CN114866958A - 一种基于人员位置检测的告警信息分级系统装置及告警方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种基于人员位置检测的告警信息分级系统装置及告警方法，所述告警信息分级装置包括地面调度中心、若干分布式定位模块、若干环境信息采集模块、若干分级告警模块、若干移动式定位终端以及若干通信基站，所述分布式定位模块、环境信息采集模块、分级告警模块和若干通信基站均设置于井下固定位置，所述分布式定位模块、环境信息采集模块和分级告警模块分别与所述通信基站通过无线连接实现数据交互，所述移动式定位终端由作业人员随身携带并与所述通信基站无线连接，所述通信基站无线连接所述地面调度中心。本发明实现了井下数据的立体化呈现，可以有效对井下险情进行预警与管控，及时监控外界环境为作业人员提供报警预防。

Description

一种基于人员位置检测的告警信息分级系统装置及告警方法
技术领域
本发明属于井下灾情告警技术领域，涉及一种基于人员位置检测的告警信息分级系统装置及告警方法。
背景技术
近年来，随着煤矿安全事故频发，造成了重大人员伤亡和巨大的经济损失，煤矿安全生产问题受到社会各界的关注。当煤矿安全事故发生后，现场环境复杂恶劣，充满未知和不确定性的因素，严重威胁搜救人员的生命安全，给搜救工作的部署和实施带来严峻考验。因而，煤矿生产过程中，若能对煤矿井下人员的数量以及各人员所从事的工作项目、实际所处位置、当前身体状况等进行有效监控，这样在煤矿安全事故发生后，能快速锁定搜救区域，大幅度提高搜救效率。
现如今主要采用的是基于RFID的井下人员定位系统，基于RFID的井下人员定位方法的工作原理是利用射频识别技术(RFID)进行非接触双向通信，以达到识别目的并交换数据。与其它接触式识别技术不同，RFID系统的射频卡和读写器之间不用接触就可实现对人员或物体在不同状态(移动、静止)下的自动识别和定位。典型的射频识别系统主要包括射频卡和读写器两部分。射频卡是将几个主要模块集成到一块芯片中，芯片上有EEPROM用来储存识别码或其它数据。芯片外围仅需连接天线，完成与读写器的通信。射频卡可以作为人员的身份或货物的标识卡。
采用射频识别技术对井下人员进行定位的工作原理是：首先，在井下的各个巷道和所有人员可能经过的通道中安放若干个射频读写器，具体数量和位置根据现场实际工况和要实现的功能要求而定，并且将它们通过网络布线和地面的监控计算机联网。同时，在每个下井人员佩带的矿灯帽上安装一个识别卡，当下井人员进入井下以后，只要通过或接近放置在巷道内的任何一个射频读写器，射频读写器即会马上感应到信号同时立即上传到地面的监控计算机上，计算机马上就可判断出具体信息，同时把它显示在显示屏上，管理人员也可以根据显示屏上的分布示意图点击井下某一位置，计算机即会把这一区域的人员情况统计并显示出来。另外，一旦井下发生事故，可根据计算机中的人员分布信息马上查出事故地点的人员情况，然后再用特殊的探测器在事故处进一步确定人员位置，以便帮助营救人员准确快速的营救被困人员。
CN201657321U公开了一种井下人员定位管理装置。它由业务管理终端、通信接口设备、通信分站、无线识别定位单元组成，无线识别定位单元包括带有基于ZigBee技术的无线通信模块的读卡器和识别卡；读卡器接收识别卡发送的数据并进行计算定位，读卡器与通信分站进行数据传送，通信分站通过通信接口设备向业务管理终端传送数据。
CN203808869U公开了一种智能井下矿工定位及信息采集系统，在矿井帽上安装有专用探照灯、低功率的OLED显示屏、一键求助按钮、电池盒、ZigBee通信天线、控制电路；电路部分分为：置于矿工帽上的ZigBee盲节点和置于矿井壁上的ZigBee路由节点。
CN201698022U公开了一种井下/巷道移动对象定位及跟踪系统，包括布设在被检测矿井井下的井下定位及跟踪系统和布设在地面上的井上监控系统，井下定位及跟踪系统和井上监控系统间进行双向通信；井下定位及跟踪系统包括多个无线射频标签、多个无线信号收发装置和多个分别由各井下作业人员携带、内部存储有持卡人的身份及所从事工种信息且能对处于各自信号覆盖范围内的无线射频标签中所存储信息进行实时读取并将所读取信息与内部所存储信息同步上传至无线信号收发装置的读卡器，无线射频标签布设在采煤工作面上或采煤巷道中。
实际使用过程中，上述基于现如今煤矿生产过程中，一般仅对进入煤矿井下人员的数量及各进入人员的身份进行简单统计。因而，目前缺少一种设计合理、安装布设方便、使用操作简便且智能化程度高、使用效果好的告警信息分级系统装置，其能对当前状态下煤矿井下人员的数量以及各作业人员进出时间、在煤矿井下所处的具体位置、当前身体状况等方面进行有效监控。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种基于人员位置检测的告警信息分级系统装置及告警方法，实现了井下数据的立体化呈现，可以有效对井下险情进行预警与管控，及时监控外界环境为作业人员提供报警预防，有效提高目标定位数据的利用率，并实现对矿井下多种灾害进行报警和引导，在危险发生时，地面调度中心可以有序规划作业人员撤离路线，为井下作业人员的避险提供及时、宝贵的报警信息，为井下作业人员的生命安全提供有利保障。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种基于人员位置检测的告警信息分级系统装置，所述告警信息分级装置包括地面调度中心、若干分布式定位模块、若干环境信息采集模块、若干分级告警模块、若干移动式定位终端以及若干通信基站，所述分布式定位模块、环境信息采集模块、分级告警模块和若干通信基站均设置于井下固定位置，所述分布式定位模块、环境信息采集模块和分级告警模块分别与所述通信基站通过无线连接实现数据交互，所述移动式定位终端由作业人员随身携带并与所述通信基站无线连接，所述通信基站无线连接所述地面调度中心。
本发明通过环境信息采集模块实现对井下环境的多元数据采集，及时获取井下环境参数。此外，本发明通过设置分布式定位模块和移动式定位终端，固定式位置信息采集主要依靠特定区域内的摄像头采集作业人员的图像信息，移动式位置信息采集主要依靠作业人员携带移动式定位终端对移动轨迹进行实时定位追踪，由于分布式定位模块存在监控盲区，本发明通过设置移动式定位终端作为补充，实现了区域定位和定点定位相结合，提高了人员定位精确度，可以更加精准对井下作业人员进行实时的定位，以及作业人员的位置信息和移动轨迹，形成作业人员移动数据监控网络。同时，通过环境信息采集模块、分布式定位模块和移动式定位终端的结合，使得环境参数、视频监控和人员移动轨迹三者之间形成交互融合，实现了井下数据的立体化呈现，可以有效对井下险情进行预警与管控，及时监控外界环境为作业人员提供报警预防，有效提高目标定位数据的利用率，并实现对矿井下多种灾害进行报警和引导，在危险发生时，地面调度中心可以有序规划作业人员撤离路线，为井下作业人员的避险提供及时、宝贵的报警信息，为井下作业人员的生命安全提供有利保障。
需要说明的是，本发明的主要发明点在于分布式定位模块和移动式定位终端在人员定位方面的多层次结合，实现了对人员的精准定位，配合相应的环境监控和分级告警，可以对不同指定区域内的作业人员进行精确引导避险。因此，可以理解的是，本发明中限定的地面调度中心以及位于井下的通信基站及各通信设备之间的连接，通信环网的搭建等不作为本发明的限定技术方案，因此本发明不便做进一步限定，为了保证方案完整性，本发明示例性地提供了如下通信环网的搭建方案：
系统主干网络包括位于地面的局域网，以及位于井下的矿用工业以太网；地面调度中心通过第一网络接入设备与地面局域网连接；地面调度中心通过第二网络接入设备与井下矿用工业以太网相连接；本领域技术人员根据通信基站的无线通讯距离以及井下环境等因素，沿地面矿灯房至井下作业人员的工作地点设置数个的通信基站，通信基站通过第三网络接入设备以无线方式与矿用工业以太网连接。作业人员携带移动式定位终端下井作业；作业人员携带的移动式定位终端在矿灯房启动后与通信基站建立无线连接并完成个人登记注册和信息更新；作业人员携带移动式定位终端移动的过程中不断更换与沿路通信基站的连接，从而实现与地面调度中心之间的信息交互、数据传输以及告警发布等操作。
作为本发明一种优选的技术方案，所述分布式定位模块包括与所述通信基站分别无线连接的人员识别单元、坐标定位单元和轨迹追踪单元，所述人员识别单元用于识别井下非法闯入人员并将井下作业人员的图像信息同时传输至通信基站和坐标定位单元，所述坐标定位单元根据人员识别单元传输的图像信息计算并锁定对应的井下作业人员的当前位置，将井下作业人员当前位置信息同时传输至通信基站和轨迹追踪单元，所述轨迹追踪单元对井下环境进行建模并根据所述坐标定位单元传输的位置信息在空间模型中标注井下作业人员的移动轨迹并将移动轨迹信息传输至通信基站，所述地面调度中心根据所述通信基站在空间模型中的位置及距离信息，在空间模型中标注出携带所述移动式定位终端的作业人员的当前位置和移动轨迹。
作为本发明一种优选的技术方案，所述人员识别单元包括依次电性连接的红外摄像设备、图像处理器和微控制器，所述微控制器用于控制所述红外摄像设备追踪并拍摄井下作业人员，所述图像处理器用于对所述红外摄像设备采集的视频信息进行图像处理并将处理得到的图像信息传输至微控制器。
本发明提供的红外摄像设备主要用于采集特定区域内的作业人员图像，同时利用红外摄像设备还可以观察到作业人员的体温，由于井下的作业温度通常在15～25℃，远低于人体正常体温，采用红外摄像的方式可以准确识别当前环境下的作业人员数量，通过观察作业人员的体温还可以检测作业人员的生理健康状态，从而确定井下作业人员是否全部安全在岗。
优选地，所述红外摄像设备包括摄像头、红外传感器和驱动电机，所述红外传感器电性连接所述微控制器，所述驱动电机传动连接所述摄像头，所述微控制器根据所述红外传感器传输的红外信号锁定正在移动的井下作业人员，并向驱动电机发出控制指令，通过所述驱动电机带动所述摄像头对移动的井下作业人员进行追踪拍摄。
优选地，所述微控制器内设置有目标人像特征数据库，所述目标人像特征数据库中写入全部井下作业人员的人像信息，所述图像处理器将采集并处理后的人像信息传输至微控制器，所述微控制器遍历所述目标人像特征数据库中的全部人像信息进行查找比对，如果查找比对后识别成功，则不进行其他操作；如果查找比对后识别失败，表明存在非法闯入人员，通过所述通信基站将非法闯入人员的人像信息上传至所述地面调度中心。
作为本发明一种优选的技术方案，所述移动式定位终端与所述坐标定位单元进行近场通信，携带所述移动式定位终端的作业人员移动至所述坐标定位单元的近场通信范围内时，触发相应的坐标定位单元发出感应信号。
优选地，所述坐标定位单元包括第一微处理器以及与所述第一微处理器电性连接的第一近场通信天线，所述第一近场通信天线用于感应近场通信范围内出现的移动式定位终端并向所述第一微处理器发出感应信号。
优选地，所述坐标定位单元还包括与所述第一微处理器电性连接的第一射频通信天线，所述第一微处理器接收到感应信号后通过所述第一射频通信天线向所述通信基站发出射频信号，所述通信基站检测射频信号强度并计算得到携带所述移动式定位终端的作业人员与所述通信基站之间的距离，并将距离信息传输至所述地面调度中心。
优选地，所述第一微处理器内还设置有生物信息数据库，所述生物信息数据库中写入全部井下作业人员的人像信息及对应的唯一生物识别信息。
作为本发明一种优选的技术方案，所述轨迹追踪单元包括三维模型构建模块、人像特征提取模块、轨迹重合判断模块和位置信息映射模块。
优选地，所述三维模型构建模块电性连接所述人员识别单元，所述三维模型构建模块用于获取预设空间中不同位置的人员识别单元的监控画面，根据监控画面构件预设空间的三维模型。
优选地，所述人像特征提取模块分别电性连接所述人员识别单元和所述轨迹重合判断模块，所述人像特征提取模块采集间隔时间内目标人员的若干人像信息的特征值并将特征值传输至轨迹重合判断模块；所述轨迹重合判断模块将采集到的目标人员的若干人像信息的特征值进行重合比对，如果确认属于同一目标人员，则将所述目标人员在每一帧监控画面内的图像提取出来并构建形成运动轨迹。
优选地，所述三维模型构建模块和轨迹重合判断模块分别电性连接所述位置信息映射模块，所述三维模型构建模块和轨迹重合判断模块分别将井下空间模型和目标人员运动轨迹发送至位置信息映射模块，所述位置信息映射模块将目标人员运动轨迹添加至井下空间模型中形成移动轨迹与井下地标之间的映射关系。
作为本发明一种优选的技术方案，所述环境信息采集模块包括分布于矿井内的若干气体浓度传感器、若干温度传感器和若干湿度传感器。
优选地，所述气体浓度传感器包括甲烷浓度传感器、CO浓度传感器、CO2浓度传感器和氧气浓度传感器。
优选地，所述环境信息采集模块与所述移动式定位终端进行近场通信，携带所述移动式定位终端的作业人员移动至所述环境信息采集模块的近场通信范围内时，触发相应的环境信息采集模块发出感应信号。
优选地，所述环境信息采集模块包括第二微处理器以及与所述第二微处理器电性连接的第二近场通信天线，所述第二近场通信天线用于感应近场通信范围内出现的移动式定位终端并向所述第二微处理器发出感应信号；所述第二微处理器电性连接所述气体浓度传感器、温度传感器和湿度传感器，所述第二微处理器接收到感应信号后控制气体浓度传感器、温度传感器和湿度传感器启动并采集携带所述移动式定位终端的作业人员周围区域内的浓度、温度和湿度数据。
优选地，所述环境信息采集模块还包括与所述第二微处理器电性连接的第二射频通信天线，所述第二微处理器采集到的环境数据通过所述第二射频通信天线传输至所述通信基站，并经由所述通信基站传输至所述地面调度中心，所述地面调度中心将携带所述移动式定位终端的作业人员周围的环境参数标注至空间模型中并与所述作业人员的移动轨迹结合，所述地面调度中心对环境参数进行评判是否达到告警标准，如果达到告警标准则控制所述分级告警模块发出警报。
作为本发明一种优选的技术方案，所述移动式定位终端包括控制芯片，所述控制芯片分别电性连接第三射频通信天线和第三近场通信天线，所述第三射频通信天线通过所述通信基站与所述地面调度中心进行无线通信；所述第三近场通信天线分别独立地与所述第一近场通信天线和第二近场通信天线进行近场通信。
优选地，所述移动式定位终端还包括与所述控制芯片电性连接的生物信息录入模块，所述生物信息录入模块用于实时采集作业人员的生物信息并传输至所述控制芯片，所述控制芯片将采集到的生物信息通过第二近场通信天线传输至所述坐标定位单元，所述坐标定位单元根据接收的生物识别信息遍历生物信息数据库进行查找比对；如果匹配成功，则所述地面调度中心在空间模型中将携带所述移动式定位终端的作业人员标注为正常作业人员；如果匹配失败，则所述地面调度中心在空间模型中将携带所述移动式定位终端的作业人员标注为非法闯入人员并向其余正常作业人员携带的移动式定位终端发出提醒指令。
优选地，所述生物信息包括指纹、声纹、虹膜、视网膜、静脉血管分布或面部轮廓特征中的任意一种或至少两种的组合。
通过在移动式定位终端上设置生物信息录入模块，利用生物信息录入模块对作业人员的生物信息进行录入和识别，通过坐标定位单元检测识别采集到的生物信息与预先录入的作业人员的生物信息匹配，并在匹配成功后向通信基站发送射频信号，采用此种方式可以进一步提高井下作业人员的安全性，防止非法闯入人员通过持有移动式定位终端而混入井下的情况出现，确保移动式定位终端的持有者为正常作业人员，当然对于生物信息不匹配的非法闯入人员也可以实时跟踪记录其移动轨迹，此时需要地面调度中心进行特别标注，并依情况选择是否向其余正常作业人员携带的移动式定位终端发出提醒指令。通过本发明提供的移动式定位终端与坐标定位单元的配合可以精准定位作业人员与通信基站之间的相对位置，再结合轨迹追踪单元提供的井下空间模型，将作业人员与通信基站的相对位置定位至井下空间模型，实现作业人员位置的可视化，提高了地面调度中心对作业人员避险引导的准确度，本发明提供的移动式定位终端可以高效完成识别验证过程，从而实现通信基站对作业人员的数量和位置的实时统计、身份识别和定位跟踪等功能，全面提高井下作业人员定位安全管理水平。
作为本发明一种优选的技术方案，所述分级告警模块包括集成电路板以及与所述集成电路板分别电性连接的第四射频通信天线、警报灯和蜂鸣器，所述集成电路板通过所述第四射频通信天线与所述通信基站进行无线通信，所述地面调度中心通过所述通信基站向所述第四射频通信天线发出控制指令，所述集成电路板根据第四射频通信天线接收的控制指令控制所述警报灯和/或所述蜂鸣器发出相应等级的告警信号。
优选地，所述警报灯包括不同颜色的灯具，所述集成电路板根据险情的紧急程度控制警报灯的颜色和/或闪烁频率。
所述蜂鸣器通过音频功放电路电性接入所述集成电路板，所述集成电路板通过所述音频功放电路控制所述蜂鸣器发出设定频率段的声频信号，从而控制所述蜂鸣器发出的蜂鸣音量。
由于井下环境复杂，井下各区域内的环境参数往往各不相同，其中部分区域内的环境参数超标，此时若对井下全部区域进行告警，不免会影响其他正常区域内的作业人员，造成不必要的恐慌，因此本发明提供的分级告警模块通过近场通信技术实现了对特定区域范围内的环境进行精准告警，在井下作业人员进入特定区域后触发相应区域内的环境信息采集模块开启，立即对该作业人员的周边环境进行检测，一旦其中某一项环境参数超标则通过通信基站向地面调度中心发出控制指令，地面调度中心反馈至分级告警模块，对该特定区域内的作业人员进行单独告警，而不影响其他正常区域内的作业人员。
需要说明的是，本发明提供的分级告警模块根据颜色和/或蜂鸣音量区分出至少三个不同紧急程度的警报级别，当有某一环境信息采集模块采集到的环境数据超出预设阈值范围时，集成电路板根据超出程度判断险情紧急程度，再向分级告警模块发出对应的警报级别指令，井下作业人员可以根据警报级别采取适当的处置方案，可以帮助井下作业人员更加精准地采取不同的处置方案，防止错误地估计的险情导致人身财产损失。
第二方面，本发明提供了一种第一方面所述的告警信息分级系统装置的告警方法，所述告警方法包括：
作业人员随身携带移动式定位终端进入井下作业，通过分布式定位模块对每一作业人员在井下的位置和移动轨迹进行实时追踪，环境信息采集模块对每一作业人员的周边环境信息进行采集，获取周边的气体浓度、温度和湿度数据并传输至地面调度中心，地面调度中心根据不同作业人员的周边环境控制分级告警模块发出不同级别的告警信号，并指导作业人员撤离。
作为本发明一种优选的技术方案，所述告警方法具体包括如下步骤：
(1)轨迹追踪单元对井下环境进行建模得到井下空间模型；作业人员携带移动式定位终端进行采矿作业；
(2)通过分布于井下的若干人员识别单元对监控区域内移动的作业人员进行身份识别，若识别成功，则不进行其他操作；如果查找比对后识别失败，则通过所述通信基站将人像信息上传至地面调度中心；地面调度中心对采集到的非法闯入人员的人像信息进行标记并下发至其他作业人员携带的移动式定位终端上；
(3)随着作业人员在井下移动，移动式定位终端持续向外界发出近场感应信号，当进入某一坐标定位单元的近场感应区域内时，坐标定位单元向通信基站发出射频信号，通信基站检测射频信号强度并计算得到移动式定位终端与通信基站之间的距离，并将距离信息传输至地面调度中心；
(4)地面调度中心根据通信基站在空间模型中的位置及距离信息，在空间模型中标注出携带移动式定位终端的作业人员的当前位置和移动轨迹；
(5)移动式定位终端在发出近场感应信号的同时采集作业人员的生物信息，并将生物信息发送至近场感应到的坐标定位单元中，坐标定位单元根据接收的生物识别信息遍历生物信息数据库进行查找比对；如果匹配成功，则地面调度中心在空间模型中对携带移动式定位终端的作业人员标注为正常作业人员，如果匹配失败，则地面调度中心在空间模型中对携带移动式定位终端的作业人员标注为非法闯入人员并向其余正常作业人员携带的移动式定位终端发出提醒指令；
(6)随着作业人员在井下移动，移动式定位终端持续向外界发出近场感应信号，当进入某一环境信息采集模块的近场感应区域内时，触发环境信息采集模块采集该作业人员周围的浓度、温度和湿度数据，并将环境数据通过通信基站上传至地面调度中心，地面调度中心将作业人员周围的环境参数标注至空间模型中，并对环境参数进行评判是否达到告警标准，如果达到告警标准则根据灾情的严重程度控制分级告警模块的报警等级。
所述系统是指设备系统、装置系统或生产装置。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明通过环境信息采集模块实现对井下环境的多元数据采集，及时获取井下环境参数。此外，本发明通过设置分布式定位模块和移动式定位终端，固定式位置信息采集主要依靠特定区域内的摄像头采集作业人员的图像信息，移动式位置信息采集主要依靠作业人员携带移动式定位终端对移动轨迹进行实时定位追踪，由于分布式定位模块存在监控盲区，本发明通过设置移动式定位终端作为补充，实现了区域定位和定点定位相结合，提高了人员定位精确度，可以更加精准对井下作业人员进行实时的定位，以及作业人员的位置信息和移动轨迹，形成作业人员移动数据监控网络。同时，通过环境信息采集模块、分布式定位模块和移动式定位终端的结合，使得环境参数、视频监控和人员移动轨迹三者之间形成交互融合，实现了井下数据的立体化呈现，可以有效对井下险情进行预警与管控，及时监控外界环境为作业人员提供报警预防，有效提高目标定位数据的利用率，并实现对矿井下多种灾害进行报警和引导，在危险发生时，地面调度中心可以有序规划作业人员撤离路线，为井下作业人员的避险提供及时、宝贵的报警信息，为井下作业人员的生命安全提供有利保障。
附图说明
图1为本发明一个具体实施方式提供的告警信息分级系统装置的结构示意图。
具体实施方式
需要理解的是，在本发明的描述中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
在一个具体实施方式中，本发明提供了一种基于人员位置检测的告警信息分级系统装置，如图1所示，所述告警信息分级装置包括地面调度中心、若干分布式定位模块、若干环境信息采集模块、若干分级告警模块、若干移动式定位终端以及若干通信基站，所述分布式定位模块、环境信息采集模块、分级告警模块和若干通信基站均设置于井下固定位置，所述分布式定位模块、环境信息采集模块和分级告警模块分别与所述通信基站通过无线连接实现数据交互，所述移动式定位终端由作业人员随身携带并与所述通信基站无线连接，所述通信基站无线连接所述地面调度中心。
本发明通过环境信息采集模块实现对井下环境的多元数据采集，及时获取井下环境参数。此外，本发明通过设置分布式定位模块和移动式定位终端，固定式位置信息采集主要依靠特定区域内的摄像头采集作业人员的图像信息，移动式位置信息采集主要依靠作业人员携带移动式定位终端对移动轨迹进行实时定位追踪，由于分布式定位模块存在监控盲区，本发明通过设置移动式定位终端作为补充，实现了区域定位和定点定位相结合，提高了人员定位精确度，可以更加精准对井下作业人员进行实时的定位，以及作业人员的位置信息和移动轨迹，形成作业人员移动数据监控网络。同时，通过环境信息采集模块、分布式定位模块和移动式定位终端的结合，使得环境参数、视频监控和人员移动轨迹三者之间形成交互融合，实现了井下数据的立体化呈现，可以有效对井下险情进行预警与管控，及时监控外界环境为作业人员提供报警预防，有效提高目标定位数据的利用率，并实现对矿井下多种灾害进行报警和引导，在危险发生时，地面调度中心可以有序规划作业人员撤离路线，为井下作业人员的避险提供及时、宝贵的报警信息，为井下作业人员的生命安全提供有利保障。
需要说明的是，本发明的主要发明点在于分布式定位模块和移动式定位终端在人员定位方面的多层次结合，实现了对人员的精准定位，配合相应的环境监控和分级告警，可以对不同指定区域内的作业人员进行精确引导避险。因此，可以理解的是，本发明中限定的地面调度中心以及位于井下的通信基站及各通信设备之间的连接，通信环网的搭建等不作为本发明的限定技术方案，因此本发明不便做进一步限定，为了保证方案完整性，本发明示例性地提供了如下通信环网的搭建方案：
系统主干网络包括位于地面的局域网，以及位于井下的矿用工业以太网；地面调度中心通过第一网络接入设备与地面局域网连接；地面调度中心通过第二网络接入设备与井下矿用工业以太网相连接；本领域技术人员根据通信基站的无线通讯距离以及井下环境等因素，沿地面矿灯房至井下作业人员的工作地点设置数个的通信基站，通信基站通过第三网络接入设备以无线方式与矿用工业以太网连接。作业人员携带移动式定位终端下井作业；作业人员携带的移动式定位终端在矿灯房启动后与通信基站建立无线连接并完成个人登记注册和信息更新；作业人员携带移动式定位终端移动的过程中不断更换与沿路通信基站的连接，从而实现与地面调度中心之间的信息交互、数据传输以及告警发布等操作。
进一步地，所述分布式定位模块包括与所述通信基站分别无线连接的人员识别单元、坐标定位单元和轨迹追踪单元，所述人员识别单元用于识别井下非法闯入人员并将井下作业人员的图像信息同时传输至通信基站和坐标定位单元，所述坐标定位单元根据人员识别单元传输的图像信息计算并锁定对应的井下作业人员的当前位置，将井下作业人员当前位置信息同时传输至通信基站和轨迹追踪单元，所述轨迹追踪单元对井下环境进行建模并根据所述坐标定位单元传输的位置信息在空间模型中标注井下作业人员的移动轨迹并将移动轨迹信息传输至通信基站，所述地面调度中心根据所述通信基站在空间模型中的位置及距离信息，在空间模型中标注出携带所述移动式定位终端的作业人员的当前位置和移动轨迹。
进一步地，所述人员识别单元包括依次电性连接的红外摄像设备、图像处理器和微控制器，所述微控制器用于控制所述红外摄像设备追踪并拍摄井下作业人员，所述图像处理器用于对所述红外摄像设备采集的视频信息进行图像处理并将处理得到的图像信息传输至微控制器。
本发明提供的红外摄像设备主要用于采集特定区域内的作业人员图像，同时利用红外摄像设备还可以观察到作业人员的体温，由于井下的作业温度通常在15～25℃，远低于人体正常体温，采用红外摄像的方式可以准确识别当前环境下的作业人员数量，通过观察作业人员的体温还可以检测作业人员的生理健康状态，从而确定井下作业人员是否全部安全在岗。
进一步地，所述红外摄像设备包括摄像头、红外传感器和驱动电机，所述红外传感器电性连接所述微控制器，所述驱动电机传动连接所述摄像头，所述微控制器根据所述红外传感器传输的红外信号锁定正在移动的井下作业人员，并向驱动电机发出控制指令，通过所述驱动电机带动所述摄像头对移动的井下作业人员进行追踪拍摄。
进一步地，所述微控制器内设置有目标人像特征数据库，所述目标人像特征数据库中写入全部井下作业人员的人像信息，所述图像处理器将采集并处理后的人像信息传输至微控制器，所述微控制器遍历所述目标人像特征数据库中的全部人像信息进行查找比对，如果查找比对后识别成功，则不进行其他操作；如果查找比对后识别失败，表明存在非法闯入人员，通过所述通信基站将非法闯入人员的人像信息上传至所述地面调度中心。
进一步地，所述移动式定位终端与所述坐标定位单元进行近场通信，携带所述移动式定位终端的作业人员移动至所述坐标定位单元的近场通信范围内时，触发相应的坐标定位单元发出感应信号。
进一步地，所述坐标定位单元包括第一微处理器以及与所述第一微处理器电性连接的第一近场通信天线，所述第一近场通信天线用于感应近场通信范围内出现的移动式定位终端并向所述第一微处理器发出感应信号。
进一步地，所述坐标定位单元还包括与所述第一微处理器电性连接的第一射频通信天线，所述第一微处理器接收到感应信号后通过所述第一射频通信天线向所述通信基站发出射频信号，所述通信基站检测射频信号强度并计算得到携带所述移动式定位终端的作业人员与所述通信基站之间的距离，并将距离信息传输至所述地面调度中心。
进一步地，所述第一微处理器内还设置有生物信息数据库，所述生物信息数据库中写入全部井下作业人员的人像信息及对应的唯一生物识别信息。
进一步地，所述轨迹追踪单元包括三维模型构建模块、人像特征提取模块、轨迹重合判断模块和位置信息映射模块。
进一步地，所述三维模型构建模块电性连接所述人员识别单元，所述三维模型构建模块用于获取预设空间中不同位置的人员识别单元的监控画面，根据监控画面构件预设空间的三维模型。
进一步地，所述人像特征提取模块分别电性连接所述人员识别单元和所述轨迹重合判断模块，所述人像特征提取模块采集间隔时间内目标人员的若干人像信息的特征值并将特征值传输至轨迹重合判断模块；所述轨迹重合判断模块将采集到的目标人员的若干人像信息的特征值进行重合比对，如果确认属于同一目标人员，则将所述目标人员在每一帧监控画面内的图像提取出来并构建形成运动轨迹。
进一步地，所述三维模型构建模块和轨迹重合判断模块分别电性连接所述位置信息映射模块，所述三维模型构建模块和轨迹重合判断模块分别将井下空间模型和目标人员运动轨迹发送至位置信息映射模块，所述位置信息映射模块将目标人员运动轨迹添加至井下空间模型中形成移动轨迹与井下地标之间的映射关系。
进一步地，所述环境信息采集模块包括分布于矿井内的若干气体浓度传感器、若干温度传感器和若干湿度传感器。
进一步地，所述气体浓度传感器包括甲烷浓度传感器、CO浓度传感器、CO2浓度传感器和氧气浓度传感器。
进一步地，所述环境信息采集模块与所述移动式定位终端进行近场通信，携带所述移动式定位终端的作业人员移动至所述环境信息采集模块的近场通信范围内时，触发相应的环境信息采集模块发出感应信号。
进一步地，所述环境信息采集模块包括第二微处理器以及与所述第二微处理器电性连接的第二近场通信天线，所述第二近场通信天线用于感应近场通信范围内出现的移动式定位终端并向所述第二微处理器发出感应信号；所述第二微处理器电性连接所述气体浓度传感器、温度传感器和湿度传感器，所述第二微处理器接收到感应信号后控制气体浓度传感器、温度传感器和湿度传感器启动并采集携带所述移动式定位终端的作业人员周围区域内的浓度、温度和湿度数据。
进一步地，所述环境信息采集模块还包括与所述第二微处理器电性连接的第二射频通信天线，所述第二微处理器采集到的环境数据通过所述第二射频通信天线传输至所述通信基站，并经由所述通信基站传输至所述地面调度中心，所述地面调度中心将携带所述移动式定位终端的作业人员周围的环境参数标注至空间模型中并与所述作业人员的移动轨迹结合，所述地面调度中心对环境参数进行评判是否达到告警标准，如果达到告警标准则控制所述分级告警模块发出警报。
进一步地，所述移动式定位终端包括控制芯片，所述控制芯片分别电性连接第三射频通信天线和第三近场通信天线，所述第三射频通信天线通过所述通信基站与所述地面调度中心进行无线通信；所述第三近场通信天线分别独立地与所述第一近场通信天线和第二近场通信天线进行近场通信。
进一步地，所述移动式定位终端还包括与所述控制芯片电性连接的生物信息录入模块，所述生物信息录入模块用于实时采集作业人员的生物信息并传输至所述控制芯片，所述控制芯片将采集到的生物信息通过第二近场通信天线传输至所述坐标定位单元，所述坐标定位单元根据接收的生物识别信息遍历生物信息数据库进行查找比对；如果匹配成功，则所述地面调度中心在空间模型中将携带所述移动式定位终端的作业人员标注为正常作业人员；如果匹配失败，则所述地面调度中心在空间模型中将携带所述移动式定位终端的作业人员标注为非法闯入人员并向其余正常作业人员携带的移动式定位终端发出提醒指令。
进一步地，所述生物信息包括指纹、声纹、虹膜、视网膜、静脉血管分布或面部轮廓特征中的任意一种或至少两种的组合。
通过在移动式定位终端上设置生物信息录入模块，利用生物信息录入模块对作业人员的生物信息进行录入和识别，通过坐标定位单元检测识别采集到的生物信息与预先录入的作业人员的生物信息匹配，并在匹配成功后向通信基站发送射频信号，采用此种方式可以进一步提高井下作业人员的安全性，防止非法闯入人员通过持有移动式定位终端而混入井下的情况出现，确保移动式定位终端的持有者为正常作业人员，当然对于生物信息不匹配的非法闯入人员也可以实时跟踪记录其移动轨迹，此时需要地面调度中心进行特别标注，并依情况选择是否向其余正常作业人员携带的移动式定位终端发出提醒指令。通过本发明提供的移动式定位终端与坐标定位单元的配合可以精准定位作业人员与通信基站之间的相对位置，再结合轨迹追踪单元提供的井下空间模型，将作业人员与通信基站的相对位置定位至井下空间模型，实现作业人员位置的可视化，提高了地面调度中心对作业人员避险引导的准确度，本发明提供的移动式定位终端可以高效完成识别验证过程，从而实现通信基站对作业人员的数量和位置的实时统计、身份识别和定位跟踪等功能，全面提高井下作业人员定位安全管理水平。
进一步地，所述分级告警模块包括集成电路板以及与所述集成电路板分别电性连接的第四射频通信天线、警报灯和蜂鸣器，所述集成电路板通过所述第四射频通信天线与所述通信基站进行无线通信，所述地面调度中心通过所述通信基站向所述第四射频通信天线发出控制指令，所述集成电路板根据第四射频通信天线接收的控制指令控制所述警报灯和/或所述蜂鸣器发出相应等级的告警信号。
进一步地，所述警报灯包括不同颜色的灯具，所述集成电路板根据险情的紧急程度控制警报灯的颜色和/或闪烁频率。
所述蜂鸣器通过音频功放电路电性接入所述集成电路板，所述集成电路板通过所述音频功放电路控制所述蜂鸣器发出设定频率段的声频信号，从而控制所述蜂鸣器发出的蜂鸣音量。
由于井下环境复杂，井下各区域内的环境参数往往各不相同，其中部分区域内的环境参数超标，此时若对井下全部区域进行告警，不免会影响其他正常区域内的作业人员，造成不必要的恐慌，因此本发明提供的分级告警模块通过近场通信技术实现了对特定区域范围内的环境进行精准告警，在井下作业人员进入特定区域后触发相应区域内的环境信息采集模块开启，立即对该作业人员的周边环境进行检测，一旦其中某一项环境参数超标则通过通信基站向地面调度中心发出控制指令，地面调度中心反馈至分级告警模块，对该特定区域内的作业人员进行单独告警，而不影响其他正常区域内的作业人员。
需要说明的是，本发明提供的分级告警模块根据颜色和/或蜂鸣音量区分出至少三个不同紧急程度的警报级别，当有某一环境信息采集模块采集到的环境数据超出预设阈值范围时，集成电路板根据超出程度判断险情紧急程度，再向分级告警模块发出对应的警报级别指令，井下作业人员可以根据警报级别采取适当的处置方案，可以帮助井下作业人员更加精准地采取不同的处置方案，防止错误地估计的险情导致人身财产损失。
在另一个具体实施方式中，本发明提供了一种上述的告警信息分级系统装置的告警方法，所述告警方法包括：
作业人员随身携带移动式定位终端进入井下作业，通过分布式定位模块对每一作业人员在井下的位置和移动轨迹进行实时追踪，环境信息采集模块对每一作业人员的周边环境信息进行采集，获取周边的气体浓度、温度和湿度数据并传输至地面调度中心，地面调度中心根据不同作业人员的周边环境控制分级告警模块发出不同级别的告警信号，并指导作业人员撤离。
进一步地，所述告警方法具体包括如下步骤：
(1)轨迹追踪单元对井下环境进行建模得到井下空间模型；作业人员携带移动式定位终端进行采矿作业；
(2)通过分布于井下的若干人员识别单元对监控区域内移动的作业人员进行身份识别，若识别成功，则不进行其他操作；如果查找比对后识别失败，则通过所述通信基站将人像信息上传至地面调度中心；地面调度中心对采集到的非法闯入人员的人像信息进行标记并下发至其他作业人员携带的移动式定位终端上；
(3)随着作业人员在井下移动，移动式定位终端持续向外界发出近场感应信号，当进入某一坐标定位单元的近场感应区域内时，坐标定位单元向通信基站发出射频信号，通信基站检测射频信号强度并计算得到移动式定位终端与通信基站之间的距离，并将距离信息传输至地面调度中心；
(4)地面调度中心根据通信基站在空间模型中的位置及距离信息，在空间模型中标注出携带移动式定位终端的作业人员的当前位置和移动轨迹；
(5)移动式定位终端在发出近场感应信号的同时采集作业人员的生物信息，并将生物信息发送至近场感应到的坐标定位单元中，坐标定位单元根据接收的生物识别信息遍历生物信息数据库进行查找比对；如果匹配成功，则地面调度中心在空间模型中对携带移动式定位终端的作业人员标注为正常作业人员，如果匹配失败，则地面调度中心在空间模型中对携带移动式定位终端的作业人员标注为非法闯入人员并向其余正常作业人员携带的移动式定位终端发出提醒指令；
(6)随着作业人员在井下移动，移动式定位终端持续向外界发出近场感应信号，当进入某一环境信息采集模块的近场感应区域内时，触发环境信息采集模块采集该作业人员周围的浓度、温度和湿度数据，并将环境数据通过通信基站上传至地面调度中心，地面调度中心将作业人员周围的环境参数标注至空间模型中，并对环境参数进行评判是否达到告警标准，如果达到告警标准则根据灾情的严重程度控制分级告警模块的报警等级。
申请人声明，以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种基于人员位置检测的告警信息分级系统装置，其特征在于，所述告警信息分级装置包括地面调度中心、若干分布式定位模块、若干环境信息采集模块、若干分级告警模块、若干移动式定位终端以及若干通信基站，所述分布式定位模块、环境信息采集模块、分级告警模块和若干通信基站均设置于井下固定位置，所述分布式定位模块、环境信息采集模块和分级告警模块分别与所述通信基站通过无线连接实现数据交互，所述移动式定位终端由作业人员随身携带并与所述通信基站无线连接，所述通信基站无线连接所述地面调度中心。
2.根据权利要求1所述的基于人员位置检测的告警信息分级系统装置，其特征在于，所述分布式定位模块包括与所述通信基站分别无线连接的人员识别单元、坐标定位单元和轨迹追踪单元，所述人员识别单元用于识别井下非法闯入人员并将井下作业人员的图像信息同时传输至通信基站和坐标定位单元，所述坐标定位单元根据人员识别单元传输的图像信息计算并锁定对应的井下作业人员的当前位置，将井下作业人员当前位置信息同时传输至通信基站和轨迹追踪单元，所述轨迹追踪单元对井下环境进行建模并根据所述坐标定位单元传输的位置信息在空间模型中标注井下作业人员的移动轨迹并将移动轨迹信息传输至通信基站，所述地面调度中心根据所述通信基站在空间模型中的位置及距离信息，在空间模型中标注出携带所述移动式定位终端的作业人员的当前位置和移动轨迹。
3.根据权利要求1或2所述的基于人员位置检测的告警信息分级系统装置，其特征在于，所述人员识别单元包括依次电性连接的红外摄像设备、图像处理器和微控制器，所述微控制器用于控制所述红外摄像设备追踪并拍摄井下作业人员，所述图像处理器用于对所述红外摄像设备采集的视频信息进行图像处理并将处理得到的图像信息传输至微控制器；
优选地，所述红外摄像设备包括摄像头、红外传感器和驱动电机，所述红外传感器电性连接所述微控制器，所述驱动电机传动连接所述摄像头，所述微控制器根据所述红外传感器传输的红外信号锁定正在移动的井下作业人员，并向驱动电机发出控制指令，通过所述驱动电机带动所述摄像头对移动的井下作业人员进行追踪拍摄；
优选地，所述微控制器内设置有目标人像特征数据库，所述目标人像特征数据库中写入全部井下作业人员的人像信息，所述图像处理器将采集并处理后的人像信息传输至微控制器，所述微控制器遍历所述目标人像特征数据库中的全部人像信息进行查找比对，如果查找比对后识别成功，则不进行其他操作；如果查找比对后识别失败，表明存在非法闯入人员，通过所述通信基站将非法闯入人员的人像信息上传至所述地面调度中心。
4.根据权利要求1-3任一项所述的基于人员位置检测的告警信息分级系统装置，其特征在于，所述移动式定位终端与所述坐标定位单元进行近场通信，携带所述移动式定位终端的作业人员移动至所述坐标定位单元的近场通信范围内时，触发相应的坐标定位单元发出感应信号；
优选地，所述坐标定位单元包括第一微处理器以及与所述第一微处理器电性连接的第一近场通信天线，所述第一近场通信天线用于感应近场通信范围内出现的移动式定位终端并向所述第一微处理器发出感应信号；
优选地，所述坐标定位单元还包括与所述第一微处理器电性连接的第一射频通信天线，所述第一微处理器接收到感应信号后通过所述第一射频通信天线向所述通信基站发出射频信号，所述通信基站检测射频信号强度并计算得到携带所述移动式定位终端的作业人员与所述通信基站之间的距离，并将距离信息传输至所述地面调度中心；
优选地，所述第一微处理器内还设置有生物信息数据库，所述生物信息数据库中写入全部井下作业人员的人像信息及对应的唯一生物识别信息。
5.根据权利要求1-4任一项所述的基于人员位置检测的告警信息分级系统装置，其特征在于，所述轨迹追踪单元包括三维模型构建模块、人像特征提取模块、轨迹重合判断模块和位置信息映射模块；
优选地，所述三维模型构建模块电性连接所述人员识别单元，所述三维模型构建模块用于获取预设空间中不同位置的人员识别单元的监控画面，根据监控画面构件预设空间的三维模型；
优选地，所述人像特征提取模块分别电性连接所述人员识别单元和所述轨迹重合判断模块，所述人像特征提取模块采集间隔时间内目标人员的若干人像信息的特征值并将特征值传输至轨迹重合判断模块；所述轨迹重合判断模块将采集到的目标人员的若干人像信息的特征值进行重合比对，如果确认属于同一目标人员，则将所述目标人员在每一帧监控画面内的图像提取出来并构建形成运动轨迹；
优选地，所述三维模型构建模块和轨迹重合判断模块分别电性连接所述位置信息映射模块，所述三维模型构建模块和轨迹重合判断模块分别将井下空间模型和目标人员运动轨迹发送至位置信息映射模块，所述位置信息映射模块将目标人员运动轨迹添加至井下空间模型中形成移动轨迹与井下地标之间的映射关系。
6.根据权利要求1-5任一项所述的基于人员位置检测的告警信息分级系统装置，其特征在于，所述环境信息采集模块包括分布于矿井内的若干气体浓度传感器、若干温度传感器和若干湿度传感器；
优选地，所述气体浓度传感器包括甲烷浓度传感器、CO浓度传感器、CO2浓度传感器和氧气浓度传感器；
优选地，所述环境信息采集模块与所述移动式定位终端进行近场通信，携带所述移动式定位终端的作业人员移动至所述环境信息采集模块的近场通信范围内时，触发相应的环境信息采集模块发出感应信号；
优选地，所述环境信息采集模块包括第二微处理器以及与所述第二微处理器电性连接的第二近场通信天线，所述第二近场通信天线用于感应近场通信范围内出现的移动式定位终端并向所述第二微处理器发出感应信号；所述第二微处理器电性连接所述气体浓度传感器、温度传感器和湿度传感器，所述第二微处理器接收到感应信号后控制气体浓度传感器、温度传感器和湿度传感器启动并采集携带所述移动式定位终端的作业人员周围区域内的浓度、温度和湿度数据；
优选地，所述环境信息采集模块还包括与所述第二微处理器电性连接的第二射频通信天线，所述第二微处理器采集到的环境数据通过所述第二射频通信天线传输至所述通信基站，并经由所述通信基站传输至所述地面调度中心，所述地面调度中心将携带所述移动式定位终端的作业人员周围的环境参数标注至空间模型中并与所述作业人员的移动轨迹结合，所述地面调度中心对环境参数进行评判是否达到告警标准，如果达到告警标准则控制所述分级告警模块发出警报。
7.根据权利要求1-6任一项所述的基于人员位置检测的告警信息分级系统装置，其特征在于，所述移动式定位终端包括控制芯片，所述控制芯片分别电性连接第三射频通信天线和第三近场通信天线，所述第三射频通信天线通过所述通信基站与所述地面调度中心进行无线通信；所述第三近场通信天线分别独立地与所述第一近场通信天线和第二近场通信天线进行近场通信；
优选地，所述移动式定位终端还包括与所述控制芯片电性连接的生物信息录入模块，所述生物信息录入模块用于实时采集作业人员的生物信息并传输至所述控制芯片，所述控制芯片将采集到的生物信息通过第二近场通信天线传输至所述坐标定位单元，所述坐标定位单元根据接收的生物识别信息遍历生物信息数据库进行查找比对；如果匹配成功，则所述地面调度中心在空间模型中将携带所述移动式定位终端的作业人员标注为正常作业人员；如果匹配失败，则所述地面调度中心在空间模型中将携带所述移动式定位终端的作业人员标注为非法闯入人员并向其余正常作业人员携带的移动式定位终端发出提醒指令；
优选地，所述生物信息包括指纹、声纹、虹膜、视网膜、静脉血管分布或面部轮廓特征中的任意一种或至少两种的组合。
8.根据权利要求1-7任一项所述的基于人员位置检测的告警信息分级系统装置，其特征在于，所述分级告警模块包括集成电路板以及与所述集成电路板分别电性连接的第四射频通信天线、警报灯和蜂鸣器，所述集成电路板通过所述第四射频通信天线与所述通信基站进行无线通信，所述地面调度中心通过所述通信基站向所述第四射频通信天线发出控制指令，所述集成电路板根据第四射频通信天线接收的控制指令控制所述警报灯和/或所述蜂鸣器发出相应等级的告警信号；
优选地，所述警报灯包括不同颜色的灯具，所述集成电路板根据险情的紧急程度控制警报灯的颜色和/或闪烁频率；
所述蜂鸣器通过音频功放电路电性接入所述集成电路板，所述集成电路板通过所述音频功放电路控制所述蜂鸣器发出设定频率段的声频信号，从而控制所述蜂鸣器发出的蜂鸣音量。
9.一种权利要求1-8任一项所述的告警信息分级系统装置的告警方法，其特征在于，所述告警方法包括：
作业人员随身携带移动式定位终端进入井下作业，通过分布式定位模块对每一作业人员在井下的位置和移动轨迹进行实时追踪，环境信息采集模块对每一作业人员的周边环境信息进行采集，获取周边的气体浓度、温度和湿度数据并传输至地面调度中心，地面调度中心根据不同作业人员的周边环境控制分级告警模块发出不同级别的告警信号，并指导作业人员撤离。
10.根据权利要求9所述的告警方法，其特征在于，所述告警方法具体包括如下步骤：
(1)轨迹追踪单元对井下环境进行建模得到井下空间模型；作业人员携带移动式定位终端进行采矿作业；
(2)通过分布于井下的若干人员识别单元对监控区域内移动的作业人员进行身份识别，若识别成功，则不进行其他操作；如果查找比对后识别失败，则通过所述通信基站将人像信息上传至地面调度中心；地面调度中心对采集到的非法闯入人员的人像信息进行标记并下发至其他作业人员携带的移动式定位终端上；
(3)随着作业人员在井下移动，移动式定位终端持续向外界发出近场感应信号，当进入某一坐标定位单元的近场感应区域内时，坐标定位单元向通信基站发出射频信号，通信基站检测射频信号强度并计算得到移动式定位终端与通信基站之间的距离，并将距离信息传输至地面调度中心；
(4)地面调度中心根据通信基站在空间模型中的位置及距离信息，在空间模型中标注出携带移动式定位终端的作业人员的当前位置和移动轨迹；
(5)移动式定位终端在发出近场感应信号的同时采集作业人员的生物信息，并将生物信息发送至近场感应到的坐标定位单元中，坐标定位单元根据接收的生物识别信息遍历生物信息数据库进行查找比对；如果匹配成功，则地面调度中心在空间模型中对携带移动式定位终端的作业人员标注为正常作业人员，如果匹配失败，则地面调度中心在空间模型中对携带移动式定位终端的作业人员标注为非法闯入人员并向其余正常作业人员携带的移动式定位终端发出提醒指令；
(6)随着作业人员在井下移动，移动式定位终端持续向外界发出近场感应信号，当进入某一环境信息采集模块的近场感应区域内时，触发环境信息采集模块采集该作业人员周围的浓度、温度和湿度数据，并将环境数据通过通信基站上传至地面调度中心，地面调度中心将作业人员周围的环境参数标注至空间模型中，并对环境参数进行评判是否达到告警标准，如果达到告警标准则根据灾情的严重程度控制分级告警模块的报警等级。
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