一種可穿戴式礦工生理及礦井環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于礦井安全監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體來(lái)說(shuō)為一種可穿戴式礦工生理及礦井環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]煤炭作為我國(guó)的主要能源之一，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展中起著重要的作用，然而煤礦在開采的過(guò)程中容易發(fā)生安全事故，一旦事故形成，就會(huì)造成資源重大損失，甚至危害礦工的生命安全。近年來(lái)，我國(guó)煤礦安全生產(chǎn)工作取得了很大成就，但礦井坍塌和爆炸造成人員傷亡的事故時(shí)有發(fā)生，建立完善的礦井監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是非常有必要的。
[0003]目前，對(duì)礦井的安全監(jiān)測(cè)大部分停留在對(duì)礦井環(huán)境參數(shù)的監(jiān)測(cè)上，而且是以有線形式的，線路鋪設(shè)和傳感器信息采集不方便，且成本和功耗比較大。隨著無(wú)線技術(shù)的發(fā)展和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的興起，基于IEEE802.15.4協(xié)議研制開發(fā)的ZigBee無(wú)線通訊技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用。ZigBee可工作與2.4GHz頻段，傳輸距離達(dá)百米，ZigBee網(wǎng)絡(luò)具有低功耗、低成本、傳輸速度快及可自組網(wǎng)的特點(diǎn)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]為解決上述問(wèn)題，本實(shí)用新型的目的在于提供一種無(wú)線傳輸、功能齊全、低功耗的可穿戴式礦工生理及礦井環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采取的技術(shù)方案為:一種可穿戴式礦工生理及礦井環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括礦井環(huán)境數(shù)據(jù)采集終端、可穿戴式手環(huán)及監(jiān)控中心，其中所述環(huán)境數(shù)據(jù)采集終端通過(guò)ZigBee網(wǎng)絡(luò)與可穿戴式手環(huán)及監(jiān)控中心無(wú)線通信，其所述可穿戴式手環(huán)通過(guò)ZigBee網(wǎng)絡(luò)與監(jiān)控中心無(wú)線通信。
[0006]所述礦井環(huán)境數(shù)據(jù)采集終端包括瓦斯?jié)舛葌鞲衅鞴?jié)點(diǎn)、溫濕度傳感器節(jié)點(diǎn)、風(fēng)速傳感器節(jié)點(diǎn)、煙霧傳感器節(jié)點(diǎn)、滑坡位移傳感器節(jié)點(diǎn)以及煤塵傳感器節(jié)點(diǎn)。
[0007]所述可穿戴式手環(huán)由處理器模塊、ZigBee模塊、溫度傳感器、心率傳感器、三軸加速度傳感器、報(bào)警模塊、LCD模塊以及電源模塊組成。
[0008]所述傳感器節(jié)點(diǎn)由ZigBee CC2530模塊、傳感器及電源模塊組成。
[0009]所述ZigBee網(wǎng)絡(luò)按照樹形網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)組網(wǎng)。
[0010]本實(shí)用新型所述的可穿戴式礦工生理及礦井環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，集礦井環(huán)境參數(shù)監(jiān)測(cè)、礦工生理監(jiān)測(cè)、礦工定位及報(bào)警功能于一體，將礦工生理監(jiān)測(cè)及礦井環(huán)境參數(shù)監(jiān)測(cè)相結(jié)合，利用ZigBee網(wǎng)絡(luò)低功耗、低成本、傳輸速度快及可自組網(wǎng)的特點(diǎn)，對(duì)礦井安全進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)，其中對(duì)礦井環(huán)境參數(shù)的監(jiān)測(cè)能幫助礦工實(shí)時(shí)了解礦井環(huán)境，預(yù)防事故的發(fā)生，對(duì)礦工生理監(jiān)測(cè)能獲取事故發(fā)生后礦工的生理狀況和位置信息，從而為決策者提供有效信息，降低事故傷亡損失。
【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1為本實(shí)用新型的系統(tǒng)總體框圖。
[0012]圖2為本實(shí)用新型的系統(tǒng)示意圖。
[0013]圖3為本實(shí)用新型的傳感器節(jié)點(diǎn)框圖
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型系統(tǒng)的組成和功能進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0015]請(qǐng)參閱說(shuō)明書附圖1所示，一種可穿戴式礦工生理及礦井環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其包括礦井環(huán)境數(shù)據(jù)采集終端、可穿戴式手環(huán)及監(jiān)控中心，其中所述環(huán)境數(shù)據(jù)采集終端通過(guò)ZigBee網(wǎng)絡(luò)與可穿戴式手環(huán)及監(jiān)控中心無(wú)線通信，其所述可穿戴式手環(huán)通過(guò)ZigBee網(wǎng)絡(luò)與監(jiān)控中心無(wú)線通信。
[0016]【具體實(shí)施方式】:所述礦井環(huán)境數(shù)據(jù)采集終端包括瓦斯?jié)舛葌鞲衅鞴?jié)點(diǎn)、溫濕度傳感器節(jié)點(diǎn)、風(fēng)速傳感器節(jié)點(diǎn)、煙霧傳感器節(jié)點(diǎn)、滑坡位移傳感器節(jié)點(diǎn)以及煤塵傳感器節(jié)點(diǎn)。
[0017]所述可穿戴式手環(huán)由處理器模塊、ZigBee模塊、溫度傳感器、心率傳感器、三軸加速度傳感器、報(bào)警模塊、IXD模塊以及電源模塊組成；所述ZigBee模塊、溫度傳感器、心率傳感器、三軸加速度傳感器、報(bào)警模塊、LCD模塊以及電源模塊均與處理器模塊相連。
[0018]所述ZigBee網(wǎng)絡(luò)按照樹形網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)組網(wǎng)。
[0019]如圖2所示，傳感器節(jié)點(diǎn)根據(jù)實(shí)際情況分布在礦井內(nèi)壁，礦工穿戴手環(huán)在礦井內(nèi)作業(yè)，PC上位機(jī)作為監(jiān)控中心位于礦井上；傳感器節(jié)點(diǎn)作為采集終端，可穿戴式手環(huán)作為路由器節(jié)點(diǎn)，與ZigBee協(xié)調(diào)器形成樹形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)通信。
[0020]如圖3所示，所述傳感器節(jié)點(diǎn)由ZigBee CC2530模塊、傳感器及電源模塊組成；所述傳感器及電源模塊均與ZigBee CC2530模塊相連。
[0021]本實(shí)用新型的可穿戴式礦工生理及礦井環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)工作原理如下:所述礦井環(huán)境數(shù)據(jù)采集終端通過(guò)瓦斯?jié)舛葌鞲衅鞴?jié)點(diǎn)、溫濕度傳感器節(jié)點(diǎn)、風(fēng)速傳感器節(jié)點(diǎn)、煙霧傳感器節(jié)點(diǎn)、滑坡位移傳感器節(jié)點(diǎn)以及煤塵傳感器節(jié)點(diǎn)采集各種礦井環(huán)境參數(shù)，經(jīng)過(guò)預(yù)處理后通過(guò)ZigBee網(wǎng)絡(luò)傳輸給可穿戴式手環(huán)和監(jiān)控中心，并在可穿戴式手環(huán)IXD模塊和監(jiān)控中心PC上位機(jī)顯示出來(lái)，超過(guò)所設(shè)閾值并報(bào)警，有助于井下礦工和井上決策者實(shí)時(shí)了解礦井環(huán)境，為安全作業(yè)提供保障；可穿戴式手環(huán)通過(guò)溫度傳感器、心率傳感器及三軸加速度傳感器采集礦工生理信息，經(jīng)過(guò)預(yù)處理后顯示在手環(huán)的IXD上，并通過(guò)ZigBee網(wǎng)路傳輸給監(jiān)控中心，供決策者實(shí)時(shí)了解礦工生理狀態(tài)；所述可穿戴式手環(huán)在事故發(fā)生后的作用尤其突出，為求援人員提供礦工生理信息的同時(shí)，其所包括的ZigBee模塊還能實(shí)行礦工定位，為順利求援提供可靠保障，從而降低事故傷亡損失。
[0022]以上所述為本實(shí)用新型的實(shí)施例，本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員容易理解，不能限定本實(shí)用新型實(shí)施的范圍，凡是在本實(shí)用新型申請(qǐng)專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)仍屬于本實(shí)用新型的覆蓋范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種可穿戴式礦工生理及礦井環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:包括礦井環(huán)境數(shù)據(jù)采集終端、可穿戴式手環(huán)及監(jiān)控中心，其中所述環(huán)境數(shù)據(jù)采集終端通過(guò)ZigBee網(wǎng)絡(luò)與可穿戴式手環(huán)及監(jiān)控中心無(wú)線通信，其所述可穿戴式手環(huán)通過(guò)ZigBee網(wǎng)絡(luò)與監(jiān)控中心無(wú)線通信。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可穿戴式礦工生理及礦井環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述礦井環(huán)境數(shù)據(jù)采集終端包括瓦斯?jié)舛葌鞲衅鞴?jié)點(diǎn)、溫濕度傳感器節(jié)點(diǎn)、風(fēng)速傳感器節(jié)點(diǎn)、煙霧傳感器節(jié)點(diǎn)、滑坡位移傳感器節(jié)點(diǎn)以及煤塵傳感器節(jié)點(diǎn)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可穿戴式礦工生理及礦井環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述可穿戴式手環(huán)由處理器模塊、ZigBee模塊、溫度傳感器、心率傳感器、三軸加速度傳感器、報(bào)警模塊、LCD模塊以及電源模塊組成。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的可穿戴式礦工生理及礦井環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述傳感器節(jié)點(diǎn)由ZigBee CC2530模塊、傳感器及電源模塊組成。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可穿戴式礦工生理及礦井環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述ZigBee網(wǎng)絡(luò)按照樹形網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)組網(wǎng)。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種可穿戴式礦工生理及礦井環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其中包括礦井環(huán)境數(shù)據(jù)采集終端、可穿戴式手環(huán)及監(jiān)控中心；其所述礦井環(huán)境數(shù)據(jù)采集終端采集礦井環(huán)境參數(shù)，通過(guò)ZigBee網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)的傳輸給可穿戴式手環(huán)和監(jiān)控中心；其所述可穿戴式手環(huán)采集礦工生理信息和姿態(tài)信息，實(shí)時(shí)的顯示在手環(huán)的LCD上，并通過(guò)ZigBee網(wǎng)絡(luò)傳輸給監(jiān)控中心；可穿戴式手環(huán)中的ZigBee模塊能實(shí)現(xiàn)礦工的定位，報(bào)警模塊能實(shí)現(xiàn)對(duì)礦工生理信息和礦井環(huán)境參數(shù)的預(yù)警。本實(shí)用新型利用ZigBee網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，使得礦井下環(huán)境和礦工安全得到有效監(jiān)控，為礦井安全作業(yè)提供可靠保障。本系統(tǒng)功能齊全、可拓展性良好并可以實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)式監(jiān)測(cè)。
【IPC分類】G01D21/02, A61B5/0205, E21F17/18
【公開號(hào)】CN204703962
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520361861
【發(fā)明人】吳希軍, 杜德琴, 趙彥鵬, 孫夢(mèng)菲
【申請(qǐng)人】燕山大學(xué)
【公開日】2015年10月14日
【申請(qǐng)日】2015年5月29日