CN203856502U - 一种井下矿难逃生引导系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种井下矿难逃生引导系统，包括无线网络节点，无线网络节点分别连接手持设备和地面监测系统：所述无线网络节点包括无线发射处理模块，无线发射处理模块分别电路连接传感器模块和语音播报模块，语音播报模块电路连接扬声器；所述手持设备包括微处理器模块，微处理器模块分别电路连接无线收发模块、按键模块、显示模块和声光报警模块。本实用新型的技术特点还在于地面监测系统由工控机或中小型服务器组成。无线网络采用Zigbee或Wifi技术构建。本实用新型的有益效果是提供了井下逃生引导系统，可及时引导事故发生地的工人撤离到安全地点。

Description

一种井下矿难逃生引导系统

技术领域

本实用新型属于矿井逃生设备技术领域，涉及一种井下矿难逃生引导系统。 

背景技术

煤炭是我国重要的自然资源和经济资源，在国民经济和生产生活中一直占据着极其重要地位，煤矿的安全生产一直是煤矿生产管理的重要任务。煤炭工业满足于国民经济发展对煤炭的需求，但矿难事故一直无法杜绝，许多煤矿工人为此付出了生命代价。据2003年统计，我国煤矿产量约占全球产量的35％，事故死亡人数则占近80％；我国采煤效率仅为美国的2.2％，南非的8.1％。百万吨死亡率是美国的100倍，南非的30倍。近年来，各地煤矿多次发生安全事故，造成大量人员和财产损失。 

井下矿难事故主要包括坍塌事故、透水事故、火灾事故、瓦斯煤尘爆炸事故，其中坍塌事故发生率最高，透水事故死亡人数最多。当井下事故发生时，如果条件允许，可以有序组织工作人员撤离到安全地点，从而减少人员伤亡。现在已有一些可靠的设备，如井下避难室、单人救生系统等。但这些设备不是随取随用的，往往离事故现场还有相当的距离；而井下事故往往是突发性的，井下工作人员在事故发生时由于慌乱和恐惧，往往不能选择正确的逃生方向，可能发生拥堵、 踩踏，甚至走向危险区域，从而带来不必要的人员伤亡。目前还没有合适的矿难发生时的井下逃生引导系统，研制井下逃生引导系统势在必行。 

实用新型内容

本实用新型的目的在提供一种井下矿难逃生引导系统，解决了现有矿井下逃生系统结构复杂、组网成本高的问题。 

本实用新型所采用的技术方案是包括无线网络节点，无线网络节点分别无线连接手持设备和地面监测系统：所述无线网络节点包括无线收发及信号处理模块，无线收发及信号处理模块分别电路连接传感器模块和语音播报模块，语音播报模块电路连接扬声器；所述手持设备包括微处理器模块，微处理器模块分别电路连接无线收发模块、按键模块、显示模块和声光报警模块。 

本实用新型的技术特点还在于地面监测系统由工控机或中小型服务器组成。无线网络采用Zigbee或Wifi技术构建。 

本实用新型的有益效果是结构简单，组网成本低。 

附图说明

图1是本实用新型一种井下矿难逃生引导系统结构示意图。 

图中，1.无线收发及信号处理模块，2.传感器模块，3.语音播报模块，4.扬声器，5.微处理器模块，6.无线收发模块，7.按键模块，8.显示模块，9.声光报警模块，10.工控机。 

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。 

本实用新型如图1所示包括无线网络节点，无线网络节点分别无线连接手持设备和地面监测系统：所述无线网络节点包括无线收发及信号处理模块1，无线收发及信号处理模块1分别电路连接传感器模块2和语音播报模块3，语音播报模块3电路连接扬声器4；所述手持设备包括微处理器模块5，微处理器模块5分别电路连接无线收发模块6、按键模块7、显示模块8和声光报警模块9。地面监测系统由工控机10或中小型服务器组成。无线连接网络采用Zigbee或Wifi技术构建。 

本系统的设计，可以解决在井下事故发生时，引导工人向安全区域撤离以逃生或等待救援。本实用新型的系统原理及功能： 

1.本系统硬件结构分为三部分：无线网络节点(基站)、手持设备、地面监测系统。系统结构如图1所示。系统中由多个无线网络节点形成网形拓扑，拓扑中任意一个节点的信息都可以通过其它节点传送到手持设备及地面监测系统中。节点和节点、节点和手持设备以及节点和地面监测系统均通过无线方式进行通信。 

2.无线网络节点由无线收发及信号处理模块1、传感器模块2、语音播报模块3及扬声器4组成，可在井下工作面、巷道(尤其是岔道处)、盲井等地方布置，每个节点在系统中分配一个唯一的编号。其中：传感器模块2可定时(如1分钟，可视具体矿井情况设定)检测本地氧气浓度、二氧化碳浓度、一氧化碳浓度、瓦斯浓度及温度、湿度等信息；无线收发及信号处理模块1作用是信号处理及无线信号的收发，可将上述信息进行编码处理后，连同节点编号、信息检测时 间等一起向外发送，同时，通过语音播报上述信息。语音播报模块3则负责通过扬声器4用语音播报本节点当前检测的信息，语音播报功能可关闭，在需要引导的时候(如附近有手持设备)或不安全时(如氧气浓度过低或有害气体浓度过高等情况下)自动触发播报功能。任意节点还可传递其它节点传送过来的信息，同时加上自身的编号。如果发现其它节点传送来的信息已包含自身编号，表明该信息已通过本节点发送过，则不再发送，以免网络流量过大而造成网络拥堵。如此一来，还可以追溯信息来源及传递路径。通过网络拓扑结构，可以对信息传递路径进行优化，以保证信息的及时传递。也可接收手持设备的信息传送请求并传送当前信息。最终，所有信息及其传递路径可汇总到地面监测系统。为防止事故发生后影响信息传递，节点采用双电源供电方式，一路由井下36V主电源供电，一路由节点自带电池供电。当事故发生后，使主电源线路受损而不能正常供电时，自动切换到电池供电。由于系统采用低功耗设计，电池供电也可维持节点正常工作较长时间。 

3.手持设备包含微处理器模块5、无线收发模块6、按键模块7、显示模块8及声光报警模块9。手持设备可佩戴在工人身上或握于手中，在系统中也分配一个唯一的编号，其编号方式与节点不同以示区分。其中：微处理器模块5用于控制其它模块工作。无线收发模块6用于接收各节点传递过来的信息，当某节点检测的上述信息超过安全值时，可在显示模块8的显示屏上闪烁显示，并利用声、光报警提示。按键模块7可用于查询任意节点当前信息并显示，或告知其它节点或 地面监测系统相关人员所处井下位置，也可用于关闭或打开声光报警。声光报警模块9在接收到的某节点信息超过安全值时提供报警功能，以引起工作人员注意。手持设备采用电池供电，需要及时充电。 

4.地面监测系统由工控机10或中小型服务器组成。用于实时监测井下各节点状态，并可将各节点状态及时通过无线网络节点传递到相应手持设备上，以人工指导逃生。 

本实用新型各模块可采用以下型号： 

1.无线收发及信号处理模块1：CC2530。 

2.传感器模块2包括：温湿度传感器DHT11、氧气浓度传感器ME3-O2、二氧化碳浓度传感器S8、一氧化碳浓度传感器 4CM、瓦斯(甲烷)浓度传感器MQ-S2。 

3.语音播报模块3：APR9600。 

4.无线网络节点信号处理器：MSP430G2553；手持端微处理器模块 

5：MSP430F149。 

5.显示模块8：12864液晶显示模块。 

另：无线网络节点的无线收发及信号处理模块1其实是由两部分组成，即无线收发模块和信号处理模块，其型号如前所述。传感器信号通过信号处理模块处理后，一路通过无线收发模块向外发送，一路连接语音播报模块。 

本实用新型的井下逃生系统，其中1.本系统所用无线网络可利用Zigbee、Wifi等技术构建；2.对于井下缓慢发生的事故(如瓦斯泄漏、透水初期等)，本系统可及时引导事故发生地的工作人员撤离 到安全地点待援；而对于突然发生的事故(如瓦斯突出、爆炸等)，也可引导事故暂未波及地点的工作人员及时安全撤离。3.如因事故导致人员被困，也可利用本系统引导救援，及时搜救被困人员。 

Claims (3)

1.一种井下矿难逃生引导系统，其特征在于：包括无线网络节点，无线网络节点分别无线连接手持设备和地面监测系统：所述无线网络节点包括无线收发及信号处理模块(1)，无线收发及信号处理模块(1)分别电路连接传感器模块(2)和语音播报模块(3)，语音播报模块(3)电路连接扬声器(4)；所述手持设备包括微处理器模块(5)，微处理器模块(5)分别电路连接无线收发模块(6)、按键模块(7)、显示模块(8)和声光报警模块(9)。

2.按照权利要求1所述一种井下矿难逃生引导系统，其特征在于：所述地面监测系统由工控机(10)或中小型服务器组成。

3.按照权利要求1所述一种井下矿难逃生引导系统，其特征在于：所述无线网络采用Zigbee或Wifi技术构建。