CN105812727A - 一种矿山井下事故现场搜救以及监控系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种矿山井下事故现场搜救以及监控系统，由智能头盔系统，智能中继和地面指挥中心数据处理子系统三部分组成。智能头盔系统由改进头盔和改进的矿灯腰带组合而成，对采集到的数据进行处理，从而实现井下定位、报警、存储等功能，同时通过无线通信技术与地面指挥中心进行通信；智能中继用以实现组建和延拓井下网络、数据的存储、转发、残存网络的重塑以及对救援路径的监控；地面指挥中心数据处理子系统实现对井下数据的接收、汇总，对带有智能头盔的搜救人员进行预警，并与井下搜救人员保持通信。矿山井下发生事故后，本头盔系统协助搜救人员感知井下环境，为后期搜救行动提供有力支持。

Description

一种矿山井下事故现场搜救以及监控系统

技术领域

本发明涉及一种矿山井下使用的智能头盔系统，属于矿山井下事故现场救援以及监控领域。

背景技术

煤炭工业仍然是我国的能源供应的重要支撑。但是矿山工业一直都是自然条件差、危险系数高的行业，安全工作始终都是煤炭企业最重要、最严峻的问题。

目前我国矿山面临着瓦斯灾害严重，爆炸事故多发的突出问题。瓦斯、火灾等安全隐患的发生时刻威胁着人民生命财产安全。一旦发生矿山井下事故，井下处于断电状态，地面与地下的通信基本上被切断，此时对井下的组网、搜救以及监控工作就显得尤为重要。但是发生安全事故之后，地面人员了解到的井下情况都是有限的。所以大多的井下事故现场都需要一个无线的、移动的、安全的、可靠的搜救和监控系统。

发明内容

本发明针对现有技术的缺陷或者改进需求，克服了现有矿灯以及矿用头盔功能单一，提供了一种能够和地面指挥中心实时通信的矿山井下事故现场监控的智能头盔系统。

本发明公开了一种矿山井下事故现场搜救以及监控系统，由智能头盔系统，智能中继和地面指挥中心数据处理子系统三部分组成:

所述的智能头盔系统由头盔与矿灯腰带组合而成；所述头盔上设有矿灯、矿用摄像头Ⅰ、多传感器探头Ⅰ、激光探测仪Ⅰ以及视频发送紧急按钮；所述的矿灯腰带由数据预处理器Ⅰ、存储器、处理器、定位器、无线通信器、报警器和电源Ⅰ组成；所述头盔与矿灯腰带采用有线连接；

所述的智能中继包含中继器、红外夜视装置、矿用摄像头Ⅱ、多传感器探头Ⅱ、激光探测仪Ⅱ、数据预处理器Ⅱ、原有网络兼容性接口和电源Ⅱ，用以实现延拓和组建井下网络、数据的存储、转发、残存网络的重塑以及对救援路径的监控；

所述的地面指挥中心数据处理子系统实现对井下数据的接收、汇总，对佩戴智能头盔的搜救人员进行预警，并与井下搜救人员保持通信。

所述的智能头盔系统和智能中继中的视频发送紧急按钮、多传感器探头Ⅰ、Ⅱ，激光探测仪Ⅰ、Ⅱ，矿用摄像头Ⅰ、Ⅱ，以及智能中继的原有兼容性接口组成数据采集模块；其中，所述多传感器探头包含用于采集矿山井下环境的各种参数的温湿度传感器、风速传感器、粉尘传感器、烟雾传感器中的任意一种或多种，以及用于井下人员与地面指挥中心的语音通信的语音传感器；所述激光探测仪用于探测井下可燃气体一氧化碳和瓦斯的浓度；所述矿用摄像头用于采集井下的视频信息；所述原有兼容性接口用以残存网络中继存储设备中的数据传输；所述的视频发送紧急按钮仅在井下环境出现剧烈变化或者救援人员遇到紧急情况时启动，用以实现摄像头采集视频的高速高清无限制传输。

所述的无线通信器是将处理后的参数、语音、视频数据通过Wifi、TD-LTE/TD-FDD、IMT-2121与地面指挥中心进行快速有效的通信。

一种矿山井下事故现场搜救以及监控方法，其特征在于，具体步骤为：

步骤1)智能头盔系统的矿用摄像头Ⅰ摄取搜救前行中的环境视频，同时激光探测仪Ⅰ探测搜救人员周围一氧化碳和瓦斯的浓度，多传感器探头Ⅰ采集矿井下的环境温度、温度、风速、粉尘浓度、烟雾浓度信息，定位器定位被困人员、搜救人员的位置信息；同时，中继器的多传感器探头Ⅱ和激光探测仪Ⅱ对智能中继所在井下环境危险气体进行探测，矿用摄像头Ⅱ在红外夜视装置的辅助下对救援路径进行监控；

步骤2)激光探测仪Ⅰ、Ⅱ、多传感器探头Ⅰ、Ⅱ将所采集的环境参数数据，分别传给各系统的数据预处理器Ⅰ、Ⅱ，经数据预处理器Ⅰ、Ⅱ进行压缩编码传到数据存储器存储，存储器内的数据一方面经无线通信器传给地面中心数据处理子系统,另一方面传给处理器判断是否达到安全阈值，从而向智能头盔系统及地面指挥中心数据处理子系统发送报警信号；

步骤3)矿用摄像头Ⅰ、Ⅱ将采集到的视频传给经数据预处理模块Ⅰ、Ⅱ采用不同的预处理策略后，再通过无线通信器发送给地面指挥中心数据处理子系统；

步骤4)智能中继上的原有网络兼容性接口与矿井下残存网络连接，智能头盔系统定位到残存网络中继之后，运用智能中继上原有网络兼容性模块将残存网络中继器存储设备中的数据发送给地面指挥中心数据处理子系统，从而获取事故前矿井下环境信息；

步骤5)地面指挥中心数据处理子系统，对井下数据的接收、汇总，对搜救人员进行预警并指挥搜救人员进行搜救。

其中，步骤2)对环境参数的预处理即是对环境参数数据进行压缩编码，并不真正实时发送参数浓度，给参数浓度设定一个安全稳定的阈值，当检测到的浓度大于该阈值时，设置当前的指示位1，发送数据，否则为0，不发送数据；并且对于指示位为1并且浓度持续走高的情况，只发送当前时刻相较于上一时刻增加的浓度值。

其中，步骤3)中，对视频的预处理策略为，采用帧间差分的方法对传输图像进行选择，该方法是用图像序列中的连续两帧图像进行差分，然后二值化灰度差分图像以用来判断该图像数据是否需要传输；二值图中0对应前后变化小的区域，1对应前后变化明显的区域，进而可以根据0,1在二值图中所占的比例是否超过设定阈值判断该图像是否需要传输，即：

第k帧和第k+1帧图像f_k(x,y)，f_k+1(x,y)之间的变化用二值差分图像D(x,y)表示，如下式：

所述智能头盔的视频预处理中，首先根据井下实际情况在阈值范围中设定帧间变化率阈值，进而根据实际的帧间差分值与阈值的关系选择传输视频的分辨率与传输速度，当帧间变化率未达到阈值界限时，可以选择较低分辨率，较小的传输速率，达到阈值后采用较高的分辨率，较大的传输速率进行传送；所述阈值选择范围为0.3～0.8。

所述中继器的视频预处理中，所设定的阈值范围为0.2～1，当二值图像中1所占比例超过设定阈值时，需要对图像进行传输。

本发明的有益效果是：本专利所提供的矿山井下事故现场搜救以及监控的智能头盔系统，集环境监测、人员定位、视频监控、语音通信、搜救、重塑残存网络以及井下环境预测等功能于一体，实现了矿山井下事故后地面指挥中心与井下搜救人员的通信，以及地面指挥中心对事故现场的感知，实现了井下与地面的人性化交流。其中涉及到的无线通信方式具有数据传输速率快，兼容性强，安全可靠，既满足了井下组网稳定的要求，又满足数据能够流畅实时的传送给地面指挥中心。其中涉及到的两种视频传输的方式，既满足了井下救援人员搜救被困人员的需要，又对井下环境环境进行实时监控满足地面对事故矿山发生可能发生的二次事故进行检测。其更加有利于确保搜救人员在井下的人身安全。因此保证了事故现场搜救以及监控的实时性和有效性，可以提供矿井安全系统数据传输性能和效率，为更好的救援工作起到了很好的保障作用。

附图说明

图1为矿山井下事故现场监控的智能头盔系统示意图；

图2为智能头盔系统信息结构示意图；

图中标号分别表示如下：1、头盔，2、矿灯，3、矿用摄像头Ⅰ，4、多传感器探头Ⅰ，5、激光探测仪Ⅰ，6、紧急按钮，7、矿灯电源线，8、矿灯腰带，9、数据预处理器Ⅰ，10、存储器，11、定位器，12、无线通信器，13、报警器，14、电源Ⅰ，15.处理器，16、中继器，17、红外夜视装置，18、矿用摄像头Ⅱ，19、多传感器探头Ⅱ，20激光探测仪Ⅱ，21、数据预处理器Ⅱ，22、原有网络兼容性接口，23、电源Ⅱ，24、地面指挥中心数据处理子系统。

具体实施方式

为了使本专利的目的、技术方案以及优点更加清楚明白，下面结合附图对专利进一步说明。

一旦发生矿山井下事故，井下处于断电状态，地面与地下的通信基本上被切断，此时对井下的组网、搜救以及监控工作就显得尤为重要。但是发生安全事故之后，地面人员了解到的井下情况都是有限的。所以大多的井下事故现场都需要一个无线的、移动的、安全的、可靠的搜救和监控装置。

如附图1所示，矿山井下事故现场搜救以及监控的智能头盔系统由智能头盔系统，智能中继和地面指挥中心数据处理子系统24三部分组成。智能头盔系统包括头盔1，还有固定在头盔上的矿灯2、矿用摄像头Ⅰ3、多传感器探头Ⅰ4、激光探测仪Ⅰ5、紧急按钮6。矿灯2通过矿灯电源线7与矿灯腰带8相连。矿用摄像头Ⅰ3、多传感器探头Ⅰ4和激光探测仪Ⅰ5与矿灯腰带8有线连接。改进的矿灯腰带8包含数据预处理器Ⅰ9、数据存储器10、定位器11、无线通信器12、报警器13、电源Ⅰ14和处理器15组成。其中电源Ⅰ14提供智能头盔系统需要供电的所有元器件。智能中继包含了中继器16、红外夜视装置17、矿用摄像头Ⅱ18、多传感器探头Ⅱ19、激光探测仪Ⅱ20、数据预处理器Ⅱ21、原有网络兼容性接口22和电源Ⅱ23。地面指挥中心数据处理子系统24作为后台处理机制运用在地面指挥中心的主机上。

在事故井下断电情况，矿灯2安装在头盔1上被用来照明井下情况。矿用摄像头Ⅰ4为大角度摄像头，视角方向为被困人员所在区域，最大限度地保证拍摄视频的有效性，同时还要求矿用摄像头Ⅰ4被放置在靠近矿灯2的区域，以保证传输视频的清晰度。多传感器探头Ⅰ3安装在管状栅栏结构中，用于保护多传感器探头Ⅰ4和适合空气流通，使得多传感器探头Ⅰ4能够较好地与井下气体接触。介于激光探测仪Ⅰ5工作的特殊性，激光探测仪Ⅰ5被安放在头盔1盔体顶部。紧急按钮6放置在头盔1的左侧，方便在遇到需要完全传输矿用摄像头Ⅰ3采集的视频的紧急情况下，救援人员能够有效快速的执行操作。

为了减小头盔1的重量，将数据预处理器Ⅰ9、存储器10、定位器11、无线通信器12、报警器13、电源Ⅰ14安放在矿灯腰带8上。并且将头盔1上的矿用摄像头Ⅰ3、多传感器探头Ⅰ4、激光探测仪Ⅰ5采集的数据通过矿灯电源线7传送给数据预处理器Ⅰ9。

中继器16上安放红外夜视装置17、矿用摄像头Ⅱ18、多传感器探头Ⅱ19、激光探测仪Ⅱ20、数据预处理器Ⅱ21、原有网络兼容性模块22和电源Ⅱ23，由救援人员井下搜救时携带并合理的安放在井下。多传感器探头Ⅱ19、激光探测仪Ⅱ20对智能中继所在井下环境危险气体的探测，当危险气体达到安全阈值时对智能头盔和地面指挥中心进行报警。被安置的中继器16起组网作用，实现数据的存储转发，在地面指挥中心和搜救人员进行无线通信，同时矿用摄像头Ⅱ18在红外夜视装置17的辅助下能够对救援路径进行监控，监控内容由数据预处理器21决定：将矿用摄像头Ⅱ18采集的图像发送给数预处理器Ⅱ21进行处理，运用矿用摄像头Ⅱ18拍摄的图像序列中的连续两帧图像进行差分，然后二值化灰度差分图像以用来判断该图像数据是否需要传输。通过比较图像序列中前后两帧图像对应像素点灰度值差的绝对值，判断是否大于设定阈值来确定视频图像是否需要传输。

第k帧和第k+1帧图像f_k(x,y)，f_k+1(x,y)之间的变化用二值差分图像D(x,y)表示，如下式：

二值图中0对应前后变化小的区域，1对应前后变化明显的区域。进而可以根据0,1在二值图中所占的比例是否超过设定阈值判断该图像是否需要传输，本专利中所设定的阈值范围为0.2～1，当二值图像中1所占比例超过设定阈值时，需要对图像进行传输。这种视频的传输方式一方面能够起监控救援路径的目的，以便地面指挥中心的合理指挥；另一方面，相比较于直接传输视频流，传输相应的视频帧能够合理的应用网络带宽还能够节省井下有限的能量。

同时，智能中继上的原有网络兼容性接口22运用在救援人员井下残存网络的重建与延拓网络方面。智能头盔搜索到残存网络中继器后对残存网络进行重塑，并且通过将残存网络中继存储设备中的数据进行转发，从而实现井下网络的延拓。

地面指挥中心数据处理子系统24作为后台处理机制实现对井下数据的接收、汇总，实现对智能头盔的报警，并与井下搜救人员保持通信。

如附图2所示，本专利的智能头盔系统结构示意图，数据采集模块的数据主要来源于头盔1和中继器16上的多传感器探头Ⅰ、Ⅱ4、19，激光探测仪Ⅰ、Ⅱ5、20，矿用摄像头Ⅰ、Ⅱ3、18以及智能中继上原有网络兼容性模块22传输的残存网络中继存储设备中的数据。运用数据预处理Ⅰ9将数据采集模块采集到的数据进行预处理后发送给处理器15和存储器10进行存贮，再根据无线通信器12实现数据转发的功能。本专利还增加了报警器13、定位器11。而电源Ⅰ14则是为了让矿山井下事故现场搜救以及监控的智能头盔能够正常运行。

多传感器探头Ⅰ、Ⅱ4、19包括温湿度传感器探头、风速传感器探头、粉尘传感器探头、烟雾传感器探头、语音传感器的一种或者多种。所述的激光探测仪Ⅰ、Ⅱ5、20用于探测一氧化碳，甲烷等可燃气体。多传感器探头Ⅰ、Ⅱ4、19和激光探测仪5、20作为数据采集模块的一部分，经过数据预处理模块将采集数据进行压缩编码得到的数据一方面通过无线通信模块发送给地面指挥中心数据处理子系统24；一方面交给处理器15判断是否发送给报警器13。

智能中继上原有网络兼容性接口22的运用发生在重塑残存网络，延拓网络的情况。智能头盔定位到残存网络中继之后，运用智能中继上原有网络兼容性模块22将残存网络中继器存储设备中的数据发送给地面指挥中心数据处理子系统24。

智能头盔上的矿用摄像头Ⅰ3以及智能中继上的矿用摄像头18采集到的视频也作为数据采集模块21的另一部分信息，经过数据预处理模块采用不同的预处理策略后，再通过无线通信模块发送给地面指挥中心数据处理子系统24。

智能头盔上的矿用摄像头Ⅰ3的使用，需要实时传送数据。对于智能头盔视频帧的预处理来说，智能头盔本身能量与数据空间的限制，需要着重考虑摄像头视频传输的内容选择部分。在实际井下救援时，对摄像头采集到的视频的分辨率以及每秒传输帧数有一定的要求，为了达到节能的目的，需要根据实际场景需求对视频传输策略进行调整。针对井下场景的特点，可以采用帧间差分的方法对视频数据进行处理。救援人员沿着根据已有信息选择的救援路线前行，摄像头的视频预处理部分对采集到的视频帧数据进行差分处理，然后二值化灰度差分图像以用来判断该图像数据是否需要传输。通过比较图像序列中前后两帧图像对应像素点灰度值差的绝对值，判断是否大于设定阈值来确定视频图像是否需要传输。

第k帧和第k+1帧图像f_k(x,y)，f_k+1(x,y)之间的变化用二值差分图像D(x,y)表示，如下式：

二值图中0对应前后变化小的区域，1对应前后变化明显的区域。进而可以根据0,1在二值图中所占的比例是否超过设定阈值判断该图像是否需要传输，本专利中所设定的阈值选择范围为0.3～0.8，首先根据井下实际气矿在阈值范围中设定帧间变化率阈值，进而根据实际的帧间差分值与阈值的关系选择传输视频的分辨率与传输速度。当帧间变化率未达到阈值界限时可以选择较低的分辨率，较小的传输速率，达到阈值后采用较高的分辨率，较大的传输速率进行传送，以达到实时传送又减少能量与节省数据空间的目的。本专利中，设计添加了紧急按钮6的选项，当出现突发紧急情况时，按下紧急按钮6可以实现视频的无间断与高质量传输。

智能中继的矿用摄像头Ⅱ18则是配合红外夜视装置17一同使用。由于断电断网的井下视线受阻，配合红外夜视装置17能够提高矿用摄像头Ⅱ18的传输质量。智能中继由搜救人员带到井下安放在合适的位置用来组建和延拓网络，为了能够传输更多的数据以及能够工作时间更长，中继器上安装的矿用摄像头Ⅱ18采集到的图像进行差分运算，达到规定阈值的图像才传送给地面指挥中心，让地面指挥中心对井下情况变化有所了解。

地面指挥中心数据处理子系统24得到智能头盔传输的井下环境数据、视频数据后，进行数据处理。特别是将井下可燃气体浓度的绘图后对，把分析结果语音通信给搜救人员，判断是否对智能头盔佩戴人员进行预警，保证搜救人员与被困人员的安全。

定位器11中包含着惯性导航模块，惯性导航模块包含三轴加速度计、三轴陀螺仪、三轴磁力计，是一个9自由度惯性模块，根据惯性导航的自主性，可以辅助和补充无线网络的定位，达到人员定位的准确性。而定位模块由对被困人员的定位，对智能头盔的定位，对残存网络中继的定位。其中对被困人员的定位和对残存网络的中继的取舍策略要以救援被困人员为首位。对残存网络中继的定位对网络延拓以及残存网络的重塑有着重要意义，智能中继定位到残存网络中继之后，运用智能中继上原有网络兼容性接口22将残存网络中继器存储设备中的数据发送给地面指挥中心数据处理子系统24。

无线通信器12是使用Wifi、TD-LTE/TD-FDD、IMT-2121等式将处理器输出的数据、语音、视频帧连续传输到地面指挥中心数据处理子系统24的传输方式，能够有限快速的传输。

存储器10为可拆卸的闪存存储器，具有掉电自保护、非易失性、存储量大的美好特点，起到了“黑盒子”的作用。

报警器13即是根据本专利所述的智能头盔系统的数据反馈给报警模块，判断报警模块是否运用报警器13报警。报警源既包含智能头盔系统以及智能中继上多传感器探头Ⅰ、Ⅱ4、19、激光探测仪Ⅰ、Ⅱ5、20感知的环境参数浓度是否超过安全阈值，也包含地面指挥中心数据处理子系统24将接收的数据进行汇总后，对井下环境的报警。

所述的电源采用原始矿灯电源进行电压转换的方式进行供电。

基于上述智能头盔系统的结构与示意图，所述智能头盔的工作原理为：

所述的数据采集模块是由智能头盔系统上和智能中继上的多传感器探头、矿用摄像头、激光探测仪采集到的井下数据，以及运用智能中继上原有网络兼容性接口传输的残存网络发送的数据包；所述数据预处理模块一方面包含把各传感器和激光探测仪所采集到的数据经过压缩编码后发送给地面指挥中心，也包含智能头盔和智能中继分别将将矿用摄像头采集到的视频采取不同的预处理策略进行处理，能够监控部分井下环境，让地面指挥中心得知井下组网环境。

地面指挥中心数据处理子系统24对井下发来的数据进行处理分析后会通过语音信息给予搜救人员反馈或者发送给智能头盔的报警器，对搜救人员的搜救行动作出指导。

人员定位采用基于惯性导航系统准确了解搜救人员在井下的位置信息。同时，搜救人员根据被困人员发送的定位信号，逐步进行对搜救区域的修正。根据残存网络中继器的定位重塑残存网络并且进行网络延拓，使得残存网络中继存储器中的数据通过原有网络兼容性接口传输到地面指挥中心数据处理子系统，对井下的搜救工作提供有效的助力。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本专利的较佳实施例而已，并不用以限制本专利，凡在本专利的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本专利的保护范围内。

Claims (8)

1.一种矿山井下事故现场搜救以及监控系统，由智能头盔系统，智能中继和地面指挥中心数据处理子系统三部分组成:

所述的智能头盔系统由头盔与矿灯腰带组合而成；所述头盔上设有矿灯、矿用摄像头Ⅰ、多传感器探头Ⅰ、激光探测仪Ⅰ以及视频发送紧急按钮；所述的矿灯腰带由数据预处理器Ⅰ、存储器、处理器、定位器、无线通信器、报警器和电源Ⅰ组成；所述头盔与矿灯腰带采用有线连接；

所述的智能中继包含中继器、红外夜视装置、矿用摄像头Ⅱ、多传感器探头Ⅱ、激光探测仪Ⅱ、数据预处理器Ⅱ、原有网络兼容性接口和电源Ⅱ，用以实现延拓和组建井下网络、数据的存储、转发、残存网络的重塑以及对救援路径的监控；

所述的地面指挥中心数据处理子系统实现对井下数据的接收、汇总，对佩戴智能头盔的搜救人员进行预警，并与井下搜救人员保持通信。

2.根据权利要求1所述的矿山井下事故现场搜救以及监控系统，其特征在于，所述的智能头盔系统和智能中继中的视频发送紧急按钮、多传感器探头Ⅰ、Ⅱ，激光探测仪Ⅰ、Ⅱ，矿用摄像头Ⅰ、Ⅱ，以及智能中继的原有兼容性接口组成数据采集模块；

其中，所述多传感器探头包含用于采集矿山井下环境的各种参数的温湿度传感器、风速传感器、粉尘传感器、烟雾传感器中的任意一种或多种，以及用于井下人员与地面指挥中心的语音通信的语音传感器；

所述激光探测仪用于探测井下可燃气体一氧化碳和瓦斯的浓度；

所述矿用摄像头用于采集井下的视频信息；

所述原有兼容性接口用以残存网络中继存储设备中的数据传输；

所述的视频发送紧急按钮仅在井下环境出现剧烈变化或者救援人员遇到紧急情况时启动，用以实现摄像头采集视频的高速高清无限制传输。

3.根据权利要求1所述的矿山井下事故现场搜救以及监控系统，其特征在于，所述的无线通信器是将处理后的参数、语音、视频数据通过Wifi、TD-LTE/TD-FDD、IMT-2121与地面指挥中心进行快速有效的通信。

4.根据权利要求1所述的矿山井下事故现场搜救以及监控方法，其特征在于，具体步骤为：

步骤1)智能头盔系统的矿用摄像头Ⅰ摄取搜救前行中的环境视频，同时激光探测仪Ⅰ探测搜救人员周围一氧化碳和瓦斯的浓度，多传感器探头Ⅰ采集矿井下的环境温度、温度、风速、粉尘浓度、烟雾浓度信息，定位器定位被困人员、搜救人员的位置信息；同时，中继器的多传感器探头Ⅱ和激光探测仪Ⅱ对智能中继所在井下环境危险气体进行探测，矿用摄像头Ⅱ在红外夜视装置的辅助下对救援路径进行监控；

步骤2)激光探测仪Ⅰ、Ⅱ、多传感器探头Ⅰ、Ⅱ将所采集的环境参数数据，分别传给各系统的数据预处理器Ⅰ、Ⅱ，经数据预处理器Ⅰ、Ⅱ进行压缩编码传到数据存储器存储，存储器内的数据一方面经无线通信器传给地面中心数据处理子系统,另一方面传给处理器判断是否达到安全阈值，从而向智能头盔系统及地面指挥中心数据处理子系统发送报警信号；

步骤3)矿用摄像头Ⅰ、Ⅱ将采集到的视频传给经数据预处理模块Ⅰ、Ⅱ采用不同的预处理策略后，再通过无线通信器发送给地面指挥中心数据处理子系统；

步骤4)智能中继上的原有网络兼容性接口与矿井下残存网络连接，智能头盔系统定位到残存网络中继之后，运用智能中继上原有网络兼容性模块将残存网络中继器存储设备中的数据发送给地面指挥中心数据处理子系统，从而获取事故前矿井下环境信息；

步骤5)地面指挥中心数据处理子系统，对井下数据的接收、汇总，对搜救人员进行预警并指挥搜救人员进行搜救。

5.根据权利要求4所述的矿山井下事故现场搜救以及监控方法，其特征在于，步骤2)对环境参数的预处理即是对环境参数数据进行压缩编码，并不真正实时发送参数浓度，给参数浓度设定一个安全稳定的阈值，当检测到的浓度大于该阈值时，设置当前的指示位1，发送数据，否则为0，不发送数据；并且对于指示位为1并且浓度持续走高的情况，只发送当前时刻相较于上一时刻增加的浓度值。

6.根据权利要求4所述的矿山井下事故现场搜救以及监控方法，其特征在于，步骤3)中，对视频的预处理策略为，采用帧间差分的方法对传输图像进行选择，该方法是用图像序列中的连续两帧图像进行差分，然后二值化灰度差分图像以用来判断该图像数据是否需要传输；二值图中0对应前后变化小的区域，1对应前后变化明显的区域，进而可以根据0,1在二值图中所占的比例是否超过设定阈值判断该图像是否需要传输，即：

第k帧和第k+1帧图像f_k(x,y)，f_k+1(x,y)之间的变化用二值差分图像D(x,y)表示，如下式：

7.根据权利要求6所述的矿山井下事故现场搜救以及监控方法，其特征在于，智能头盔的视频预处理中，首先根据井下实际情况在阈值范围中设定帧间变化率阈值，进而根据实际的帧间差分值与阈值的关系选择传输视频的分辨率与传输速度，当帧间变化率未达到阈值界限时，可以选择较低分辨率，较小的传输速率，达到阈值后采用较高的分辨率，较大的传输速率进行传送；所述阈值选择范围为0.3～0.8。

8.根据权利要求6所述的矿山井下事故现场搜救以及监控方法，其特征在于，中继器的视频预处理中，所设定的阈值范围为0.2～1，当二值图像中1所占比例超过设定阈值时，需要对图像进行传输。