CN104657803A - 一种基于IPv6协议的煤矿井下人员调度系统 - Google Patents

一种基于IPv6协议的煤矿井下人员调度系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于IPv6协议的煤矿井下人员调度系统，包括：由工人佩戴的移动节点；设置在矿井支巷道工作面的多个固定接入节点；设置在主巷道中的多个中继控制器，所述的中继控制器与支巷道中的全部固定接入点通信连接；所述的数据库服务器中还集成有井下人员管理系统，包括人员信息数据库，存储有人员ID、人员预定的工作路线、工作时间和考勤管理信息；该人员管理系统实时接收由各固定接入节点传输的人员实时位置，进行人员位置的标绘；所述的数据库还具有人员调配模块：根据当前工人分布的情况、井下工作需要和井下空气状况，对井下人员进行调配。

Description

一种基于IPv6协议的煤矿井下人员调度系统
技术领域
本发明涉及一种基于IPv6协议的煤矿井下人员调度系统。涉及专利分类号E21土层或岩石的钻进；采矿E21F矿井或隧道中或其自身的安全装置，运输、充填、救护、通风或排水E21F17/00在其他地方没有涉及到的用于矿井或隧道的方法或装置E21F17/18信号装置或警报装置的特殊应用。
背景技术
能源是社会经济发展不可缺少的重要部分。我国经济发展的阶段性、区域经济的不平衡性和资源禀赋的特殊性，决定了煤炭是我国的主要能源。在可以预见的未来几十年内，煤炭仍将是我国的主要能源和重要的战略物资，具有不可替代性，煤炭工业在国民经济中的基础地位，将是长期的和稳固的。在最近完成的《中国可持续能源发展战略》研究报告中，20多位中科院和工程院院士一致认为，到2010年煤炭在一次性能源生产和消费中占60%左右；到2050年，煤炭所占比例不会低于50%。
我国煤矿主要是井下开采，生产环境条件复杂，与其它行业相比，生产安全尤为重要。安全是煤炭生产的头等大事，安全对煤炭生产起着保证、支撑和推动作用。保证煤矿职工的生命安全和国家财产安全是煤炭工业可持续发展的前提，煤矿安全生产形势的好坏直接关系到我国国民经济能源供给问题。
我国煤炭生产百万吨死亡率纵向比有下降的趋势(见图1)。我国2001年为5.07，2002年为4.64，2003年为4.17，2004年为3.08，2005年为2.84，2006年为2.04，2007年为1.485。
我国煤炭生产百万吨死亡率横向比较仍然远远高于世界平均水平。我国煤炭生产百万吨死亡率与主要产煤国比较，无论是与发达国家(如美国)相比还是与发展中国家(如印度)相比都偏高，如下表所示。以2007年为例，我国煤矿百万吨死亡率约为美国的70多倍和印度的7倍左右。总量比较，2007年我国煤炭产量约占全球的37%，事故死亡人数则占全球的近70%。
煤炭百万吨死亡率中外比较（人/百万吨）
年度 2002 2003 2004 2005 2006 2007
中国 4.64 4.17 3.08 2.84 2.04 1.485
美国 0.03 0.03 0.03 0.02 0.02 0.02
印度 0.29 0.21 0.22 0.21 0.22 0.21
煤矿灾害事故的消极影响远远超过了经济范畴，每发生一起事故，都会在社会各界引起广泛关注，使煤矿企业形象受到巨大损害；都会在国际上留下很坏的影响，使我们的国家形象受到一定的影响。煤矿发生重大事故，也严重地影响了社会的稳定。
另一方面，煤炭工业本身的产业结构，其采矿设备装置、从业人员素质及科学技术水平等诸多方面与其他行业相比存在着巨大差距。特别是近年来，煤矿事故的数量不断增加，如何加强安全生产，提高搜救工作效率，是当务之急。发生这些特大事故的原因主要是：
(1)地面与井下人员的信息沟通不及时；
(2)地面人员难以及时动态掌握井下人员的分布及作业情况,进行精确人员定位；
(3)一旦煤矿事故发生，抢险救灾、安全救护的效率低，搜救效果差。
目前主流的RFID具有以下特点：自动化扫描，无须人工干预，反应速度快、体积小、信息容量大、耐久性强、可重复使用、安全保密性高、读写方便、可工作于各种恶劣环境，使用寿命长、读取距离大，标签上数据可以加密、存储数据容量更大、存储信息更改自如，不需要光源、可以透过外部材料读取数据，可识别高速运动物体，并可同时识别多个目标，能够同时处理多个标签，操作快捷方便，可以对所附着的物体进行追踪定位等。随着RFID技术的引进，国内煤矿也开始使用RFID技术进行定位与综合管理。
实践证明，设计完成基于RFID的矿井人员及设备跟踪管理系统，为矿井的安全生产提供了更好的保证。但国内目前大部分煤矿井下定位系统可以在一定范围内实现对机车或者人员的跟踪，却不能实现对移动目标实时的全方位定位，存在定位的盲区，而且系统造价较昂贵，所以开发一种价格低廉，性能可靠的实时全方位定位系统可能是将要研究发展的一个重要方向。同时，由于RFID技术自身的优良特点，未来改进的RFID识别技术，结合现代通信及计算机技术，在井下人员定位管理应用方面，实现煤矿井下作业人员进出的有效识别和监测监控，使管理系统充分体现“人性化、信息化和高度自动化”，实现数字矿山的目标，预估将是发展的总趋势。
发明内容
本发明针对以上问题的提出，而研制的一种基于IPv6协议的煤矿井下人员调度系统，包括：
由工人佩戴的移动节点；
设置在矿井支巷道工作面的多个固定接入节点；
设置在主巷道中的多个中继控制器，所述的中继控制器与支巷道中的全部固定接入点通信连接；
设置在矿井主巷道口处的井口转换点；
与所述井口转换点远程通信连接的数据库服务器；
工作时，所述的固定接入点检测进入到自身感知范围内的移动节点，通过RSSI多站无线定位技术，实时获得所述各移动节点的位置；将所述移动节点的实时位置信息经所述的中继控制器和井口转换点传输至所述的数据库服务器，所述的数据库服务器实时更新移动节点的位置，即对应工人的位置；
所述的各移动节点、固定接入点、中继控制器、井口转换点和数据库服务器之间使用基于IPv6协议的通信网络通信连接；
所述的数据库服务器中还集成有井下人员管理系统，包括人员信息数据库，存储有人员ID、人员预定的工作路线、工作时间和考勤管理信息；该人员管理系统实时接收由各固定接入节点传输的人员实时位置，进行人员位置的标绘；
所述的数据库还具有人员调配模块：根据当前工人分布的情况、井下工作需要和井下空气状况，对井下人员进行调配。
还具有多个监控终端，与所述的数据库服务器通信连接，实时显示井下工人的实际位置。
还具有多个移动监控终端，通过三网协议与所述的数据库服务器通信连接，实时接收所述的井下工人的实际位置。
所述的监控终端和移动监控终端具有人员查询模块：向所述的数据库服务器发送查询指令，数据库服务器根据存储和更新的移动节点，向移动监控终端和监控终端发送查询结果。
具有告警模块：所述的井下人员管理系统监控井下人员的位置，与记录的预定工作位置进行比对，当有人员进入错误工作区或巷道时，发出报警。
由于采用了上述技术方案，本发明提出的一种基于IPv6协议的煤矿井下人员调度系统，与现有的煤矿安全监视、监控系统相比，本系统在技术上具有两大优势：井下人员精确定位功能和低功耗、高可靠信息采集技术。煤矿井下人员定位系统监控区域为煤矿井下的巷道，监控目标上携有特定的传感器节点，通过对这些传感器节点的实时定位，实现对监控目标的实时定位。IPv6煤矿人员调度系统的设计目标是实现对煤矿井下工作人员所处位置的跟踪与定位，使井上人员可以方便地通过监控系统了解到巷道内与工作面上人员分布状况，并可根据需求精确地跟踪到具体人员的行进路线与当前在井下所处位置，以保证生产顺利进行并为发生紧急状况时的救援工作提供信息支持。
目前，国家对煤矿安全生产的重视程度已提高到前所未有的高度。煤矿的安全生产是煤矿企业效益的保障，更是煤矿企业持续健康发展的重要条件，因而确保煤矿的安全生产不仅是政治问题，也是煤矿企业健康发展的战略问题。煤矿井下人员定位系统对于消除地面管理人员对井下作业人员视野盲区，提高对井下作业人员的有效监控和调度，增强矿井灾害发生时井下作业人员的快速反应能力，对充分发挥监管人员作用，改善煤矿的安全生产管理有着重要的现实意义。
该系统不仅能对井下的人员进行实时的监控，还能监控井下设备的状态，以及对井下环境进行监测，比如温度、湿度、以及瓦斯等易燃易爆气体的浓度，以便井上后台系统实时的掌握井下状态，对设备人员进行合理的调配，对井下安全状况进行实时的评估，提高煤矿生产效率，及时排除井下安全隐患。由此可见，可靠实用的煤矿井下人员定位系统必将在煤矿安全生产过程中发挥积极的、建设性的作用。随着科技的不断进步及矿井生产自动化程度的提高，煤矿监测监控系统技术已逐步渗透到采、掘、机、运、通等各环节，在煤矿安全生产、高产高效以及防灾、减灾中发挥着重要的作用。同时它是一门综合性很强的技术系统，涉及到计算机、传感器、光电、工业电视、光纤网络通讯等技术，还在不断的进步和完善。高性能的IPv6煤矿人员调度系统在我国有着广阔的应用前景。
附图说明
为了更清楚的说明本发明的实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明背景技术中提到的2001-2007年我国煤炭产量与煤炭生产百吨死亡率示意图
图2为本发明的系统架构示意图
图3为本发明的工作原理示意图
具体实施方式
为使本发明的实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚完整的描述：
如1-图3所示：一种基于IPv6协议的煤矿井下人员调度系统，包括：
由工人佩戴的移动节点；
设置在矿井支巷道工作面的多个固定接入节点；
设置在主巷道中的多个中继控制器，所述的中继控制器与支巷道中的全部固定接入点通信连接；
设置在矿井主巷道口处的井口转换点；
与所述井口转换点远程通信连接的数据库服务器；
工作时，所述的固定接入点检测进入到自身感知范围内的移动节点，通过RSSI多站无线定位技术，实时获得所述各移动节点的位置；将所述移动节点的实时位置信息经所述的中继控制器和井口转换点传输至所述的数据库服务器，所述的数据库服务器实时更新移动节点的位置，即对应工人的位置；
所述的各移动节点、固定接入点、中继控制器、井口转换点和数据库服务器之间使用基于IPv6协议的通信网络通信连接；
所述的数据库服务器中还集成有井下人员管理系统，包括人员信息数据库，存储有人员ID、人员预定的工作路线、工作时间和考勤管理信息；该人员管理系统实时接收由各固定接入节点传输的人员实时位置，进行人员位置的标绘；
所述的数据库还具有人员调配模块：根据当前工人分布的情况、井下工作需要和井下空气状况，对井下人员进行调配。
还具有多个监控终端，与所述的数据库服务器通信连接，实时显示井下工人的实际位置。
还具有多个移动监控终端，通过三网协议与所述的数据库服务器通信连接，实时接收所述的井下工人的实际位置。
所述的监控终端和移动监控终端具有人员查询模块：向所述的数据库服务器发送查询指令，数据库服务器根据存储和更新的移动节点，向移动监控终端和监控终端发送查询结果。
更进一步的，具有告警模块：所述的井下人员管理系统监控井下人员的位置，与记录的预定工作位置进行比对，当有人员进入错误工作区或巷道时，发出报警。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于IPv6协议的煤矿井下人员调度系统，包括：
由工人佩戴的移动节点；
设置在矿井支巷道工作面的多个固定接入节点；
设置在主巷道中的多个中继控制器，所述的中继控制器与支巷道中的全部固定接入点通信连接；
设置在矿井主巷道口处的井口转换点；
与所述井口转换点远程通信连接的数据库服务器；
工作时，所述的固定接入点检测进入到自身感知范围内的移动节点，通过RSSI多站无线定位技术，实时获得所述各移动节点的位置；将所述移动节点的实时位置信息经所述的中继控制器和井口转换点传输至所述的数据库服务器，所述的数据库服务器实时更新移动节点的位置，即对应工人的位置；
所述的各移动节点、固定接入点、中继控制器、井口转换点和数据库服务器之间使用基于IPv6协议的通信网络通信连接；
所述的数据库服务器中还集成有井下人员管理系统，包括人员信息数据库，存储有人员ID、人员预定的工作路线、工作时间和考勤管理信息；该人员管理系统实时接收由各固定接入节点传输的人员实时位置，进行人员位置的标绘；
所述的数据库还具有人员调配模块：根据当前工人分布的情况、井下工作需要和井下空气状况，对井下人员进行调配。
2.根据权利要求1所述的一种基于IPv6协议的煤矿井下人员调度系统，其特征还在于：还具有多个监控终端，与所述的数据库服务器通信连接，实时显示井下工人的实际位置。
3.根据权利要求2所述的一种基于IPv6协议的煤矿井下人员调度系统，其特征还在于：还具有多个移动监控终端，通过三网协议与所述的数据库服务器通信连接，实时接收所述的井下工人的实际位置。
4.根据权利要求3所述的一种基于IPv6协议的煤矿井下人员调度系统，其特征还在于：所述的监控终端和移动监控终端具有人员查询模块：向所述的数据库服务器发送查询指令，数据库服务器根据存储和更新的移动节点，向移动监控终端和监控终端发送查询结果。
5.根据权利要求1所述的一种基于IPv6协议的煤矿井下人员调度系统，其特征还在于：具有告警模块：所述的井下人员管理系统监控井下人员的位置，与记录的预定工作位置进行比对，当有人员进入错误工作区或巷道时，发出报警。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN112302703A (zh) * 2020-10-28 2021-02-02 重庆工程职业技术学院 基于智能控制的矿洞空气净化设备
CN116400756A (zh) * 2023-06-05 2023-07-07 山东颐德电气设备工程有限公司 一种多场地电气设备监控管理系统及方法

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