基于人员位置的矿井下灾害报警系统技术方案

本发明专利技术提供了一种基于人员位置的矿井下灾害报警系统，煤炭行业易发生各种灾害事故，目前多采用各类传感器进行灾害预警及报警，易发生误报和漏报。所述报警系统根据井下灾害发生时现场工作人员位置会发生异常变化的特点,实时监测井下工作人员及运输设备的位置变化情况，并实时监测相关区域的现场环境数据，当工作的人员的位置变化及运输设备位置变化满足设定条件时，结合环境数据发出灾害报警。所述报警系统可快速准确地判断井下灾害，减少煤炭生产过程中的人员伤亡。

【技术实现步骤摘要】
基于人员位置的矿井下灾害报警系统
本专利技术涉及一种基于人员位置的矿井下灾害报警系统，该系统涉及矿井无线通信、监控、监视、人员与设备定位技术等领域。
技术介绍
煤炭行业是高危行业，易发生包括瓦斯、水灾、火灾、顶板、煤尘等灾害事故，目前多采用各类传感器进行灾害预警及报警，煤与瓦斯突出采用甲烷和风向传感器、水灾采用水浸和水位等传感器，火灾采用温度和烟雾等传感器，顶板灾害采用压力等传感器，传感器的报警方法受传感器种类和灵敏度等因素限制，易发生误报和漏报，并且这些报警系统及设备只能对单一的灾害进行报警，无法满足矿井灾害处理和应急救援的要求。因此，需要新型的具有实时性强、准确性高、可对多种灾害进行报警的井下灾害报警系统。在灾害发生时，灾害的破坏力直接会危及灾害现场附近的工作人员的生命安全，一定会引起这些人员的位置的异常变化。本专利技术根据这个原理提出一种新型的井下灾害报警系统。
技术实现思路
本专利技术提供了一种基于人员位置的矿井下灾害报警系统，所述系统监测至少一个矿井下人员和至少一个井下运输设备的位置、移动方向与速度；所述井下运输设备包括胶轮车、电机车、架空乘人索道、乘人带式输送机、绞车；所述被监测的人员、胶轮车、电机车各携带至少一种用于监测位置的定位装置；系统监测在单位时间内移动速度超过设定阈值的人员，当所述人员超速持续时间超过设定的阈值，则判定该人员为超速人员，当超速人员数量超过设定阈值，且被监测的井下运输设备不具有相同位置变化时，则发出井下灾害报警。1.所述报警系统进一步包括：所述被监测人员携带的定位装置包括三轴加速度传感器；所述三轴加速度传感器用于监测人员的姿态和活动状态。2.所述报警系统进一步包括：所述定位装置包括监测绝对位置的装置和监测相对位置的装置。3.所述报警系统进一步包括：所述定位装置包括三维定位装置、二维定位装置、一维定位装置。4.所述报警系统进一步包括：所述定位装置包括井下定位系统的终端设备。5.所述报警系统进一步包括：所述定位装置包括超声波测距定位装置、激光测距定位装置、红外测距定位装置、电磁波定位装置、图像识别定位装置。6.所述报警系统进一步包括：所述定位装置包括一种或多种环境监测传感器；所述环境监测传感器包括：气压传感器、声音传感器、振动传感器、图像采集设备、一种或多种气体浓度传感器、一种或多种光传感器；温度传感器、湿度传感器；所述气体浓度传感器包括甲烷浓度传感器、氧气浓度传感器、一氧化碳浓度传感器、二氧化碳浓度传感器；所述光传感器包括红外线传感器、紫外线传感器、可见光传感器。7.所述报警系统进一步包括：系统包括固定式环境监测传感器；所述固定式环境监测传感器包括：气压传感器、声音传感器、振动传感器、一种或多种气体浓度传感器、一种或多种光传感器；温度传感器、湿度传感器、风速传感器、风向传感器；所述气体浓度传感器包括甲烷浓度传感器、氧气浓度传感器、一氧化碳浓度传感器、二氧化碳浓度传感器；所述光传感器包括红外线传感器、紫外线传感器、可见光传感器。8.所述报警系统进一步包括：系统根据环境监测数据进一步确认是否发生灾害；系统根据环境监测数据判定井下灾害类型；所述灾害类型包括煤与瓦斯突出、冲击地压、顶板冒落、爆炸、火灾、水灾。9.所述报警系统进一步包括：系统包括固定位置的图像监测设备；系统采用的报警方法包括使用图像监测设备进行人员位置监测、现场设备及环境监测；系统根据人员的位置变化及变化速度、设备及环境监测数据进一步确认是否发生灾害。附图说明图1基于人员位置的矿井下灾害报警系统组成示意图。图2基于人员位置的矿井下灾害报警系统的报警流程示意图。图3基于人员位置的矿井下灾害报警系统的定位装置组成示意图。图4灾害报警服务器灾害判定流程图。具体实施方式本专利技术所述基于人员位置的矿井下灾害报警系统的定位装置可采用WiFi、Zigbee、WSN、GSM、3G、4G等无线通信方式进行通信方式。图1所示为所述报警系统实施示例，系统主要组成包括：1.监控主机(101)，负责井下地理信息、定位装置位置及灾害报警相关信息显示，具有声光报警和人机交互功能，生产管理人员可通过监控主机访问存储服务器实现对井下地理信息、定位装置、井下工作人员的相关信息的添加、删除、输入、修改等操作。2.存储服务器(102)，负责井下地理信息、定位装置位置数据、井下运输设备数据、井下环境数据及灾害报警相关信息存储，为灾害报警服务器(103)和监控主机(101)提供数据服务。地理信息服务可采用ArcGIS平台。3.灾害报警服务器(103)，负责井下灾害识别报警，从存储服务器获取井下地理信息、定位装置位置、井下环境等数据，从图像监控服务器(104)获取图像识别数据，向存储服务器(102)和监控主机(101)发送报警信息。4.图像监控服务器(104)，负责接收、存储、识别由井下摄像机(109)及定位装置(107)采集的井下环境视频图像数据，进行人员位置监测、现场设备及环境监测，可采用具有视频智能识别和存储服务功能的设备。5.交换机(105)，通信网络的交换设备，负责所有接入通信网络的设备的数据交换，可采用以太网络交换机设备。6.通信分站(106)，负责对定位装置及其它通信设备提供无线和有线方式的通信网络接入服务，并作为定位装置的参考定位节点为定位装置提供定位服务，通过通信线缆连接交换机。7.定位装置(107)，主要用于监测目标位置通过分站实现定位和无线通信，并通过携带的环境监测传感器和摄像机采集环境数据和图像数据，将采集的自身位置数据、环境数据、图像数据发送给存储服务器(102)和监控服务器(103)。8.固定式传感器(108)，负责采集井下环境数据，固定安装于井下巷道、工作面等位置，连接通信分站(106)，将所采集的数据发送至存储服务器(102)。9.井下摄像机(109)，负责采集井下环境视频图像数据，固定安装于井下巷道、工作面等位置，采用数字式视频网络摄像机，连接通信分站(106)，将所采集的数据发送至图像监控服务器(104)。10.运输车辆(110)，包括胶轮车、电机车，携带定位装置(107)。11.其它井下运输设备(111)，除胶轮车和电机车以外的其它井下运输设备，包括：架空乘人索道、乘人带式输送机、绞车等，设备控制器连接通信分站，将设备运行状态、速度、方向等数据发送至存储服务器。如所需处理的数据过多，可适度增加各服务器设备。所述基于人员位置的矿井下灾害报警系统实施方案的报警工作流程如图2所示：1.(107)定位装置与通信分站进行定位相关的无线通信，参考通信分站的位置获得自身位置数据，并通过环境监测传感器和摄像机采集的环境数据和图像数据，将自身位置数据、环境数据、图像数据传送至通信分站。2.(108)固定式传感器，采集井下环境数据，将所采集的数据传送至通信分站。3.(111)其它井下运输设备，设备控制器将设备运行状态、速度、方向等数据发送至传送至通信分站。4.(109)井下摄像机，采集井下环境视频数据，将经压缩后的视频数据流传送至通信分站。5.(106)通信分站，将定位装置、固定式传感器、其它井下运输设备和井下摄像机传送来的各类数据传送至交换机。6.(105)交换机，将各通信分站传送来的各类数据转发至包括存储服务器、灾害报警服务器、图像监控服本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于人员位置的矿井下灾害报警系统，其特征在于：所述系统监测至少一个矿井下人员和至少一个井下运输设备的位置、移动方向与速度；所述井下运输设备包括胶轮车、电机车、架空乘人索道、乘人带式输送机、绞车；所述被监测的人员、胶轮车、电机车各携带至少一种用于监测位置的定位装置；系统监测在单位时间内移动速度超过设定阈值的人员，当所述人员超速持续时间超过设定的阈值，则判定该人员为超速人员，当超速人员数量超过设定阈值，且被监测的井下运输设备不具有相同位置变化时，则发出井下灾害报警。

【技术特征摘要】
1.基于人员位置的矿井下灾害报警系统，其特征在于：所述系统监测至少一个矿井下人员和至少一个井下运输设备的位置、移动方向与速度；所述井下运输设备包括胶轮车、电机车、架空乘人索道、乘人带式输送机、绞车；所述被监测的人员、胶轮车、电机车各携带至少一种用于监测位置的定位装置；系统监测在单位时间内移动速度超过设定阈值的人员，当所述人员超速持续时间超过设定的阈值，则判定该人员为超速人员，当超速人员数量超过设定阈值，且被监测的井下运输设备不具有相同位置变化时，则发出井下灾害报警。2.如权利要求1所述的报警系统，其特征在于：所述被监测人员携带的定位装置包括三轴加速度传感器；所述三轴加速度传感器用于监测人员的姿态和活动状态。3.如权利要求1所述的报警系统，其特征在于：所述定位装置包括监测绝对位置的装置和监测相对位置的装置。4.如权利要求1所述的报警系统，其特征在于：所述定位装置包括三维定位装置、二维定位装置、一维定位装置。5.如权利要求1所述的报警系统，其特征在于：所述定位装置包括井下定位系统的终端设备。6.如权利要求1所述的报警系统，其特征在于：所述定位装置包括超声波测距定位装置、激光测距定位装置、红外测距定位装置、电磁波定位装置、图像识别定位装置。7.如权利要求1所述的报警系统，其特征在于：所述定位装置包括一种或多种...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙继平，
申请(专利权)人：中国矿业大学北京，
类型：发明
国别省市：北京,11