSN技术的井下人员定位管理装置，采用如下技术方案:
一种基于WSN技术的井下人员定位管理系统及方法，其特征在于，包括移动节点、传感器节点、Sink节点、基站、计算机、中心数据库，所述传感器节点接受来自移动节点的消息，所述传感器节点自组成一个无线传感器网络，所述Sink节点接受来自无线传感器网络的信息，所述基站是对较远距离传送数据的Sink节点进行信号加强，所述计算机处理来自Sink节点和基站的数据信息，并将处理后的数据信息存入中心数据库。
[0005]具体地，所述装置采用Zigbee协议进行通讯。
[0006]具体地，所述Sink节点是无线传感器网络的网关节点。
[0007]具体地，所述中心数据库分别建立Sink节点日志数据库、移动节点信息数据库、无线传感器节点信息数据库、矿井地图信息数据库。
[0008]本发明提供的一种基于WSN技术的井下人员定位管理系统及方法，能够动态掌握井下人员的设备的分布状况及运动轨迹，并进行合理地调度管理；能够准确、及时的将井下各区域人员和设备的动态情况即时的发送给计算机控制系统，一旦事故发生，管理人员及救援人员可以通过提供的数据、图形等信息，即时掌握有关人员或设备的位置情况，第一时间采取相应的救助措施，提高救援工作的效率，最大限度地降低事故带来的损失。【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1为本发明实施例所述的一种基于WSN技术的井下人员定位管理系统及方法的结构示意图。
[0010]图2为一种基于WSN技术的井下人员定位管理系统及方法的系统实现图。
【具体实施方式】
[0011]下面结合附图对本发明实施例提供给的基于WSN技术的井下人员定位管理系统及方法进行详细描述。
[0012]如图1所示，本发明实施例提供的一种基于WSN技术的井下人员定位管理系统及方法，其特征在于，包括移动节点1、传感器节点2、Sink节点3、基站4、计算机5、中心数据库6，所述传感器节点2接受来自移动节点I的消息，所述传感器节点2自组成一个无线传感器网络，所述Sink节点3接受来自无线传感器网络的信息，所述基站4是对较远距离传送数据的Sink节点3进行信号加强，所述计算机5处理来自Sink节点3和基站4的数据信息，并将处理后的数据信息存入中心数据库6。
[0013]具体地，所述装置采用Zigbee协议进行通讯。
[0014]具体地，所述Sink节点是无线传感器网络的网关节点。
[0015]具体地，所述中心数据库分别建立Sink节点日志数据库、移动节点信息数据库、无线传感器节点信息数据库、矿井地图信息数据库。
[0016]如图2所示，是本发明所示的一种基于WSN技术的井下人员定位管理系统及方法的结构实现图。煤矿井下人员定位系统由3大部分组成:井上监控中心、井下定位基站、人员定位终端设备。井上监控中心通过LAN连接到井下中心站，井下中心站通过无线网络与井下各定位基站通讯，定位基站与人员动物终端进行无线网络通讯建立数据连接，架构底层的无线数据通讯平台。
[0017]井上管理人员在监控中心通过监控定位软件系统实现对井下人员分布情况的实时显示，及时准确掌握井下人员分布及作业情况，并可根据检测情况向井下人员发送预警信息。井上定位软件系统采用以下几个子系统组成:人员定位子系统、井下环境检测子系统、地面预警子系统、通信子系统、数据库管理子系统。人员定位子系统通过收集井下各定位基站(Sink节点)获取井下人员定位终端与各Sink节点的通讯的信号强度(RSSI)，采用质心算法计算井下人员与Sink节点的距离，实现人员的定位，并在屏幕上显示其具体位置。井下环境检测子系统，通过采集井下定位基站的瓦斯、温度、湿度传感器的信息，实现对井下工况的监测。地面预警子系统根据采集的井下工况信息判断是否要做出预警处理，在监控中心显示出险位置的同时，根据出险位置将预警信息通过井下定位基站及时传递到井下人员定位终端设备进行预警提示，以便相关人员及时撤离，并采取相应的减灾处置。通信子系统实现监控中心与井下中心站的数据通讯，并通过井下中心站可以实现对各个井下定位基站及井下人员定位终端的数据通讯。数据库管理子系统实现对井下人员信息的管理、井下环境监测数据的管理、预警信息的管理、并提供系统综合数据的统计、查询、备份功能。
[0018]井下定位基站是一个完全功能设备(FFD)，FFD节点，支持网络数据转发、数据融合和数据采集功能，可与其他FFD节点通信也可与RFD节点通信，负责构建井下无线通讯网络，每2S发送一次广播信息，与附件的人员定位终端设备建立无线通讯链路，以实现人员定位。井下定位基站部署在矿井巷道及工作面，可视关系的节点之间间距200m以内，工作面附件的节点间距不超过50m。
[0019]人员定位终端设备室简单功能设备(RFD)，安装在矿工安全帽上，发送当前矿工的位置信息，并提供声光报警功能每一个终端采用电池供电，分配一个唯一的ID作为身份识别标识，通过与井下定位基站这些Sink节点通讯，确定人员所在位置。RFD终端有一个按键可以发送求救信息，还有LED预警等和蜂鸣预警器，在井上监控中心发出预警信号时，可以实现声光预警。
[0020]本发明提供的一种基于WSN技术的井下人员定位管理系统及方法，能够动态掌握井下人员的设备的分布状况及运动轨迹，并进行合理地调度管理；能够准确、及时的将井下各区域人员和设备的动态情况即时的发送给计算机控制系统，一旦事故发生，管理人员及救援人员可以通过提供的数据、图形等信息，即时掌握有关人员或设备的位置情况，第一时间采取相应的救助措施，提高救援工作的效率，最大限度地降低事故带来的损失。
[0021]以上所述，仅为本发明的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本【技术领域】的技术人员在发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
【权利要求】
1.一种基于WSN技术的井下人员定位管理系统及方法，其特征在于，包括移动节点、传感器节点、Sink节点、基站、计算机、中心数据库，所述传感器节点接受来自移动节点的消息，所述传感器节点自组成一个无线传感器网络，所述Sink节点接受来自无线传感器网络的信息，所述基站是对较远距离传送数据的Sink节点进行信号加强，所述计算机处理来自Sink节点和基站的数据信息，并将处理后的数据信息存入中心数据库。
2.根据权利要求1所述的一种基于WSN技术的井下人员定位管理系统及方法，其特征在于，所述装置采用Zigbee协议进行通讯。
3.根据权利要求1所述的一种基于WSN技术的井下人员定位管理系统及方法，其特征在于，所述Sink节点是无线传感器网络的网关节点。
4.根据权利要求1所述的一种基于WSN技术的井下人员定位管理系统及方法，其特征在于，所述中心数据库分别建立Sink节点日志数据库、移动节点信息数据库、无线传感器节点信息数据库、矿井地图信息数据库。
【文档编号】H04W64/00GK103763770SQ201410028934
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2014年1月22日 优先权日:2014年1月22日
【发明者】高向阳, 李伟, 陈超, 胡芳 申请人:常州高特电子技术有限公司