一種適用于井下礦工的遠(yuǎn)程監(jiān)控安全保障系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種適用于井下礦工的遠(yuǎn)程監(jiān)控安全保障系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：由網(wǎng)關(guān)、定位節(jié)點、頭盔節(jié)點、腕表節(jié)點、路由節(jié)點和固定傳感器節(jié)點組成的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、井下以太網(wǎng)以及監(jiān)控中心；網(wǎng)關(guān)通過井下以太網(wǎng)與監(jiān)控中心通信；網(wǎng)關(guān)、定位節(jié)點、腕表節(jié)點、固定傳感器節(jié)點分別與路由節(jié)點無線通信；頭盔節(jié)點與腕表節(jié)點無線通信；頭盔節(jié)點包括人體體征傳感器、第一環(huán)境傳感器、音頻傳感器和包含礦工信息的RFID標(biāo)簽。采用本發(fā)明的技術(shù)方案可以對井下采礦礦工實時定位和識別，對工作現(xiàn)場監(jiān)測預(yù)警，對工作人員周圍環(huán)境和及其自身人體條件的檢測，實現(xiàn)工作人員與遠(yuǎn)程控制中心或其他工作人員進行語音、文本通信，接收自控制中心的指示，或小組成員信息的功能。
【專利說明】—種適用于井下礦工的遠(yuǎn)程監(jiān)控安全保障系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及監(jiān)控系統(tǒng)，尤其涉及一種適用于井下礦工的遠(yuǎn)程監(jiān)控安全保障系統(tǒng)。【背景技術(shù)】
[0002]目前，井下采礦礦工在工作期間越來越需要實時監(jiān)測，例如，人員的周圍環(huán)境條件，他們的健康和安全狀況，識別和跟蹤人員的位置，使有效的協(xié)調(diào)相鄰的小組成員之間的狀況。現(xiàn)在急切需要一種用于井下采礦礦工的遠(yuǎn)程監(jiān)控安全保障系統(tǒng)，可以實時的監(jiān)控井下采礦礦工的工作環(huán)境和工作狀態(tài)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明提供一種適用于井下礦工的遠(yuǎn)程監(jiān)控安全保障系統(tǒng)，可以對井下采礦礦工實時定位和識別，對工作現(xiàn)場監(jiān)測預(yù)警，對工作人員周圍環(huán)境和及其自身人體條件的檢測，實現(xiàn)工作人員與遠(yuǎn)程控制中心或其他工作人員進行語音、文本通信，接收自控制中心的指示，或小組成員信息的功能。
[0004]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
[0005]一種適用于井下礦工的遠(yuǎn)程監(jiān)控安全保障系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括:由網(wǎng)關(guān)、定位節(jié)點、頭盔節(jié)點、腕表節(jié)點、路由節(jié)點和固定傳感器節(jié)點組成的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、井下以太網(wǎng)以及監(jiān)控中心；網(wǎng)關(guān)通過井下以太網(wǎng)與監(jiān)控中心通信；網(wǎng)關(guān)、定位節(jié)點、腕表節(jié)點、固定傳感器節(jié)點分別與路由節(jié)點無線通信；頭盔節(jié)點包括人體體征傳感器、第一環(huán)境傳感器、音頻傳感器和包含礦工信息的RFID標(biāo)簽；每個礦工攜帶頭盔節(jié)點和腕表節(jié)點，每個礦工攜帶的頭盔節(jié)點只能和他攜帶的腕表節(jié)點進行無線通信，其中，
[0006]固定傳感器節(jié)點包括:第二環(huán)境傳感器，其用于采集礦井內(nèi)的環(huán)境傳感數(shù)據(jù)；當(dāng)環(huán)境傳感數(shù)據(jù)超過閾值時將報警信息發(fā)送給路由節(jié)點；
[0007]定位節(jié)點包括:RFID閱讀器；當(dāng)RFID標(biāo)簽進入到RFID閱讀器發(fā)出電磁波輻射范圍內(nèi)時，RFID閱讀器接收RFID標(biāo)簽反饋的接收信號強度指示值和礦工人員信息，將所述接收信號強度指示值、所述礦工人員信息和所述定位節(jié)點的位置數(shù)據(jù)發(fā)送給路由節(jié)點；
[0008]人體體征傳感器、第一環(huán)境傳感器、音頻傳感器，用于采集礦工人員的人體體征傳感數(shù)據(jù)、礦工人員周圍的環(huán)境傳感數(shù)據(jù)以及礦工人員的音頻數(shù)據(jù)，并將采集數(shù)據(jù)發(fā)送給腕表節(jié)點；
[0009]腕表節(jié)點，用于將所述采集數(shù)據(jù)發(fā)送給路由節(jié)點，將由監(jiān)控中心發(fā)送的控制數(shù)據(jù)、音頻數(shù)據(jù)發(fā)送給頭盔節(jié)點；
[0010]路由節(jié)點，用于將所述采集數(shù)據(jù)、所述報警信息、所述接收信號強度指示值、所述礦工人員信息和所述定位節(jié)點的位置數(shù)據(jù)發(fā)送給網(wǎng)關(guān)，以及將由監(jiān)控中心發(fā)送的控制數(shù)據(jù)發(fā)送給固定傳感器節(jié)點、定位節(jié)點以及腕表節(jié)點，將由監(jiān)控中心發(fā)送的音頻數(shù)據(jù)發(fā)送給腕表節(jié)點；
[0011]網(wǎng)關(guān)，用于通過井下以太網(wǎng)所述采集數(shù)據(jù)、所述報警信息、所述接收信號強度指示值、所述礦工人員信息和定位節(jié)點的位置數(shù)據(jù)發(fā)送給監(jiān)控中心，以及將由監(jiān)控中心發(fā)送的控制數(shù)據(jù)、音頻數(shù)據(jù)發(fā)送給路由節(jié)點；
[0012]監(jiān)控中心，將控制數(shù)據(jù)、音頻數(shù)據(jù)發(fā)送給網(wǎng)關(guān)，并且基于所述接收信號強度指示值、所述礦工人員信息和所述定位節(jié)點的位置數(shù)據(jù)實現(xiàn)井下礦工的人員識別定位。
[0013]一種適用于井下礦工的遠(yuǎn)程監(jiān)控安全保障系統(tǒng)，腕表節(jié)點包括:觸摸顯示器；將輸入的文本信息發(fā)送路由節(jié)點，再通過網(wǎng)關(guān)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，腕表節(jié)點通過路由節(jié)點和網(wǎng)關(guān)接收由監(jiān)控中心發(fā)送的文本信息，實現(xiàn)腕表節(jié)點與監(jiān)控中心雙向文本通信。
[0014]一種適用于井下礦工的遠(yuǎn)程監(jiān)控安全保障系統(tǒng)，頭盔節(jié)點包括:頭盔顯示器，用于通過腕表節(jié)點、路由節(jié)點以及網(wǎng)關(guān)接收來自由監(jiān)控中心發(fā)送的指示信息。
[0015]一種適用于井下礦工的遠(yuǎn)程監(jiān)控安全保障系統(tǒng)，人體體征傳感器為體溫傳感器、呼吸頻率傳感器、脈搏傳感器一種或幾種的任意組合。
[0016]—種適用于井下礦工的遠(yuǎn)程監(jiān)控安全保障系統(tǒng),第一環(huán)境傳感器和第二環(huán)境傳感器分別為周圍溫度傳感器、一氧化碳傳感器、濕度傳感器以及氣體傳感器一種或幾種的任意組合。
[0017]有益效果，可以對井下采礦礦工實時定位和識別，對工作現(xiàn)場監(jiān)測預(yù)警，對工作人員周圍環(huán)境和及其自身人體條件的檢測，實現(xiàn)工作人員與遠(yuǎn)程控制中心或其他工作人員無線通信，接收自控制中心的命令/指示，或小組成員信息的功能。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0019]圖1為本發(fā)明一種適用于井下礦工的遠(yuǎn)程監(jiān)控安全保障系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖?！揪唧w實施方式】
[0020]下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0021]如圖1所示，一種適用于井下礦工的遠(yuǎn)程監(jiān)控安全保障系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括:由網(wǎng)關(guān)、定位節(jié)點、頭藍(lán)節(jié)點、腕表節(jié)點、路由節(jié)點和固定傳感器節(jié)點組成的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、井下以太網(wǎng)以及監(jiān)控中心；無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議采用Zigbee無線標(biāo)準(zhǔn)，網(wǎng)關(guān)啟動后創(chuàng)建Zigbee協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，路由節(jié)點被布置在井下大巷或工作面上，構(gòu)成井下數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓歉删W(wǎng)絡(luò)；固定傳感器節(jié)點被靜態(tài)布置骨干網(wǎng)絡(luò)中；定位節(jié)點固定布置在井下大巷或工作面上；網(wǎng)關(guān)通過井下以太網(wǎng)與監(jiān)控中心通信；網(wǎng)關(guān)、定位節(jié)點、腕表節(jié)點、固定傳感器節(jié)點分別與路由節(jié)點無線通信；
[0022]頭盔節(jié)點包括人體體征傳感器、第一環(huán)境傳感器、音頻傳感器和包含礦工信息的RFID標(biāo)簽；每個礦工攜帶頭盔節(jié)點和腕表節(jié)點，每個礦工攜帶的頭盔節(jié)點只能和他攜帶的腕表節(jié)點進行無線通信，人體體征傳感器為體溫傳感器、呼吸頻率傳感器、脈搏傳感器一種或幾種的任意組合，第一環(huán)境傳感器為周圍溫度傳感器、一氧化碳傳感器、濕度傳感器以及氣體傳感器一種或幾種的任意組合；
[0023]固定傳感器節(jié)點包括:第二環(huán)境傳感器，其用于采集礦井內(nèi)的環(huán)境傳感數(shù)據(jù)；當(dāng)環(huán)境傳感數(shù)據(jù)超過閾值時將報警信息發(fā)送給路由節(jié)點；第二環(huán)境傳感器為周圍溫度傳感器、一氧化碳傳感器、濕度傳感器以及氣體傳感器一種或幾種的任意組合
[0024]定位節(jié)點包括:RFID閱讀器；當(dāng)RFID標(biāo)簽進入到RFID閱讀器發(fā)出電磁波輻射范圍內(nèi)時，RFID閱讀器接收RFID標(biāo)簽反饋的接收信號強度指示值和礦工人員信息，將所述接收信號強度指示值、所述礦工人員信息和所述定位節(jié)點的位置數(shù)據(jù)發(fā)送給路由節(jié)點；
[0025]人體體征傳感器、第一環(huán)境傳感器、音頻傳感器，用于采集礦工人員的人體體征傳感數(shù)據(jù)、礦工人員周圍的環(huán)境傳感數(shù)據(jù)以及礦工人員的音頻數(shù)據(jù)，并將采集數(shù)據(jù)發(fā)送給腕表節(jié)點；
[0026]腕表節(jié)點，用于將所述采集數(shù)據(jù)發(fā)送給路由節(jié)點，將由監(jiān)控中心發(fā)送的控制數(shù)據(jù)、音頻數(shù)據(jù)發(fā)送給頭盔節(jié)點；
[0027]路由節(jié)點，用于將所述采集數(shù)據(jù)、所述報警信息、所述接收信號強度指示值、所述礦工人員信息和所述定位節(jié)點的位置數(shù)據(jù)發(fā)送給網(wǎng)關(guān)，以及將由監(jiān)控中心發(fā)送的控制數(shù)據(jù)發(fā)送給固定傳感器節(jié)點、定位節(jié)點以及腕表節(jié)點，將由監(jiān)控中心發(fā)送的音頻數(shù)據(jù)發(fā)送給腕表節(jié)點；
[0028]網(wǎng)關(guān)，用于通過井下以太網(wǎng)所述采集數(shù)據(jù)、所述報警信息、所述接收信號強度指示值、所述礦工人員信息和定位節(jié)點的位置數(shù)據(jù)發(fā)送給監(jiān)控中心，以及將由監(jiān)控中心發(fā)送的控制數(shù)據(jù)、音頻數(shù)據(jù)發(fā)送給路由節(jié)點；
[0029]監(jiān)控中心，將控制數(shù)據(jù)、音頻數(shù)據(jù)發(fā)送給網(wǎng)關(guān)；并且基于所述接收信號強度指示值、所述礦工人員信息和所述定位節(jié)點的位置數(shù)據(jù)實現(xiàn)井下礦工的人員識別定位；首先定位節(jié)點的位置是已知的，當(dāng)只有一個定位節(jié)點收到移動射頻標(biāo)簽的信號時，這個定位節(jié)點的位置就是這個移動目標(biāo)的位置；當(dāng)有兩個定位節(jié)點同時收到某個移動射頻標(biāo)簽的信號時，利用某個定位節(jié)點接收到的移動射頻標(biāo)簽的信號強弱，決定該移動目標(biāo)距離這個定位節(jié)點遠(yuǎn)近，信號越強，則離開這個定位節(jié)點越近，根據(jù)兩個定位節(jié)點所接收到的該移動目標(biāo)信號強度指示值，計算井下礦工的具體位置。
[0030]一種適用于井下礦工的遠(yuǎn)程監(jiān)控安全保障系統(tǒng)，腕表節(jié)點包括:觸摸顯示器；將輸入的文本信息發(fā)送路由節(jié)點，再通過網(wǎng)關(guān)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，腕表節(jié)點通過路由節(jié)點和網(wǎng)關(guān)接收由監(jiān)控中心發(fā)送的文本信息，實現(xiàn)腕表節(jié)點與監(jiān)控中心雙向文本通信。
[0031]一種適用于井下礦工的遠(yuǎn)程監(jiān)控安全保障系統(tǒng)，頭盔節(jié)點包括:頭盔顯示器，用于通過腕表節(jié)點、路由節(jié)點以及網(wǎng)關(guān)接收來自由監(jiān)控中心發(fā)送的指示信息，如撤離。
[0032]本發(fā)明可以應(yīng)用于以下場景:
[0033]井下采礦工人的頭盔的傳感器測量，對工人工作地點或路徑的環(huán)境溫度和氣體水平進行實時報告，返回到控制中心，做進一步的分析與決策。
[0034]根據(jù)井下采礦工人工作環(huán)境的氣體濃度變化，控制中心對工人發(fā)出撤離礦井的指令，地下采礦工人們通過頭盔顯示器接受指令。
[0035]控制中心根據(jù)工人他/她的頭盔體溫或脈沖讀取傳感器的數(shù)據(jù)，發(fā)出指令給他/她是否撤離。
[0036]綜上所述，可以對井下采礦礦工實時定位和識別，對工作現(xiàn)場監(jiān)測預(yù)警，對工作人員周圍環(huán)境和及其自身人體條件的檢測，實現(xiàn)工作人員與遠(yuǎn)程控制中心或其他工作人員進行語音、文本通信，接收自控制中心的指示，或小組成員信息的功能。
[0037]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種適用于井下礦工的遠(yuǎn)程監(jiān)控安全保障系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括:由網(wǎng)關(guān)、定位節(jié)點、頭藍(lán)節(jié)點、腕表節(jié)點、路由節(jié)點和固定傳感器節(jié)點組成的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、井下以太網(wǎng)以及監(jiān)控中心；網(wǎng)關(guān)通過井下以太網(wǎng)與監(jiān)控中心通信；網(wǎng)關(guān)、定位節(jié)點、腕表節(jié)點、固定傳感器節(jié)點分別與路由節(jié)點無線通信；頭盔節(jié)點包括人體體征傳感器、第一環(huán)境傳感器、音頻傳感器和包含礦工信息的RFID標(biāo)簽；每個礦工攜帶頭盔節(jié)點和腕表節(jié)點，每個礦工攜帶的頭盔節(jié)點只能和他攜帶的腕表節(jié)點進行無線通信，其中， 固定傳感器節(jié)點包括:第二環(huán)境傳感器，其用于采集礦井內(nèi)的環(huán)境傳感數(shù)據(jù)；當(dāng)環(huán)境傳感數(shù)據(jù)超過閾值時將報警信息發(fā)送給路出節(jié)點； 定位節(jié)點包括=RFID閱讀器；當(dāng)RFID標(biāo)簽進入到RFID閱讀器發(fā)出電磁波輻射范圍內(nèi)時，RFID閱讀器接收RFID標(biāo)簽反饋的接收信號強度指示值和礦工人員信息，將所述接收信號強度指示值、所述礦工人員信息和所述定位節(jié)點的位置數(shù)據(jù)發(fā)送給路由節(jié)點； 人體體征傳感器、第一環(huán)境傳感器、音頻傳感器，用于采集礦工人員的人體體征傳感數(shù)據(jù)、礦工人員周圍的環(huán)境傳感數(shù)據(jù)以及礦工人員的音頻數(shù)據(jù)，并將采集數(shù)據(jù)發(fā)送給腕表節(jié)占.腕表節(jié)點，用于將所述采集數(shù)據(jù)發(fā)送給路由節(jié)點，將由監(jiān)控中心發(fā)送的控制數(shù)據(jù)、音頻數(shù)據(jù)發(fā)送給頭盔節(jié)點； 路由節(jié)點，用于將所述采集數(shù)據(jù)、所述報警信息、所述接收信號強度指示值、所述礦工人員信息和所述定位節(jié)點的位置數(shù)據(jù)發(fā)送給網(wǎng)關(guān)，以及將由監(jiān)控中心發(fā)送的控制數(shù)據(jù)發(fā)送給固定傳感器節(jié)點、定位節(jié)點以及腕表節(jié)點，將由監(jiān)控中心發(fā)送的音頻數(shù)據(jù)發(fā)送給腕表節(jié)占.網(wǎng)關(guān)，用于通過井下以太網(wǎng)所述采集數(shù)據(jù)、所述報警信息、所述接收信號強度指示值、所述礦工人員信息和定位節(jié)點的位置數(shù)據(jù)發(fā)送給監(jiān)控中心，以及將由監(jiān)控中心發(fā)送的控制數(shù)據(jù)、音頻數(shù)據(jù)發(fā)送給路由節(jié)點； 監(jiān)控中心，將控制數(shù)據(jù)、音頻數(shù)據(jù)發(fā)送給網(wǎng)關(guān)，并且基于所述接收信號強度指示值、所述礦工人員信息和所述定位節(jié)點的位置數(shù)據(jù)實現(xiàn)井下礦工的人員識別定位。
2.如權(quán)利要求1所述的一種適用于井下礦工的遠(yuǎn)程監(jiān)控安全保障系統(tǒng)，其特征在于，腕表節(jié)點包括:觸摸顯示器；將輸入的文本信息發(fā)送路由節(jié)點，再通過網(wǎng)關(guān)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，腕表節(jié)點通過路由節(jié)點和網(wǎng)關(guān)接收由監(jiān)控中心發(fā)送的文本信息，實現(xiàn)腕表節(jié)點與監(jiān)控中心雙向文本通信。
3.如權(quán)利要求1所述的一種適用于井下礦工的遠(yuǎn)程監(jiān)控安全保障系統(tǒng)，其特征在于，頭盔節(jié)點包括:頭盔顯示器，用于通過腕表節(jié)點、路由節(jié)點以及網(wǎng)關(guān)接收來自由監(jiān)控中心發(fā)送的指示信息。
4.如權(quán)利要求1所述的一種適用于井下礦工的遠(yuǎn)程監(jiān)控安全保障系統(tǒng)，其特征在于，人體體征傳感器為體溫傳感器、呼吸頻率傳感器、脈搏傳感器一種或幾種的任意組合。
5.如權(quán)利要求1所述的一種適用于井下礦工的遠(yuǎn)程監(jiān)控安全保障系統(tǒng)，其特征在于，第一環(huán)境傳感器和第二環(huán)境傳感器分別為周圍溫度傳感器、一氧化碳傳感器、濕度傳感器以及氣體傳感器一種或幾種的任意組合。
【文檔編號】G08C17/02GK103841163SQ201210487662
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2012年11月27日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月27日
【發(fā)明者】李衛(wèi)東 申請人:艾沃瑞克（北京）科技有限公司