CN102705008A - 一种基于无线网络的煤矿安全监测系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种基于无线网络的煤矿安全监测系统，包括无线网络，传感模块、数据处理模块、中继路由、汇聚节点、收发模块与处理器；所述传感模块、数据处理模块、中继路由汇聚节点、收发模块与处理器之间通过所述的无线网络通讯。本系统随时能监测到井下各处的环境指标参数，发送到监控中心的处理器进行息分析处理，提前预警；在事故发生时能快速确定事故发生的矿井位置，制定应急处理方案，极大的保证了井下作业人员的安全。

Description

一种基于无线网络的煤矿安全监测系统
技术领域
本发明涉及煤矿井下的安全监测系统，具体是一种基于无线网络的煤矿安全监测系统。
 
背景技术
在煤矿井下作业，由于受地质条件、环境及有毒有害气体的影响，各种矿难事故频频发生，对生命与财产造成了严重的破坏性，所以煤矿井下的安全作业环境是我们当前及长远的工作重点。
虽然目前一些针对煤矿井下安全监测领域开发的产品设备，特别是针对危险气体的报警装置已得到普遍的开发与应用。但其基本上都是利用简单的气体传感器来采集危险气体的浓度信号，在其浓度超过一定标准后开始报警。这种设备其功能相对单一，在预防煤矿井下事故和突发事故中所起的作用毕竟有限，达不到“防突”的目的与要求。
所以，目前迫切需要在井下布置安全监测的网络系统，及时的获取矿井中的各种环境因素的信息，如易燃易爆气体、温度、湿度、二氧化碳、二氧化硫、大气压等气体指标信息，以及定位信息以及现场的图像信息。并将其信息能定位到井下各处，还能及时传输到井上的监控中心进行处理，根据处理结果提出预防或救助方案。这样才能有效地避免危险事故的发生，或在事故发生后及时掌握矿井中的情况，有利于开展应急救援行动，最大程度上保护工作人员生命安全与减少国家财产的损失。这种安全监测网络系统需要将矿井各种信息采集并上传到地面监控中心，然后对煤矿井下的信息进行综合分析处理。但由于煤矿井下环境复杂，地势起伏、转弯等变化较大，造成井下布线困难，即使布线成功其成本是巨大的，还很难在煤矿普及。另外也会随着煤矿开采的进行，煤井是不断延伸发展的，先前布好的网线延伸不到新开采的区域，在新开采的地区就是一个安全盲区。而且这种有线的监测设备不能及时的对井下作业人员进行危险情况下的提醒，更不能及时地将监控中心的管理信息反馈给井下工作人员。
发明内容
本发明要解决上述技术问题，提供一种基于无线网络的煤矿安全监测系统，具有低功耗和低成本，并能及时将井下相关环境信息及时传输与实行监测。
    本发明的技术方案为：
一种基于无线网络的煤矿安全监测系统，包括无线网络，还包括设置于井下用于实时采集各种环境参数进行传感形成环境参数信号的传感模块；用于接收所述环境参数信号并进行处理生成传输数据的数据处理模块；将所述数据处理模块处理的数据通过中继多跳方式进行传输的中继路由；所述中继路由将数据传输到汇聚节点再通过收发模块传送到监控中心处理器上；所述传感模块、数据处理模块、中继路由汇聚节点、收发模块与处理器之间通过所述的无线网络通讯。
还包括GPS定位模块，所述GPS定位模块通过所述无线网络与汇聚节点通讯。
所述收发模块由发射模块与接收模块组成。
所述传感模块设置于井下工作人员的安全帽内。
所述传感模块包括微处理器，与微处理器连接的传感器、报警器；所述微处理器通过所述无线网络与所述数据处理模块通讯。
所述报警器为光源与蜂鸣器。
所述微处理器还连接有电源。
所述传感器包括图像传感器、温度传感器、湿度传感器、大气压传感器、甲烷传感器、硫化氢传感器、一氧化碳传感器和氧气传感器。
本发明将各种环境监测的传感器设于井下或井下工作人员的安全帽中，随时能监测到井下各处的环境指标参数，这些环境参数经过数据处理模块进行处理后，通过中继路由传输到汇聚节点进行汇集，再通过收发模块将其发送到监控中心的处理器。处理器的分析软件通过收集信息分析处理，提前预警，各井下工作人员在报警器的作用下进行有序地撤离，有效的减少事故的发生。还能在事故发生时，通过对收集信息的分析处理，能快速确定事故发生的矿井位置，制定应急处理方案，极大的保证了井下作业人员的安全。
 
附图说明
    图1是本发明的原理框图；
    图2是本发明传感模块的原理框图；
图中：1-传感模块，2-数据处理模块，3-中继路由，4-汇聚节点，5-发射模块，6-接收模块，7-处理器，8-GPS定位模块，9-传感器，10-光源，11-蜂鸣器，12-电源，13-微处理器。
具体实施方式
实施例一：
如图1所示基于无线网络的煤矿安全监测系统，包括无线网络，设置于井下工作人员的安全帽内用于实时采集各种环境参数进行传感形成环境参数信号的传感模块1；用于接收所述环境参数信号并进行处理生成传输数据的数据处理模块2；将所述数据处理模块2处理的数据通过中继多跳方式进行传输的中继路由3；所述中继路由3将数据传输到汇聚节点4再通过发射模块5发送、接收模块6接收并传送到监控中心处理器7上；所述传感模块1、数据处理模块2、中继路由3、汇聚节点4、发射模块5、接收模块6与处理器7之间通过所述的无线网络通讯。还包括GPS定位模块8，所述GPS定位模块8通过所述无线网络与汇聚节点4通讯。
传感模块设置每个井下工作人员的安全帽内，同一处矿井的工作人员的传感模块1-11、1-12、1-13等将采集到的环境参数信号发送给数据处理模块2-1进行处理成传输数据经中继路由3-1将其传输到汇聚节点4；另一处的传感模块1-21、1-22、1-23等将采集到的环境参数信号发送给数据处理模块2-2进行处理成传输数据经中继路由3-2将其传输到汇聚节点4；另一处的传感模块1-31、1-32、1-33等将采集到的环境参数信号发送给数据处理模块2-3进行处理成传输数据经中继路由3-3将其传输到汇聚节点4。如此类推进行排序，然后经过发射模块5、接收模块6发射与接收再传送到监控中心处理器7上进行分析处理与监测。
本发明可以将同一矿区内相邻矿井的井下环境参数同时传输到井上监控中心的处理器上进行安全监测。
 
实施例二：
如图2所述传感模块包括微处理器13，与微处理器连接的传感器9、报警器；所述报警器为光源10与蜂鸣器11；所述微处理器13还连接有电源12。所述传感器9包括图像传感器9-1、温度传感器9-2、湿度传感器9-3、大气压传感器9-4、甲烷传感器9-5、硫化氢传感器9-6、一氧化碳传感器9-7和氧气传感器9-8。
本发明将井下各种环境参数如图像、温度、湿度、大气压、甲烷浓度、硫化氢浓度、一氧化碳浓度和氧气浓度等设置一一对应的检测传感器，将采集到的相关环境参数按约定的帧格式通过收发模块传出，将所有信息集合于多个中继路由上；GPS定位模块同时获取各矿井口的坐标等定位信息；汇聚节点将GPS定位模块上的GPS信息和中继路由上的井下环境参数数据进行融合，然后通过收发模块经无线网络传输给监控中心处理器上；监控中心处理器对数据进行实时处理：首先判断接收数据是否超标，当数据超标时与数据数库进行对比，提示解决方案，并依照设定阈值向作业员发送报警指示，即通过无线网络与收发模块将报警信息传输给设置于井下工作人员的安全帽中的报警设备，其光源进行闪烁、蜂鸣器进行蜂鸣来通知井下工作人员危险要及时撤离至安全区域，最后将相关接收数据和报警信息按照约定类型存入不同的数据库中。
如发生事故，则可通过图像传感器采集的图像数据与GPS定位模块的定位信息快速确定事故发生的矿井位置，制定应急处理方案，极大的保证了井下作业人员的安全。
在事故易发点或信号强度较弱点进行组网时，于无线网络中放置路由器来保证良好通信。
以上实施例并非仅限于本发明的保护范围，所有基于本发明的基本思想而进行修改或变动的都属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种基于无线网络的煤矿安全监测系统，包括无线网络，其特征在于：还包括设置于井下用于实时采集各种环境参数进行传感形成环境参数信号的传感模块；用于接收所述环境参数信号并进行处理生成传输数据的数据处理模块；将所述数据处理模块处理的数据通过中继多跳方式进行传输的中继路由；所述中继路由将数据传输到汇聚节点再通过收发模块传送到监控中心处理器上；所述传感模块、数据处理模块、中继路由汇聚节点、收发模块与处理器之间通过所述的无线网络通讯。
2.根据权利要求1所述的一种基于无线网络的煤矿安全监测系统，其特征在于：还包括GPS定位模块，所述GPS定位模块通过所述无线网络与汇聚节点通讯。
3.根据权利要求1所述的一种基于无线网络的煤矿安全监测系统，其特征在于：所述收发模块由发射模块与接收模块组成。
4.根据权利要求1所述的一种基于无线网络的煤矿安全监测系统，其特征在于：所述传感模块设置于井下工作人员的安全帽内。
5.根据权利要求1所述的一种基于无线网络的煤矿安全监测系统，其特征在于：所述传感模块包括微处理器，与微处理器连接的传感器、报警器；所述微处理器通过所述无线网络与所述数据处理模块通讯。
6.根据权利要求5所述的一种基于无线网络的煤矿安全监测系统，其特征在于：所述报警器为光源与蜂鸣器。
7.根据权利要求5所述的一种基于无线网络的煤矿安全监测系统，其特征在于：所述微处理器还连接有电源。
8.根据权利要求5所述的一种基于无线网络的煤矿安全监测系统，其特征在于：所述传感器包括图像传感器、温度传感器、湿度传感器、大气压传感器、甲烷传感器、硫化氢传感器、一氧化碳传感器和氧气传感器。
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