基于无线Mesh自组网的煤矿应急救援指挥系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于无线Mesh自组网的煤矿应急救援指挥系统及方法，包括：应急救援指挥中心，通信中继、救援监控终端。应急救援指挥中心，用于接收和显示来自通信中继发送的反馈数据，及分析和生成音频数据发送至通信中继中无线通信模块；若干个通信中继，所述每个通信中继包括无线通信模块、第一无线Mesh组网模块、第一人员定位模块、第一控制模块、语音通信模块；救援监控终端，包括灾区环境信息采集模块、第二人员定位模块、第二无线Mesh组网模块、第二控制模块、语音通信模块。本发明专利技术可实时监测井下灾区环境参数数据和搜索井下人员位置，应急指挥中心实时接收和显示灾区反馈数据，便于指挥人员制定实救方案。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种基于无线Mesh自组网的煤矿应急救援指挥系统及方法，属于无线通信技术的领域。
技术介绍
长期以来，我国煤矿应急救援技术的发展相对缓慢，事故发生后，为防止二次事故，煤矿井下电力供应完全切断，已有的各种监控通讯系统设备无法正常使用，加上井下灾区条件与环境的险恶性，复杂性，使得救护队员不能向井下救护基地和应急救援指挥中心准确、实时、有效的反映灾区现场情况，并且救护队员必须快速的完成侦查并撤出灾区，侦查数据的持续性无法保障，灾区变化特征及灾情演化规律无法准确判断，在很大程度上影响了救灾抢险指挥决策。目前，我国井下安全监测监控及通信系统主要着眼于事故预警和事故发生时的应急处理，灾后备用2小时的工作时间，但是有线（光缆）通信极易破坏。对于灾后救援研究不够深入，煤矿应急救援以有线通信为主要方式，灾后一旦线缆损坏，将导致通信中断，救援缺乏通信支持。导致灾后救援不能及时准确地判断井下人员设备的位置情况，浪费宝贵的黄金救援时间，灾后救援急需高性能的无线通信系统。而且灾后井下环境复杂，现有应急救援通信装置无法及时、准确的反映灾变位置的环境参数，无法为应急救援提供有效人员位置信息，不利于应急救援方案的制定。因此，井下灾后应急救援通信系统还需要进一步的研究。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种基于无线Mesh自组网的煤矿应急救援指挥系统及方法，解决现有技术的应急通信系统无法及时、准确的反映灾变位置的环境参数，无法为应急救援提供有效人员位置信息的问题。本专利技术具体采用以下技术方案解决上述技术问题：基于无线Mesh自组网的煤矿应急救援指挥系统，包括：应急救援指挥中心，用于接收和显示来自通信中继发送的反馈数据，及根据反馈数据分析，并生成音频数据发送至通信中继中无线通信模块；若干个通信中继，所述每个通信中继包括无线通信模块、第一无线Mesh组网模块、第一人员定位模块、第一控制模块、语音通信模块；所述无线通信模块，用于与应急救援指挥中心建立通信链路，及接收来自应急救援指挥中心发送的音频数据；所述无线Mesh组网模块，用于组网建立无线Mesh局域网，及通过无线Mesh局域网接收救援监控终端发送的监测数据；所述第一人员定位模块，用于对人员位置定位获得位置坐标数据；所述语音通信模块，用于将无线通信模块接收的音频数据转码后播报，且获取当前携带人员的音频数据；所述第一控制模块，用于控制无线通信模块将接收的人员位置坐标数据和当前携带人员的音频数据、救援监控终端发送的监测数据作为反馈数据发送至应急救援指挥中心；救援监控终端，包括灾区环境信息采集模块、第二人员定位模块、第二无线Mesh组网模块、第二控制模块、语音通信模块；所述灾区环境信息采集模块，用于采集煤矿井下灾后的环境参数数据；所述第二人员定位模块，用于对终端区域人员所在位置进行定位获得位置坐标数据；所述第二控制模块，用于控制第二无线Mesh组网模块将连接至任意一个通信中继所建立的无线Mesh局域网，接收来自所连接的通信中继发送的当前携带人员的音频数据，并控制语音通信模块将当前携带人员音频数据播报和录入救援人员的音频数据，及控制第二无线Mesh组网模块将环境参数数据、终端区域人员所在的位置坐标数据、录入救援人员的音频数据作为监测数据发送至通信中继。进一步地，作为本专利技术的一种优选技术方案：所述救援监控终端还包括射频识读模块，用于识读所在位置范围内的救援人员配置的射频卡，获得救援人员身份信息。进一步地，作为本专利技术的一种优选技术方案：所述射频识读模块采用RFID识读模块。进一步地，作为本专利技术的一种优选技术方案：所述通信中继中无线通信模块采用GPRS通信模块。进一步地，作为本专利技术的一种优选技术方案：所述灾区环境信息采集模块包括风速传感器、温度传感器、H2S传感器、瓦斯浓度传感器、CO传感器和O2传感器。进一步地，作为本专利技术的一种优选技术方案：所述通信中继中第二控制模块采用MSP430微处理器。进一步地，作为本专利技术的一种优选技术方案：所述通信中继和救援监控终端在建立无线Mesh局域网中同时作为AP和路由器。在此基础上，本专利技术还提出基于无线Mesh自组网的煤矿应急救援指挥方法，该方法基于应急救援指挥中心、通信中继及救援监控终端，包括以下步骤：应急救援指挥中心建立与每个通信中继之间的通信链路，及通过通信链路将生成的音频数据发送；所述通信中继接收和播报来自应急救援指挥中心发送的音频数据，且获取和向救援监控终端发送当前携带人员的音频数据；并通过建立的无线Mesh网络接收救援监控终端发送的监测数据；以及对人员位置定位获得位置坐标数据，并将人员位置坐标数据和当前携带人员的音频数据、救援监控终端发送的监测数据作为反馈数据发送至应急救援指挥中心；所述救援监控终端采集煤矿井下灾后的环境参数数据和定位获得终端区域人员所在的位置坐标数据；并接收和播报来自所连接的通信中继发送的当前携带人员音频数据，并录入救援人员的音频数据，将所得环境参数数据、终端区域人员所在的位置坐标数据、录入救援人员的音频数据作为监测数据发送至通信中继；所述应急救援指挥中心接收来自通信中继发送的反馈数据，并对反馈数据分析和显示。本专利技术采用上述技术方案，能产生如下技术效果：本专利技术的基于无线Mesh自组网的煤矿应急救援指挥系统及方法，通过Mesh自组网技术，可将便携式救援监控终端投放到井下主巷道和灾区各关键位置，利用无线Mesh自组网技术在便携式通信中继打开后，基站内的无线Mesh自组网模块进行自动配置，搜寻周围无线Mesh自组网模块并实现自组网，救援监控终端可自行加入所在位置的便携式通信中继组建的无线Mesh网络，能够快速方便的建立灾后井下应急救援指挥系统，可实时监测井下巷道及灾变位置环境参数数据，而且可以实时定位井下人员位置，应急救援指挥中心可实时接收和显示通信中继的反馈数据，便于救援指挥人员制定实施救援方案。本专利技术基于无线Mesh自组网的煤矿井下应急救援指挥系统及方法，能够实时有效的获取灾区环境信息，并能够随时随地进行救援指挥部和救护队员的无线音频通信，摆脱了有线连接的困扰，为灾区应急救援指挥决策提供了有力的帮助。本方案从煤矿井下灾害环境的特殊性及救援工作的安全性出发，提出一种基于Mesh自组网的煤矿井下应急救援系统，该系统可以快速建立一套应急通信链路，实现井下远端灾区目标位置环境状况的实时监测，如瓦斯浓度、H2S浓度、温度等各种环境参数以及巷道通风情况，为井下救援工作提供科学的决策依据，也为防止井下事故的再次发生和救援人员的人身安全提供了良好的保障作用。附图说明图1为本专利技术的基于无线Mesh自组网的煤矿应急救援指挥系统的模块示意图。图2为本专利技术的救援监控终端的模块示意图。其中，附图标记解释：1-应急救援指挥中心，2-光纤通信链路，3-便携式通信中继，4-无线Mesh网络，5-救援监控终端，6-射频卡。具体实施方式下面结合说明书附图对本专利技术的实施方式进行描述。如图1所示，本专利技术设计了基于无线Mesh自组网的煤矿应急救援指挥系统，包括：应急救援指挥中心1、若干个便携式通信中继3和用于人员携带的救援监控终端5。应急救援指挥中心1既可以放在地面亦可以放在井下应急救援指挥部，便携式通信中继可设置于救灾路线上本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于无线Mesh自组网的煤矿应急救援指挥系统，其特征在于，包括：应急救援指挥中心，用于接收和显示来自通信中继发送的反馈数据，及根据反馈数据分析，并生成音频数据发送至通信中继中无线通信模块；若干个通信中继，所述每个通信中继包括无线通信模块、第一无线Mesh组网模块、第一人员定位模块、第一控制模块、语音通信模块；所述无线通信模块，用于与应急救援指挥中心建立通信链路，及接收来自应急救援指挥中心发送的音频数据；所述无线Mesh组网模块，用于组网建立无线Mesh局域网，及通过无线Mesh局域网接收救援监控终端发送的监测数据；所述第一人员定位模块，用于对人员位置定位获得位置坐标数据；所述语音通信模块，用于将无线通信模块接收的音频数据转码后播报，且获取当前携带人员的音频数据；所述第一控制模块，用于控制无线通信模块将接收的人员位置坐标数据和当前携带人员的音频数据、救援监控终端发送的监测数据作为反馈数据发送至应急救援指挥中心；救援监控终端，包括灾区环境信息采集模块、第二人员定位模块、第二无线Mesh组网模块、第二控制模块、语音通信模块；所述灾区环境信息采集模块，用于采集煤矿井下灾后的环境参数数据；所述第二人员定位模块，用于对终端区域人员所在位置进行定位获得位置坐标数据；所述第二控制模块，用于控制第二无线Mesh组网模块将连接至任意一个通信中继所建立的无线Mesh局域网，接收来自所连接的通信中继发送的当前携带人员的音频数据，并控制语音通信模块将当前携带人员音频数据播报和录入救援人员的音频数据，及控制第二无线Mesh组网模块将环境参数数据、终端区域人员所在的位置坐标数据、录入救援人员的音频数据作为监测数据发送至通信中继。...

【技术特征摘要】
1.基于无线Mesh自组网的煤矿应急救援指挥系统，其特征在于，包括：应急救援指挥中心，用于接收和显示来自通信中继发送的反馈数据，及根据反馈数据分析，并生成音频数据发送至通信中继中无线通信模块；若干个通信中继，所述每个通信中继包括无线通信模块、第一无线Mesh组网模块、第一人员定位模块、第一控制模块、语音通信模块；所述无线通信模块，用于与应急救援指挥中心建立通信链路，及接收来自应急救援指挥中心发送的音频数据；所述无线Mesh组网模块，用于组网建立无线Mesh局域网，及通过无线Mesh局域网接收救援监控终端发送的监测数据；所述第一人员定位模块，用于对人员位置定位获得位置坐标数据；所述语音通信模块，用于将无线通信模块接收的音频数据转码后播报，且获取当前携带人员的音频数据；所述第一控制模块，用于控制无线通信模块将接收的人员位置坐标数据和当前携带人员的音频数据、救援监控终端发送的监测数据作为反馈数据发送至应急救援指挥中心；救援监控终端，包括灾区环境信息采集模块、第二人员定位模块、第二无线Mesh组网模块、第二控制模块、语音通信模块；所述灾区环境信息采集模块，用于采集煤矿井下灾后的环境参数数据；所述第二人员定位模块，用于对终端区域人员所在位置进行定位获得位置坐标数据；所述第二控制模块，用于控制第二无线Mesh组网模块将连接至任意一个通信中继所建立的无线Mesh局域网，接收来自所连接的通信中继发送的当前携带人员的音频数据，并控制语音通信模块将当前携带人员音频数据播报和录入救援人员的音频数据，及控制第二无线Mesh组网模块将环境参数数据、终端区域人员所在的位置坐标数据、录入救援人员的音频数据作为监测数据发送至通信中继。2.根据权利要求1所述基于无线Mesh自组网的煤矿应急救援指挥系统，其特征在于：所述救援监控终端还包括射频识读模块，用于识读所在位置范围内的救援人员配置的射频卡，获得救援人员身...

【专利技术属性】
技术研发人员：王凯，崔传波，蒋曙光，吴征艳，邵昊，张卫清，裴晓东，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32