[发明专利]无线井下矿工定位及施工区域环境安全智能监测系统

说明书

技术领域

本发明属于矿山安全、无线智能安全监测与定位领域，具体涉及一种无线井下矿工定位及施工区域环境安全智能监测系统。

背景技术

目前，国家对矿业生产的安全问题十分重视，要求所有施工区域必须安装井下人员管理及安全监测系统，可在地表监控中心监控井下人员的数量与位置、环境参数安全等。为了达到这一目的，在一般的施工区域生产过程中井下人员都配有井下人员标识卡，人员标识卡通过井下巷道口的中继基站发送信息到地面控制中心，地面控制中心根据人员标识卡发送来的信息记录矿工在施工区域下的行动路线以及所在方位，方便了矿山在生产过程中对井下人员的管理。但是，矿山生产属于高危险的行业，矿山井下环境恶劣灾难不可避免，在发生井下灾难时由于现有的技术条件对于井下人员的救助效率不高，当发生矿难时人员标识卡不能准确定位井下被困人员的位置，更无法分辨出存活的矿工与否，因此地面人员施救方案制定针对性不强，容易将宝贵的救援时间浪费掉，矿山灾难的后果进一步扩大。为此，本发明公开一种新型井下无线人员定位监测装置，佩戴在井下矿工的手腕上，通过采集人体脉搏、体温信息转化成数字信号后通过中继节点发送到地面控制中心，进行矿工位置定位与生命体征监测。矿难发生时，本发明可以给出具有生命体征信息的被困井下矿工的具体位置，以便能够及时采取针对性的救援措施，确保第一时间先施救井下幸存矿工，减少人员伤亡损失。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种能够准确的无线定位井下矿工的位置，实时监测环境状态并且可以在发生矿难后检测生命体征是否存在的一种新型施工区域人员定位装置。

本发明提供一种无线井下矿工定位及施工区域环境安全智能监测系统，包括：综合处理服务器、通信基站、智能手表节点、定位与监测节点、风速传感器节点和压力传感器节点；所述综合处理服务器设于地面监控中心内与所述设于井下的通信基站通过通信线缆连接并通信；所述通信基站与智能手表节点、定位与监测节点、风速传感器节点和压力传感器节点通过无线连接构成无线网格网，并按照无线传感模块网络路由算法通信传输；

所述智能手表节点包括：手表节点处理模块、手表节点无线收发模块及手表节点电源模块；所述定位与监测节点包括：定位与监测处理模块、定位与监测存储模块、定位与监测无线收发模块及定位与监测电源模块；所述风速传感器节点包括：风速节点处理模块、风速节点存储模块、风速监测传感模块、风速节点无线收发模块及风速节点电源模块；所述压力传感器节点包括：压力节点处理模块、压力节点存储模块、压力监测传感模块、压力节点无线收发模块及压力节点电源模块；

所述定位与监测节点固定设于矿山内，所述定位与监测存储模块内存储有与所述定位与监测节点安装位置一致的定位编码信息；通过所述定位与监测无线收发模块向其周围的所述智能手表节点发送其定位编码信息，智能手表节点以接收到的最强信号的定位编码信息来定位自身位置，并发送回复信号；

所述压力传感器节点设于施工区域支撑柱及各受力点上，所述压力节点存储模块内存储有与所述压力传感器节点安装位置一致的压力节点编码信息；通过所述压力节点无线收发模块将所述压力节点编码信息及压力信号传输至所述通信基站和其周围的智能手表节点，当压力超过安全阈值时，地面监控中心与井下矿工手上的智能手表节点均会及时自动报警，实现压力点压力监测及预警；

所述风速传感器节点固定设于矿山内，所述风速节点存储模块内存储有与所述风速传感器节点安装位置一致的风速节点编码信息；通过所述风速节点无线收发模块将所述风速节点编码信息及风速信号传输至所述通信基站和其周围的所述智能手表节点，当风速小于安全阈值时，地面监控中心与井下矿工手上的所述智能手表节点均会及时自动报警，实现风速点风速监测及预警；

所述智能手表节点由矿工佩戴，所述智能手表节点通过所述手表节点无线收发模块实时接收各个所述定位与监测节点、风速传感器节点和压力传感器节点发送的定位编码信息信号、压力节点编码信息及压力信号和风速节点编码信息及风速信号，通过所述手表节点处理模块处理得到当前位置信息、压力和风速信息，并根据无线传感模块网络路由算法经所述通信基站上传给所述综合处理服务器。