[实用新型]基于RFID和zigbee无线传感器网络的煤矿人员安全报警管理系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及煤矿人员安全管理领域，具体地说，是一种基于RFID和zigbee无线传感器网络的煤矿人员安全报警管理系统。

背景技术

我国是煤炭生产和消费的大国，煤矿的安全生产一直备受关注。目前，由于国家对煤矿安全日益重视，监管力度不断加大，大中型煤矿均已大量装备了煤矿安全监控系统，在一定程度上遏制了重特大事故的发生。但是，由于缺乏对井下人员位置信息的监控，目前还普遍存在入井人员管理困难，井上人员难以及时准确掌握井下人员的分布和作业的情况。煤矿井下还存在着一些危险区域，如有害气体超标的区域、绞车运行中的斜巷、设备重地等，这些区域一般禁止工人进入，但井下巷道交错，环境复杂，普通的告示牌或警铃通知方式警示效果不佳。实现入井人员的有效管理、检测、跟踪、定位对于煤矿的安全生产、调度指挥以及事故后的抢险救援都具有重要意义。

由于煤矿工业的特殊性，目前普遍存在下井人员管理困难，井上人员难以及时掌握井下人员的动态分布及作业情况，一旦事故发生，井上人员缺乏可靠的井下信息，抢险救灾、安全救护的效率低下，效果不理想。煤矿地下工作环境声音嘈杂，即使出现意外进行声光报警，也很有可能无法听见、看见。

现有技术的缺点在于：识别工作人员的速度不够快，检测范围小， 成本高，当遇到险情时，无法及时有效通知井下工作人员。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型提出一种传感器节点识别速度快，能够随时检测环境温度和有毒气体浓度，出现意外时及时通知井下工作人员的基于RFID和zigbee无线传感器网络的煤矿人员安全报警管理系统。

为达到上述目的，本实用新型所采用的具体技术方案如下：

一种基于RFID和zigbee无线传感器网络的煤矿人员安全报警管理系统，其特征在于：包括监控中心、矿井口终端设备、至少1个zigbee基站、至少2个传感器节点和至少一个人员节点；监控中心和矿井口终端设备通过无线方式交互信号，矿井口终端设备第三无线通讯模块的串口模块和zigbee基站的第四串口模块进行信号传输，zigbee基站的第四zigbee无线收发模块和传感器节点的第一zigbee无线收发模块进行无线信号传输，每个传感器节点的第一RFID模块和每个人员节点的第二RFID模块通过天线交互信号，每个传感器节点均带有第一温度传感器和气体传感器。

监控中心对井下情况进行实时采集控制，矿井口终端设备进行控制操作，并接收井下各个传感器节点传输的信号，传感器节点可以采集人员经过的情况，以及采集温度，气体的信号。有险情时，传感器节点迅速向人员节点进行信号传递，人员节点得到警告。矿井口终端设备第三无线通讯模块的串口模块和zigbee基站的第四串口模块进行信号传输，矿井口终端设备和zigbee基站的信号传输主要是用于操作和接受传感器节点采集到的信号，zigbee基站的第四zigbee无线收发模块在矿井下组成传感器节点信息汇集点，每个传感器节点的 第一RFID模块和每个人员节点的第二RFID模块通过天线交互信号，主要用于完成员工在每个传感器覆盖范围内的定位记录，报警信号传输，每个传感器节点上的第一温度传感器用于采集环境温度，气体传感器用于采集可燃和有害气体的含量。

更进一步的技术方案是所述人员节点包括第二微处理器，第二微处理器分别连有振动电机、第二存储器、第二RFID模块和第二降压模块。

振动电机用于发出振动警告，第二存储器用于储存数据资料，第二RFID模块用于和传感器节点、矿井口终端设备进行数据交换，第二降压模块为第二微处理器、振动电机、第二存储器和第二RFID模块提供电力供给。

更进一步的技术方案是所述人员节点设置在安全帽上，所述安全帽包括外壳和外壳内侧的防护层，所述第二RFID模块安装在安全帽的外壳的前部，所述第二微处理器、第二存储器和第二降压模块固设在控制块上，所述控制块安装在防护层中，防护层的内侧的后部还嵌有振动电机。

振动电机安装在安全帽内侧的后部上，佩戴安全帽后，振动电机直接和后脑接触，后脑对振动反应灵敏，能够及时感受到报警信号，在声光报警不起作用的时候，更快速的通知井下人员，人员节点的第二RFID模块和传感器节点之间能传输信号，进行签到，身份识别。人员节点设置在安全帽上不占地方，方便携带，不新增使用者的负担。第二RFID模块安装在安全帽的外壳的前部是为了使收发信息的信号更好，更方便。

更进一步的技术方案是所述安全帽外壳的前部上设有矿灯，安全帽本体外壳顶部设有电源，所述电源连接矿灯和控制块上的第二降压 模块。