一種煤礦井下智能個(gè)人安全系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種煤礦井下智能個(gè)人安全系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著國家對安全生產(chǎn)重視程度的日益提高，煤礦安全生產(chǎn)裝備將具有更加廣泛的市場需求。據(jù)市場調(diào)研，市面上用于井下個(gè)人安全信息采集與分析的平臺少之又少。目前，市面上大量存在的井下人員定位系統(tǒng)具有功能單一、信息量小、數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確等缺陷。本系統(tǒng)除具備目前井下安全系統(tǒng)的所有功能外，還能提供多種非正常狀態(tài)下所需要的生命體征狀態(tài)、井下環(huán)境等信息資源，以及多種可靠而靈活的數(shù)據(jù)通信方式，從而可以為安全生產(chǎn)提供決策支持。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型為了解決上述問題，提出了一種煤礦井下智能個(gè)人安全系統(tǒng)，本系統(tǒng)利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、智能傳感與模式識別技術(shù)，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)對救援人員所處的環(huán)境參數(shù)進(jìn)行檢測還能夠?qū)仍藛T的身體狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測，從而保證救援人員在整個(gè)救援過程的人身安全。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案:
[0005]一種煤礦井下智能個(gè)人安全系統(tǒng)，包括人體生命狀態(tài)的檢測與識別單元、煤礦井下實(shí)時(shí)環(huán)境參數(shù)采集與分析單元、非實(shí)時(shí)語音通信單元和井下通信單元，其中:
[0006]所述人體生命狀態(tài)的檢測與識別單元，用于實(shí)現(xiàn)對人體體溫、心率和呼吸的實(shí)時(shí)檢測，將采集到的數(shù)據(jù)傳輸給微控制器；
[0007]所述煤礦井下實(shí)時(shí)環(huán)境參數(shù)采集與分析單元，用于實(shí)時(shí)采集救援和遇險(xiǎn)人員所在環(huán)境的CO、014和O 2參數(shù)，將其傳輸給微控制器；
[0008]所述非實(shí)時(shí)語音通信單元，用于實(shí)現(xiàn)緊急情況下井上指揮人員和井下被困人員的語音通信，通過無線傳感自組網(wǎng)來傳輸語音通訊信號；
[0009]所述井下通信單元，基于Mesh搭建具有雙冗余特征的井下通信系統(tǒng)，利用井下已有的以太網(wǎng)，在井下每隔設(shè)定距離掛設(shè)一個(gè)具備橋接功能的無線基站；
[0010]所述微控制器通過井下通信單元將采集到的數(shù)據(jù)傳送到井上控制臺進(jìn)行數(shù)據(jù)顯示和備份。
[0011]所述人體生命狀態(tài)的檢測與識別單元基于藍(lán)牙4.0搭建無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，包括呼吸信息采集模塊、心率采集模塊和溫度傳感器，實(shí)現(xiàn)對呼吸、心率和人體體溫的實(shí)時(shí)檢測；其中體溫和呼吸數(shù)據(jù)的采集共用一個(gè)藍(lán)牙模塊，心率采集模塊放置到胸部進(jìn)行心率信號的采集，溫度傳感器采集人體體溫。
[0012]所述呼吸信息采集模塊放置到救援人員的呼吸機(jī)內(nèi)檢測壓力的變化，得出每分鐘呼吸的次數(shù)和呼吸的強(qiáng)度；采集的信息都傳給微控制器搭建的控制中心，微控制器應(yīng)用Zigbee搭建的雙冗余井下通信系統(tǒng)將采集到的數(shù)據(jù)傳送到井上控制臺進(jìn)行數(shù)據(jù)顯示和備份。
[0013]所述呼吸信息采集模塊放置到救援人員的呼吸機(jī)內(nèi)檢測壓力的變化，得出每分鐘呼吸的次數(shù)和呼吸的強(qiáng)度；采集的信息都傳給微控制器搭建的控制中心，微控制器應(yīng)用Zigbee組成具備橋接功能的無線基站，配合井下已有的以太網(wǎng)搭建基于Mesh的雙冗余井下通信系統(tǒng)，將采集到的數(shù)據(jù)傳送到井上控制臺進(jìn)行數(shù)據(jù)顯示和備份。
[0014]所述煤礦井下實(shí)時(shí)環(huán)境參數(shù)采集與分析單元是應(yīng)用微控制器實(shí)時(shí)采集救援和遇險(xiǎn)人員所在環(huán)境的CO、014和O 2參數(shù)，采集到的信息給微控制器通過Zigbee搭建的雙冗余井下通信系統(tǒng)發(fā)送到井上的監(jiān)控系統(tǒng)。
[0015]所述非實(shí)時(shí)語音通信單元，實(shí)現(xiàn)緊急情況下井上指揮人員和井下被困人員的語音通信；選擇通過無線傳感自組網(wǎng)來傳輸語音通訊信號，通過微型麥克和耳機(jī)對人員的語音信息進(jìn)行采集，然后將信息壓縮打包，通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)與外界進(jìn)行非實(shí)時(shí)的通信。
[0016]所述非實(shí)時(shí)語音通信單元設(shè)置有人工報(bào)警按鈕，以備特殊情況下井下工作人員向指揮中心手動報(bào)警。
[0017]所述井下通信單元，在井下每隔一段距離掛設(shè)一個(gè)具備橋接功能的無線基站，每個(gè)無線基站負(fù)責(zé)接收該基站臨近區(qū)域的可穿戴個(gè)人信息平臺采集到的環(huán)境信息和礦工的生命體征信息，然后通過有線鏈路發(fā)送給地面信息系統(tǒng)。
[0018]所述井下通信單元，當(dāng)局部的有線網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障或者被破壞時(shí)，被破壞處的無線基站可以自動偵測到有線鏈路發(fā)生故障，并自動切換到無線發(fā)送工作模式，通過無線冗余網(wǎng)絡(luò)與最近的無線基站采取無線方式通信；未被破壞的有線鏈路處仍采取有線通信的方式。
[0019]本實(shí)用新型的有益效果為:
[0020](I)本實(shí)用新型能實(shí)現(xiàn)井下救援和工作人員身體生命狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測，并且數(shù)據(jù)發(fā)送到井上操作臺，井上專業(yè)人員能夠?qū)ぷ魅藛T的健康狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)的識別，能夠保證工作人員在救援和工作過程中的健康；
[0021](2)能夠?qū)崿F(xiàn)對環(huán)境的關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行必要的采集，并對當(dāng)前的危險(xiǎn)度進(jìn)行分析、評估及預(yù)警；
[0022](3)本實(shí)用新型還能實(shí)現(xiàn)當(dāng)局部的有線網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障或者被破壞時(shí)，系統(tǒng)仍可以通過無線的方式將人體生命狀態(tài)參數(shù)和環(huán)境參數(shù)發(fā)送到井上操作臺。
【附圖說明】
[0023]圖1是井下智能安全系統(tǒng)功能示意圖；
[0024]圖2是環(huán)境參數(shù)采集模塊框圖；
[0025]圖3是非實(shí)時(shí)語音通信系統(tǒng)框圖；
[0026]圖4是個(gè)人安全系統(tǒng)整體框圖。
【具體實(shí)施方式】
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[0027]下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。
[0028]圖1給出了本實(shí)用新型的井下智能安全系統(tǒng)功能示意圖。本實(shí)用新型利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、智能傳感與模式識別技術(shù)開發(fā)煤礦井下智能個(gè)人可穿戴安全系統(tǒng)。該系統(tǒng)由三部分構(gòu)成:可穿戴個(gè)人信息采集裝置、具有雙冗余特征的井下通信系統(tǒng)和個(gè)人信息處理中心?？纱┐鱾€(gè)人信息采集裝置，主要用于井下人員生命體征參數(shù)、運(yùn)動狀態(tài)等相關(guān)信息和C0，CH4，02等環(huán)境參數(shù)的采集與處理，并提供緊急情況下的非實(shí)時(shí)語音通信。該系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，其中呼吸傳感器、心電信號傳感器、環(huán)境參數(shù)傳感器等可以作為選配模塊。雙冗余特征的井下通信系統(tǒng)是在井下以太網(wǎng)為主干的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)基礎(chǔ)上，基于異質(zhì)網(wǎng)元物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)模型構(gòu)建支持異元異構(gòu)數(shù)據(jù)協(xié)議的開放式物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，通過智能網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)偵測實(shí)現(xiàn)緊急情況下有線、無線方式的智能切換與混合網(wǎng)絡(luò)鏈路的重建。個(gè)人信息處理中心對可穿戴個(gè)人信息裝置采集的信息進(jìn)行分析、處理和存儲，必要的時(shí)候進(jìn)行報(bào)警提醒。
[0029]圖2給出了環(huán)境參數(shù)采集模塊框圖。目前，井下氣體環(huán)境的分布式采集與報(bào)警系統(tǒng)已經(jīng)相對成熟，一般通過在井下相應(yīng)位置安裝固定式檢測裝置和人工巡檢的方式來實(shí)現(xiàn)井下環(huán)境的參數(shù)采集。然而一旦發(fā)生緊急情況，固定式檢測設(shè)備往往由于井下斷電，或由于破壞導(dǎo)致系統(tǒng)失效，人工巡檢也難以進(jìn)行。此時(shí)對于井下遇險(xiǎn)人員來說，能夠?qū)Νh(huán)境的關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)