基于物联网的井下安全作业监测预警系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种基于物联网的井下安全作业监测预警系统，包括便携式井下作业环境监测预警终端、井口通信路由模块和PC/智能终端监测预警中心；所述的便携式井下作业环境监测预警终端和井口通信路由模块间通过蓝牙进行连接通信；所述PC/智能终端监测预警中心，可以通过GPRS与井口通信路由模块实现通信，采集与井口通信路由模块通信的便携式井下作业环境监测预警终端的实时数据，并对数据进行处理判断，发现异常及时发出预警信息；PC/智能终端监测预警中心包含PC端和智能终端；所述PC端上安装有PC监控预警软件；所述智能终端安装有智能终端APP；本实用新型专利技术能实现对井下实时工作环境参数和工作人员的工作状态进行实时监测，能发现异常时及时报警。

Monitoring and early warning system for underground safety operation based on Internet of things

The utility model discloses a monitoring and early warning system for underground safe operation based on Internet of Things, which comprises a portable underground operation environment monitoring and early warning terminal, a wellhead communication routing module and a PC/intelligent terminal monitoring and early warning center, and the portable underground operation environment monitoring and early warning terminal and the wellhead communication routing module pass through blue. The PC/intelligent terminal monitoring and early warning center can communicate with the wellhead communication routing module through GPRS, collect the real-time data of the portable underground operation environment monitoring and early warning terminal which communicates with the wellhead communication routing module, process and judge the data, and send out the early warning information when abnormality is discovered. PC/intelligent terminal monitoring and early warning center includes PC terminal and intelligent terminal, PC monitoring and early warning software is installed on the PC terminal, intelligent terminal APP is installed on the intelligent terminal, the utility model can realize real-time monitoring of real-time working environment parameters and the working state of the staff, and timely alarm when abnormalities are found.

【技术实现步骤摘要】
基于物联网的井下安全作业监测预警系统
本技术涉及一种实现对井下实时工作环境参数和工作人员的工作状态进行实时监测，并能发现异常时及时报警的基于物联网的智能井下安全作业监测预警系统。
技术介绍
由于井下作业工作场合不同于地面，作业工作环境相对复杂，特别是一些城市地下窨井等场合。作业空间相对狭窄，还存在一定的安全隐患。同时，由于各类（窨）井等也相对分散，难以对作业面进行集中统一管理。不同井下的工作环境不尽相同，有些窨井下会存在一些影响工作安全的有毒有害气体，会严重影响作业人员的工作安全。现有的相关设备中，鲜有一种可以全方位的对井下特别是窨井这类特殊工作场合安全作业环境的监测及预警系统，通过物联网等技术手段，实现对井下工作情况和工人的安全状况的实时监测并对异常情况实施预警，可以大幅提高井下作业人员的工作安全。为此，我们研发了一种实现对井下实时工作环境参数和工作人员的工作状态进行实时监测，并能发现异常时及时报警的基于物联网的智能井下安全作业监测预警系统。
技术实现思路
本技术主要解决的技术问题是提供一种实现对井下实时工作环境参数和工作人员的工作状态进行实时监测，并能发现异常时及时报警的基于物联网的智能井下安全作业监测预警系统。为解决上述技术问题，本技术采用的一个技术方案是：提供一种基于物联网的井下安全作业监测预警系统，包括便携式井下作业环境监测预警终端、井口通信路由模块和PC/智能终端监测预警中心；所述的便携式井下作业环境监测预警终端和井口通信路由模块间通过蓝牙进行连接通信；所述PC/智能终端监测预警中心，可以通过GPRS与井口通信路由模块实现通信，采集与井口通信路由模块通信的便携式井下作业环境监测预警终端的实时数据，并对数据进行处理判断，发现异常及时发出预警信息；PC/智能终端监测预警中心包含PC端和智能终端；所述PC端上安装有PC监控预警软件；所述智能终端安装有智能终端APP。优选的，所述的便携式井下作业环境监测预警终端，包括控制器模块、环境综合采集传感模块、警示模块、控制输出模块、体征参数采集模块、显示模块、无线定位和通信模块和供电电源模块；所述的控制器模块由CC2640R2F控制芯片组成的控制电路组成，控制器模块分别与环境综合采集传感模块、警示模块、控制输出模块、体征参数采集模块、显示模块、无线定位和通信模块和供电电源模块相连接；所述的环境综合采集传感模块包括MQ-135空气污染检测单元、MQ-5液化/天然气/煤气检测单元、MQ-7一氧化碳气体检测单元、ZE03氧气检测单元、HT01温湿度/CO2复合检测单元和MS5611气压检测单元，各单元通过专用IO分别与控制器模块相连接；所述的警示模块，包含高亮LED发光二极管、有源一体电磁式蜂鸣器和1027扁平式震动电机，分别通过IO控制方式与控制电路模块相连接；所述的控制输出模块为多个固态继电器控制输出接口，可以与通风、供氧、照明等设备实现控制连接，发现异常时启动应用设备工作，保障工作人员的安全；所述的控制输出模块通过IO接口与控制电路模块相连接。优选的，所述的体征参数采集模块包括WD3703数字温度传感单元和MK0703脉搏检测单元组成，其中WD3703数字温度传感单元通过IO与控制电路模块相连接，MK0703脉搏检测单元通过UART接口与控制电路模块相连接。优选的，所述的显示模块由OLED128*64显示屏组成，由其驱动控制芯片SSD1306通过IIC接口与控制电路模块相连接。优选的，所述的无线定位和通信模块由控制电路模块CC2640R2F的蓝牙通信电路组成和实现。优选的，所述的供电电源模块由3.7V/5.2Ah大容量可充电锂电池组成，采用控制电路模块和其它模块分开供电的方案，其中控制电路模块由RT9193电源变换电路实现供电；其它各个模块通过由PL5900电源变换电路实现供电；所述的供电电源模块设有可充电接口，通过外接电源实现充电。优选的，所述的井口通信路由模块，包含STM8S207S8控制芯片、SIM868一体化模块、nRF52832蓝牙模块、LED指示灯组、编码开关和供电电源；所述的SIM868一体化模块通过UART1与STM8S207S8控制芯片相连接；所述的nRF52832蓝牙模块通过UART3与STM8S207S8控制芯片相连接；所述的LED指示灯组由5颗LED组成，为LED1~LED5，分别指示井口通信路由模块的工作状态、SIM868模块的定位功能/GPRS工作状态、nRF52832蓝牙模块工作状态以及终端连接工作状态，分别与STM8S207S8控制芯片的IO相连接。优选的，所述的编码开关由两组旋转编码开关组成，实现对进口通信路由模块的地址编码，与STM8S207S8控制芯片通过IO连接。优选的，所述的供电电源由DC7.4V/6.6Ah的锂电池组组成，锂电池组输出经XC9221降压变换后给STM8S207S8控制芯片和nRF52832蓝牙模块供电；锂电池组输出直接给SIM868一体化模块供电。由于上述技术方案的运用，本技术与现有技术相比具有下列优点：本技术所述的基于物联网的井下安全作业监测预警系统能实现对井下实时工作环境参数和工作人员的工作状态进行实时监测，其采用GPS/蓝牙技术实现对工作人员的定位，通过GPRS远程通信实现与地面人员的智能终端或者PC监控中心实现远程联网，及时上传各种井下信息，发现异常时及时报警，通知地面人员及时处理，保障工作人员的作业安全，特别适合在窨井等场合推广应用。附图说明图1是本技术所述的基于物联网的井下安全作业监测预警系统的工作原理图；图2是本技术所述的基于物联网的井下安全作业监测预警系统的便携式井下作业环境监测预警终端的原理框图；图3是本技术所述的基于物联网的井下安全作业监测预警系统的井口通信路由模块的原理框图；附图中各部件的标记如下：1、便携式井下作业环境监测预警终端；2、井口通信路由模块；3、PC/智能终端监测预警中心；11、控制器模块；12、环境综合采集传感模块；13、警示模块；14、控制输出模块；15、体征参数采集模块；16、显示模块；17、无线定位和通信模块；18、供电电源模块；21、STM8S207S8控制芯片；22、SIM868一体化模块；23、nRF52832蓝牙模块；24、LED指示灯组；25、编码开关；26、供电电源；31、PC端；32、智能终端。具体实施方式下面结合附图对本技术的较佳实施例进行详细阐述，以使本技术的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本技术的保护范围做出更为清楚明确的界定。请参阅图1-3，本技术实施例包括：如附图1所示，本技术所述的基于物联网的井下安全作业监测预警系统，包括便携式井下作业环境监测预警终端1、井口通信路由模块2和PC/智能终端监测预警中心3。如附图2所示，本技术所述的便携式井下作业环境监测预警终端1包括控制器模块11、环境综合采集传感模块12、警示模块13、控制输出模块14、体征参数采集模块15、显示模块16、无线定位和通信模块17和供电电源模块18。所述的控制器模块11由CC2640R2F控制芯片组成的控制电路组成，控制器模块11分别与环境综合采集传感模块12、警示模块13、控制输本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于物联网的井下安全作业监测预警系统，其特征在于，包括便携式井下作业环境监测预警终端、井口通信路由模块和PC/智能终端监测预警中心；所述的便携式井下作业环境监测预警终端和井口通信路由模块间通过蓝牙进行连接通信；所述PC/智能终端监测预警中心，可以通过GPRS与井口通信路由模块实现通信，采集与井口通信路由模块通信的便携式井下作业环境监测预警终端的实时数据，并对数据进行处理判断，发现异常及时发出预警信息；PC/智能终端监测预警中心包含PC端和智能终端；所述PC端上安装有PC监控预警软件；所述智能终端安装有智能终端APP；所述的便携式井下作业环境监测预警终端，包括控制器模块、环境综合采集传感模块、警示模块、控制输出模块、体征参数采集模块、显示模块、无线定位和通信模块和供电电源模块；所述的控制器模块由CC2640R2F控制芯片组成的控制电路组成，控制器模块分别与环境综合采集传感模块、警示模块、控制输出模块、体征参数采集模块、显示模块、无线定位和通信模块和供电电源模块相连接；所述的环境综合采集传感模块包括MQ‑135空气污染检测单元、MQ‑5 液化/天然气/煤气检测单元、MQ‑7一氧化碳气体检测单元、ZE03氧气检测单元、HT01温湿度/CO2复合检测单元和MS5611气压检测单元，各单元通过专用IO分别与控制器模块相连接；所述的警示模块，包含高亮LED发光二极管、有源一体电磁式蜂鸣器和1027扁平式震动电机，分别通过IO控制方式与控制电路模块相连接；所述的控制输出模块为多个固态继电器控制输出接口，可以与通风、供氧、照明设备实现控制连接，发现异常时启动应用设备工作，保障工作人员的安全；所述的控制输出模块通过IO接口与控制电路模块相连接；所述的体征参数采集模块包括 WD3703 数字温度传感单元和MK0703脉搏检测单元组成，其中 WD3703 数字温度传感单元通过IO与控制电路模块相连接，MK0703脉搏检测单元通过UART接口与控制电路模块相连接；所述的显示模块由OLED128*64显示屏组成，由其驱动控制芯片SSD1306 通过IIC接口与控制电路模块相连接；所述的无线定位和通信模块由控制电路模块CC2640R2F的蓝牙通信电路组成和实现；所述的供电电源模块由3.7V/5.2Ah大容量可充电锂电池组成，采用控制电路模块和其它模块分开供电的方案，其中控制电路模块由RT9193电源变换电路实现供电；其它各个模块通过由PL5900电源变换电路实现供电；所述的供电电源模块设有可充电接口，通过外接电源实现充电；所述的井口通信路由模块，包含STM8S207S8控制芯片、SIM868一体化模块、nRF52832蓝牙模块、LED指示灯组、编码开关和供电电源；所述的SIM868一体化模块通过UART1与STM8S207S8控制芯片相连接；所述的nRF52832蓝牙模块通过UART3与STM8S207S8控制芯片相连接；所述的LED指示灯组由5颗LED组成，为LED1~LED5，分别指示井口通信路由模块的工作状态、SIM868模块的定位功能/GPRS工作状态、nRF52832蓝牙模块工作状态以及终端连接工作状态，分别与STM8S207S8控制芯片的IO相连接；所述的编码开关由两组旋转编码开关组成，实现对进口通信路由模块的地址编码，与STM8S207S8控制芯片通过IO连接；所述的供电电源由DC7.4V/6.6Ah的锂电池组组成，锂电池组输出经XC9221降压变换后给STM8S207S8控制芯片和nRF52832蓝牙模块供电；锂电池组输出直接给SIM868一体化模块供电。...

【技术特征摘要】
1.基于物联网的井下安全作业监测预警系统，其特征在于，包括便携式井下作业环境监测预警终端、井口通信路由模块和PC/智能终端监测预警中心；所述的便携式井下作业环境监测预警终端和井口通信路由模块间通过蓝牙进行连接通信；所述PC/智能终端监测预警中心，可以通过GPRS与井口通信路由模块实现通信，采集与井口通信路由模块通信的便携式井下作业环境监测预警终端的实时数据，并对数据进行处理判断，发现异常及时发出预警信息；PC/智能终端监测预警中心包含PC端和智能终端；所述PC端上安装有PC监控预警软件；所述智能终端安装有智能终端APP；所述的便携式井下作业环境监测预警终端，包括控制器模块、环境综合采集传感模块、警示模块、控制输出模块、体征参数采集模块、显示模块、无线定位和通信模块和供电电源模块；所述的控制器模块由CC2640R2F控制芯片组成的控制电路组成，控制器模块分别与环境综合采集传感模块、警示模块、控制输出模块、体征参数采集模块、显示模块、无线定位和通信模块和供电电源模块相连接；所述的环境综合采集传感模块包括MQ-135空气污染检测单元、MQ-5液化/天然气/煤气检测单元、MQ-7一氧化碳气体检测单元、ZE03氧气检测单元、HT01温湿度/CO2复合检测单元和MS5611气压检测单元，各单元通过专用IO分别与控制器模块相连接；所述的警示模块，包含高亮LED发光二极管、有源一体电磁式蜂鸣器和1027扁平式震动电机，分别通过IO控制方式与控制电路模块相连接；所述的控制输出模块为多个固态继电器控制输出接口，可以与通风、供氧、照明设备实现控制连接，发现异常时启动应用设备工作，保障工作人员的安全；所述的控制输出模块通过IO接口与控制电路模块相连接；所述的体征参数采集模块包括WD3703数字...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪义旺，范树凯，张波，王成，张畅，
申请(专利权)人：苏州市职业大学苏州开放大学，
类型：新型
国别省市：江苏,32