[发明专利]基于加速度的矿井下灾害报警系统

说明书

本发明提供了一种基于加速度的矿井下灾害报警系统，煤炭行业易发生各种灾害事故，目前多采用各类传感器进行灾害预警及报警，易发生误报和漏报。所述报警系统根据井下灾害发生时现场工作人员行为会发生异常变化的特点,通过加速度数据实时监测井下工作人员的异常行为变化情况，并实时监测相关区域的现场环境数据，当工作人员的异常行为变化满足设定条件时，结合环境数据发出灾害报警。所述报警系统可快速准确地判断井下灾害，减少煤炭生产过程中的人员伤亡。

技术领域

本发明涉及一种基于加速度的矿井下灾害报警系统，该系统涉及矿井无线通信、监控、监视、人员与设备定位技术等领域。

背景技术

煤炭行业是高危行业，易发生包括瓦斯、水灾、火灾、顶板、煤尘等灾害事故，目前多采用各类传感器进行灾害预警及报警，煤与瓦斯突出采用甲烷和风向传感器、水灾采用水浸和水位等传感器，火灾采用温度和烟雾等传感器，顶板灾害采用压力等传感器，传感器的报警方法受传感器种类和灵敏度等因素限制，易发生误报和漏报，并且这些报警系统及设备只能对单一的灾害进行报警，无法满足矿井灾害处理和应急救援的要求。因此，需要新型的具有实时性强、准确性高、可对多种灾害进行报警的井下灾害报警系统。

在灾害发生时，灾害的破坏力直接会危及灾害现场附近的工作人员的生命安全，一定会引起这些人员活动的异常变化。本发明根据这个原理提出一种新型的井下灾害报警系统。

发明内容

本发明提供了一种基于加速度的矿井下灾害报警系统，矿井下人员携带至少一种采集三轴加速度数据的具有无线通信功能的便携装置；系统监测至少一个人员的三轴加速度数据；系统通过三轴加速度数据监测人员的异常行为；当系统监测到人员的异常行为的持续时间超过设定阈值，则判定该人员为异常行为人，当异常行为人数量超过设定阈值，则发出井下灾害报警；所述异常行为包括姿态异常和活动异常；所述姿态异常包括躺卧；所述活动异常包括奔跑；所述人员的异常行为判定条件包括：

(1)在单位时间内至少有一轴的加速度数据变化频率高于设定阈值；

(2)至少有一轴的加速度数据变化幅度高于设定阈值；

(3)各轴加速度数据之间差值满足设定条件；

(4)各轴加速度数据之间关系的变化满足设定条件。

2.所述报警系统进一步包括：所述便携装置包括用于定位的定位装置；所述定位装置包括监测绝对位置的装置和监测相对位置的装置；所述定位装置包括三维定位装置、二维定位装置、一维定位装置；所述定位装置包括超声波测距定位装置、激光测距定位装置、红外测距定位装置、电磁波定位装置、图像识别定位装置。

3.所述报警系统进一步包括：所述便携装置包括一种或多种环境监测传感器；所述环境监测传感器包括：气压传感器、声音传感器、振动传感器、图像采集设备、一种或多种气体浓度传感器、一种或多种光传感器、温度传感器、湿度传感器；所述气体浓度传感器包括甲烷浓度传感器、氧气浓度传感器、一氧化碳浓度传感器、二氧化碳浓度传感器；所述光传感器包括红外线传感器、紫外线传感器、可见光传感器。

4.所述报警系统进一步包括：系统包括固定式环境监测传感器；所述固定式环境监测传感器包括：气压传感器、声音传感器、振动传感器、一种或多种气体浓度传感器、一种或多种光传感器、温度传感器、湿度传感器、风速传感器、风向传感器；所述气体浓度传感器包括甲烷浓度传感器、氧气浓度传感器、一氧化碳浓度传感器、二氧化碳浓度传感器；所述光传感器包括红外线传感器、紫外线传感器、可见光传感器。

5.所述报警系统进一步包括：系统根据环境监测数据进一步确认是否发生灾害；系统根据环境监测数据判定井下灾害类型；所述灾害类型包括煤与瓦斯突出、冲击地压、顶板冒落、爆炸、火灾、水灾。