一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的礦山安全監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于安全定位領(lǐng)域，具體涉及一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的礦山安全監(jiān)控系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]煤炭作為一種基礎(chǔ)能源和原料資源，有著“工業(yè)糧食”之稱，對現(xiàn)代工業(yè)發(fā)揮著重要作用，支撐著世界現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)與社會的高速發(fā)展。同時也帶來了高發(fā)的煤礦災(zāi)害。地下煤礦的安全開采是煤炭產(chǎn)業(yè)健康有序發(fā)展的重要保證，根據(jù)礦山儲層的位置深度和地質(zhì)結(jié)構(gòu)等因素，有露天開采、地下開采和露天地下聯(lián)合開采三種開采方式。由于煤炭資源特殊的地下開采環(huán)境，開采過程中井巷圍巖的工程力學(xué)結(jié)構(gòu)、水文、地壓、氣體等參數(shù)是在不斷變化的，當(dāng)某一參數(shù)值到達(dá)一定程度時，就會造成災(zāi)害。礦山地下災(zāi)害主要有煤塵瓦斯爆炸、突水、冒頂片幫、氣體中毒和火災(zāi)，都有可能引起重大礦難發(fā)生。
[0003]煤炭產(chǎn)業(yè)是我國的支柱產(chǎn)業(yè)之一，在國民經(jīng)濟(jì)中占有重要的地位，長期以來為國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會發(fā)展提供了能源保障。我國每年煤炭用量居世界首位，2010年煤炭消費(fèi)量17.135億噸石油當(dāng)量，比上年增長10.1%，占全球消費(fèi)總量的48.2%。隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，能源需要與日俱增，煤炭資源的開采規(guī)模與速度逐年增加，但是煤炭安全生產(chǎn)的管理水平、技術(shù)手段和經(jīng)費(fèi)投入又未能跟上，盲目追求目前的經(jīng)濟(jì)效益與經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)，導(dǎo)致了近些年來我國的礦山安全事故頻頻發(fā)生。
[0004]據(jù)國家安全監(jiān)管總局調(diào)度統(tǒng)計顯示，2010年全國礦山事故起數(shù)和死亡人數(shù)分別為1403起、死亡2433人。中國是全球礦難發(fā)生次數(shù)及其導(dǎo)致死亡人數(shù)最多的國家，給國家和人民的生命財產(chǎn)造成了巨大損失，也帶來社會的不安與惡劣影響，引起了國家高層及社會各界對礦山安全問題的高度重視與關(guān)注，國家領(lǐng)導(dǎo)人也多次作出重要批示。因此，礦山安全成為一個亟待解決的科學(xué)問題，研宄出能減少甚至消除礦井災(zāi)害的最新現(xiàn)代化安全技術(shù)手段十分迫切，以保證煤炭安全生產(chǎn)和保障國家對煤炭資源大量需求的供應(yīng)，具有現(xiàn)實(shí)和戰(zhàn)略意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的之一是為解決上述的難題，提供一種安全的基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的礦山安全監(jiān)控系統(tǒng)。
[0006]本發(fā)明提供一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的礦山安全監(jiān)控系統(tǒng)，包括設(shè)于在井下的多個無線傳感器子網(wǎng)絡(luò)及傳感器，設(shè)于在地面的中心交換機(jī)、數(shù)據(jù)處理服務(wù)器及綜合監(jiān)管平臺；所述的無線傳感器子網(wǎng)絡(luò)包括無線傳感器節(jié)點(diǎn)、匯聚網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)、參考節(jié)點(diǎn)及移動節(jié)點(diǎn)；所述參考節(jié)點(diǎn)可利用其它相鄰參考節(jié)點(diǎn)的周期廣播信號更新參考節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)包中的對應(yīng)參數(shù)；所述無線傳感器節(jié)點(diǎn)與所述傳感器連接，用于信號的轉(zhuǎn)換和傳輸；所述移動節(jié)點(diǎn)設(shè)于井下作業(yè)人員身上，利用參考節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)包、記錄的相鄰的移動節(jié)點(diǎn)ID和數(shù)據(jù)庫中的信息，通過計算、排序和比較大小實(shí)現(xiàn)所述移動節(jié)點(diǎn)的定位；所述匯聚網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)通過有線網(wǎng)絡(luò)掛接在所述中心交換機(jī)上，并接收所述參考節(jié)點(diǎn)、移動節(jié)點(diǎn)及無線傳感器節(jié)點(diǎn)發(fā)送的無線數(shù)據(jù)，將其轉(zhuǎn)換成有線數(shù)據(jù)發(fā)送給中心交換機(jī)；所述中心交換機(jī)將所述匯聚網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)上傳的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成有線數(shù)據(jù)通過有線網(wǎng)絡(luò)傳輸至數(shù)據(jù)處理服務(wù)器進(jìn)行處理，然后上傳至所述綜合監(jiān)管平臺。
[0007]進(jìn)一步的，所述有線網(wǎng)絡(luò)可以是CAN有線網(wǎng)絡(luò)或以太網(wǎng)。
[0008]進(jìn)一步的，所述參考節(jié)點(diǎn)包括:微處理器模塊、存儲模塊、無線收發(fā)模塊及電源模塊。
[0009]進(jìn)一步的，所述移動節(jié)點(diǎn)包括:微處理器模塊、存儲模塊、無線收發(fā)模塊及電源模塊。
[0010]進(jìn)一步的，所述傳感器用于實(shí)時檢測井下環(huán)境狀況，包括溫濕度傳感器、甲烷傳感器、負(fù)壓傳感器、風(fēng)速傳感器、斷電與饋電傳感器、一氧化碳傳感器和聲壓傳感器。
[0011]本發(fā)明的有益效果在于，本發(fā)明提供的一種基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的礦山井下安全監(jiān)控系統(tǒng)，可實(shí)時采集礦山井下環(huán)境數(shù)據(jù)及井下工作人員的位置，通過對環(huán)境數(shù)據(jù)的分析能有效預(yù)防安全事故的發(fā)生，并且能在事故后準(zhǔn)確定位人員位置，為及時進(jìn)行人員搜救提供巨大的支持，能有效提高礦山井下作業(yè)的安全性。
【附圖說明】
[0012]圖1所示為本發(fā)明一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的礦山安全監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
[0013]圖2所示為本發(fā)明中參考節(jié)點(diǎn)模塊圖。
[0014]圖3所示為本發(fā)明中移動節(jié)點(diǎn)模塊圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下文將結(jié)合具體附圖詳細(xì)描述本發(fā)明具體實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)注意的是，下述實(shí)施例中描述的技術(shù)特征或者技術(shù)特征的組合不應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為是孤立的，它們可以被相互組合從而達(dá)到更好的技術(shù)效果。
[0016]如圖1所示，本發(fā)明提供一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的礦山安全監(jiān)控系統(tǒng)，包括設(shè)于在井下的多個無線傳感器子網(wǎng)絡(luò)400及傳感器500，設(shè)于在地面的中心交換機(jī)100、數(shù)據(jù)處理服務(wù)器200及綜合監(jiān)管平臺300 ;所述的無線傳感器子網(wǎng)絡(luò)400包括無線傳感器節(jié)點(diǎn)403、匯聚網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)401、參考節(jié)點(diǎn)402及移動節(jié)點(diǎn)404 ;所述參考節(jié)點(diǎn)402可利用其它相鄰參考節(jié)點(diǎn)402的周期廣播信號更新參考節(jié)點(diǎn)402數(shù)據(jù)包中的對應(yīng)參數(shù)；所述無線傳感器節(jié)點(diǎn)403與所述傳感器500連接，用于信號的轉(zhuǎn)換和傳輸；移動節(jié)點(diǎn)404設(shè)于井下作業(yè)人員身上，利用參考節(jié)點(diǎn)402數(shù)據(jù)包、記錄的相鄰的移動節(jié)點(diǎn)ID和數(shù)據(jù)庫中的信息，通過計算、排序和比較大小實(shí)現(xiàn)移動節(jié)點(diǎn)404的定位；所述匯聚網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)401通過有線網(wǎng)絡(luò)掛接在所述中心交換機(jī)100上，并接收所述參考節(jié)點(diǎn)402、移動節(jié)點(diǎn)404及無線傳感器節(jié)點(diǎn)403發(fā)送的無線數(shù)據(jù)，將其轉(zhuǎn)換成有線數(shù)據(jù)發(fā)送給中心交換機(jī)100 ;所述中心交換機(jī)100將所述匯聚網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)401上傳的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成有線數(shù)據(jù)通過有線網(wǎng)絡(luò)傳輸至數(shù)據(jù)處理服務(wù)器200進(jìn)行處理，然后上傳至所述綜合監(jiān)管平臺300。
[0017]進(jìn)一步的，所述有線網(wǎng)絡(luò)可以是CAN有線網(wǎng)絡(luò)或以太網(wǎng)。
[0018]如圖2所示，進(jìn)一步的，所述參考節(jié)點(diǎn)402包括:微處理器模塊405、存儲模塊406、無線收發(fā)模塊407及電源模塊408，所述微處理器模塊405分別與存儲模塊406、無線收發(fā)模塊407及電源模塊408連接。
[0019]如圖3所示，進(jìn)一步的，所述移動節(jié)點(diǎn)404包括:微處理器模塊405、存儲模塊406、無線收發(fā)模塊407及電源模塊408，所述微處理器模塊405分別與存儲模塊406、無線收發(fā)模塊407及電源模塊408連接。
[0020]進(jìn)一步的，所述傳感器500用于實(shí)時檢測井下環(huán)境狀況，包括溫濕度傳感器501、甲燒傳感器502、負(fù)壓傳感器503、風(fēng)速傳感器504、斷電與饋電傳感器505、一氧化碳傳感器506和聲壓傳感器507。
[0021]實(shí)施例:
[0022]將參考節(jié)點(diǎn)402設(shè)于井下，參考節(jié)點(diǎn)402可利用其它相鄰參考節(jié)點(diǎn)402的周期廣播信號更新參考節(jié)點(diǎn)402數(shù)據(jù)包中的對應(yīng)參數(shù)，設(shè)于井下工作人員身上的移動節(jié)點(diǎn)404發(fā)送定位請求信號，參考節(jié)點(diǎn)402將數(shù)據(jù)包中的參數(shù)發(fā)送至移動節(jié)點(diǎn)404，通過計算、排序和比較數(shù)值大小得出移動節(jié)點(diǎn)404的位置。傳感器500預(yù)設(shè)監(jiān)測閥值及位置信息，一旦井下環(huán)境指數(shù)超過閥值，則通過無線傳感器節(jié)點(diǎn)403上傳報警信息。最后通過有線及無線方式將定位信息及報警信息傳送至地上綜合監(jiān)管平臺300。
[0023]本發(fā)明提供的一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的礦山安全監(jiān)控系統(tǒng)，可實(shí)時采集礦山井下環(huán)境數(shù)據(jù)及井下工作人員的位置，通過對環(huán)境數(shù)據(jù)的分析能有效預(yù)防安全事故的發(fā)生，并且能在事故后準(zhǔn)確定位人員位置，為及時進(jìn)行人員搜救提供巨大的支持，能有效提高礦山井下作業(yè)的安全性。
[0024]本文雖然已經(jīng)給出了本發(fā)明的一些實(shí)施例，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在不脫離本發(fā)明精神的情況下，可以對本文的實(shí)施例進(jìn)行改變。上述實(shí)施例只是示例性的，不應(yīng)以本文的實(shí)施例作為本發(fā)明權(quán)利范圍的限定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的礦山安全監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，包括設(shè)于在井下的多個無線傳感器子網(wǎng)絡(luò)及傳感器，設(shè)于在地面的中心交換機(jī)、數(shù)據(jù)處理服務(wù)器及綜合監(jiān)管平臺；所述的無線傳感器子網(wǎng)絡(luò)包括無線傳感器節(jié)點(diǎn)、匯聚網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)、參考節(jié)點(diǎn)及移動節(jié)點(diǎn)；所述參考節(jié)點(diǎn)可利用其它相鄰參考節(jié)點(diǎn)的周期廣播信號更新參考節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)包中的對應(yīng)參數(shù)；所述無線傳感器節(jié)點(diǎn)與所述傳感器連接，用于信號的轉(zhuǎn)換和傳輸；所述移動節(jié)點(diǎn)設(shè)于井下作業(yè)人員身上，利用參考節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)包、記錄的相鄰的移動節(jié)點(diǎn)ID和數(shù)據(jù)庫中的信息，通過計算、排序和比較大小實(shí)現(xiàn)所述移動節(jié)點(diǎn)的定位；所述匯聚網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)通過有線網(wǎng)絡(luò)掛接在所述中心交換機(jī)上，并接收所述參考節(jié)點(diǎn)、移動節(jié)點(diǎn)及無線傳感器節(jié)點(diǎn)發(fā)送的無線數(shù)據(jù)，將其轉(zhuǎn)換成有線數(shù)據(jù)發(fā)送給中心交換機(jī)；所述中心交換機(jī)將所述匯聚網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)上傳的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成有線數(shù)據(jù)通過有線網(wǎng)絡(luò)傳輸至數(shù)據(jù)處理服務(wù)器進(jìn)行處理，然后上傳至所述綜合監(jiān)管平臺。
2.如權(quán)利要求1所述的一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的礦山安全監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述有線網(wǎng)絡(luò)可以是CAN有線網(wǎng)絡(luò)或以太網(wǎng)。
3.如權(quán)利要求1所述的一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的礦山安全監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述參考節(jié)點(diǎn)包括:微處理器模塊、存儲模塊、無線收發(fā)模塊及電源模塊。
4.如權(quán)利要求1所述的一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的礦山安全監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述移動節(jié)點(diǎn)包括:微處理器模塊、存儲模塊、無線收發(fā)模塊及電源模塊。
5.如權(quán)利要求1所述的一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的礦山安全監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述傳感器包括溫濕度傳感器、甲烷傳感器、負(fù)壓傳感器、風(fēng)速傳感器、斷電與饋電傳感器、一氧化碳傳感器和聲壓傳感器。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的礦山安全監(jiān)控系統(tǒng)，包括設(shè)于在井下的多個無線傳感器子網(wǎng)絡(luò)及傳感器，設(shè)于在地面的中心交換機(jī)、數(shù)據(jù)處理服務(wù)器及綜合監(jiān)管平臺，并通過有線方式依次連接；無線傳感器子網(wǎng)絡(luò)包括無線傳感器節(jié)點(diǎn)、匯聚網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)、參考節(jié)點(diǎn)及移動節(jié)點(diǎn)；參考節(jié)點(diǎn)可利用其它相鄰參考節(jié)點(diǎn)的周期廣播信號更新參考節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)包中的對應(yīng)參數(shù)；無線傳感器節(jié)點(diǎn)與傳感器連接；移動節(jié)點(diǎn)設(shè)于井下作業(yè)人員身上，利用參考節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)包、記錄的相鄰的移動節(jié)點(diǎn)ID和數(shù)據(jù)庫中的信息，通過計算、排序和比較大小實(shí)現(xiàn)移動節(jié)點(diǎn)的定位。本發(fā)明能實(shí)時采集礦山井下環(huán)境數(shù)據(jù)及井下工作人員的位置能有效提高礦山井下作業(yè)的安全性。
【IPC分類】G05B19-042
【公開號】CN104820382
【申請?zhí)枴緾N201510132055
【發(fā)明人】余修武, 李向陽, 葉勇軍, 黃海軍, 江珊, 余員琴, 陳文波, 鄭平衛(wèi), 謝超, 馮勝洋
【申請人】南華大學(xué)
【公開日】2015年8月5日
【申請日】2015年3月25日