智能矿井安全监控系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种智能矿井安全监控系统，其中包括主控模块、多传感器数据采集模块、数个无线通信模块、井下人员定位模块、上位机。采用该种结构的智能矿井安全监控系统，通过对多传感器的数据进行数据融合实现对井下发生危险可能性的预测；通过人员定位系统，对井下人员进行管理，当发生危险时，精确定位井下人员，引导井下人员进行紧急撤离和帮助搜救人员对被困人员进行救助，该系统集合了先进的电子、信息、控制、测量等技术于一身，具有预测准确、定位精确、成本低等的特点，具有更广泛的应用范围。

Intelligent mine safety monitoring system

The utility model relates to an intelligent mine safety monitoring system, which comprises a main control module, a multi-sensor data acquisition module, a plurality of wireless communication modules, a personnel positioning module underground and a host computer. Intelligent mine safety monitoring system with this structure can predict the possibility of underground danger by data fusion of multi-sensor, manage underground personnel by personnel positioning system, accurately locate underground personnel when danger occurs, and guide underground personnel to evacuate and help in emergency. The system integrates advanced electronics, information, control and measurement technology. It has the characteristics of accurate prediction, accurate positioning, low cost and so on. It has a wider range of applications.

【技术实现步骤摘要】
智能矿井安全监控系统
本技术涉及智能监控领域，尤其涉及智能安全监控领域，具体是指一种智能矿井安全监控系统。
技术介绍
煤矿作为我国国民经济发展的主要能源，其在能源工业上的支柱地位将长期存在。然而，目前煤炭工业的安全生产状况却很差，其中之一便是有害气体的危害性，包括瓦斯、SO2等。瓦斯(CH4)是煤矿井下危害最大的气体，它是在成煤过程中形成并大量贮存于煤层之中的气体，无色、无味，有易燃、易爆等特点。瓦斯的危害主要表现为三个方面：第一、瓦斯浓度过高，对工人身体健康造成伤害，表现为缺氧，呼吸困难，窒息等；第二、瓦斯煤尘爆炸，瓦斯爆炸所产生的巨大冲击波和高温火焰，往往导致群死群伤，而且扬起的煤尘又会参与爆炸，摧毁巷道，毁坏设备，甚至毁灭整个矿井，给国家和人民生命财产造成巨大损失。第三、大量的瓦斯排入大气，污染大气环境。我国监测监控技术应用较晚，80年代初，从波兰、法国、德国、英国和美国等引进了一批安全监测系统。在引进的同时，通过消化、吸收并结合我国煤矿的实际情况，先后由重庆煤科院、辽宁抚顺煤科院等国内知名煤矿科学研究所研制出KJ2、KJ4、KJ8、KJ10、KJ13、KJ19、KJ38、KJ66、KJ75、KJ80、KJ92、KJ95、KJ101等煤矿有害气体监测系统，在我国煤矿己有大量使用，但其中很大一部分仪表的传输数据是模拟方式，将气体浓度转化为脉冲量，易受矿井下强电磁设备干扰,造成监测结果不准确，易出现误报警等现象。世界各国均有煤矿瓦斯气体监测的系统，如波兰的DAN6400、法国的TF200、德国的MINOS和英国的Senturion-200等，其中全矿井综合监测控制系统有代表性的产品有美国公司生产的MSN系统，德国BEBRO公司的PROMOS系统。但是这两种系统只是基于井下监测，并无数据上传，不能实现智能化监控。
技术实现思路
本技术的目的是克服了上述现有技术的缺点，提供了一种能够对井下环境信号和人员位置信号进行实时采样并远程传输至上位机显示，以此获得矿井下真实有效的信息，实时监控，为矿井安全提供有力保障的智能矿井安全监控系统。为了实现上述目的，本技术的智能矿井安全监控系统具有如下构成：该智能矿井安全监控系统，其主要特点是，所述的系统包括主控模块、多传感器数据采集模块、数个无线通信模块、井下人员定位模块、上位机，其中：所述的数个无线通信模块组成无线通信网络，所述的多传感器数据采集模块安置于矿井内部，负责对井内环境参数进行采集，所述的多传感器数据采集模块将采集到的井内环境参数信号通过所述的无线通信模块发送至所述的主控模块，所述的多传感器数据采集模块能够准确及时的判断出矿井下发生危险的可能性，为维护人员进行及时补救和为井下工作人员进行及时疏散提供宝贵时间所述的井下人员定位模块将采集到的井下人员定位信号通过所述的无线通信模块发送至所述的主控模块，所述的主控模块是调度控制整个系统的大脑，负责整个系统的测量，控制，通信，管理，其通过所述的无线通信模块接收所述的井下人员定位模块发送的定位信号以及所述的多传感器数据采集模块发送的井内环境参数信号，并将处理后的定位信号和井内环境参数信号通过所述的无线通信模块发送至所述的上位机，所述的上位机通过所述的无线通信模块接收所述的主控模块发送的处理后的定位信号和井内环境参数信号，并显示相应的定位信息和矿井内部环境信息。进一步地，所述的主控模块包括数据融合单元，所述的数据融合单元通过所述的无线通信模块接收所述的井内环境参数信号，并将数据融合处理后的井内环境参数信号通过所述的无线通信模块发送至所述的上位机。更进一步地，所述的多传感器数据融合单元包括依次连接的数据预处理子单元、特征提取子单元、数据融合子单元和输出子单元。进一步地，所述的无线通信模块为ZigBee无线通信模块。更进一步地，所述的ZigBee无线通信模块包括数个传感节点、一个或数个汇聚节点和一个管理节点，其中：所述的数个传感节点、一个或数个汇聚节点和一个管理节点组成无线通信网络，所述的多传感器数据采集模块将采集到的井内环境参数信号通过所述的传感节点发送至所述的汇聚节点，所述的井下人员定位模块将采集到的井下人员定位信号通过所述的传感节点发送至所述的汇聚节点，所述的主控模块通过所述的汇聚节点接收所述的井下人员定位模块发送的定位信号以及所述的多传感器数据采集模块发送的井内环境参数信号，并将处理后的定位信号和井内环境参数信号通过所述的汇聚节点发送至与所述的上位机连接的管理节点。进一步地，所述的上位机包括模糊数据融合模块和显示模块，所述的模糊数据融合模块通过所述的无线通信模块接收所述的处理后的井内环境参数信号，该模糊数据融合模块利用模糊算法对多传感器数值进行数据融合，使系统获得比它各组成部分更充分的信息，实现对井下发生危险情况的精准预测，达到提早对矿井下可能发生的危险情况进行预警，使井下工作人员有足够时间对危险情况采取相应措施，并将模糊数据融合处理后的井内环境参数信号发送至所述的显示模块，所述的显示模块通过所述的无线通信模块接收所述的处理后的定位信号，所述的显示模块显示相应的定位信息和矿井内部环境信息。其中，所述的多传感器数据采集模块包括风速传感器、压强传感器、MQ烟雾传感器、温湿度传感器、甲烷传感器、二氧化碳传感器、一氧化碳传感器和灰尘颗粒传感器。所述的主控模块包括ARM核心，进一步优选地，所述的主控模块包括uC/OSII实时嵌入式内核，提高系统的稳定性，实现对不同传感器采集时间的合理分配，提高数据采集效率。所述的井下人员定位模块为嵌入WSN节点的手环，通过ZigBee或其他无线网络系统实现对井下工作人员的组网；通过三边定位法实现井下人员定位功能，并将当前矿井人员位置显示在上位机。。采用了该技术的智能矿井安全监控系统，与现有技术相比，具有以下有益效果：(1)采用多种传感器，能够准确及时的判断出矿井下发生危险的可能性，为维护人员进行及时补救和为井下工作人员进行及时疏散提供宝贵时间。(2)通过uC/OSII系统的设计，提高系统的稳定性，实现对不同传感器采集时间的合理分配，提高数据采集效率。(3)人员定位系统，平时能够帮助企业更好的管理煤矿。当井下发生危险时，能够实现对被困人员的精确定位，为搜救人员制定搜救方案提供切实可靠的有用信息。(4)采用数据融合技术，使系统获得比它各组成部分更充分的信息，实现对井下发生危险情况的精准预测，达到提早对矿井下可能发生的危险情况进行预警，使井下工作人员有足够时间对危险情况采取相应措施。通过对多传感器的数据进行数据融合实现对井下发生危险可能性的预测；通过人员定位系统，对井下人员进行管理，当发生危险时，精确定位井下人员，引导井下人员进行紧急撤离和帮助搜救人员对被困人员进行救助。该系统集合了先进的电子、信息、控制、测量等技术于一身，具有预测准确、定位精确、成本低等的特点，具有更广泛的应用范围。附图说明图1为本技术的智能矿井安全监控系统的结构框图。图2为本技术的智能矿井安全监控系统的工作流程图。图3为本技术的智能矿井安全监控系统的电路连接图。具体实施方式为了能够更清楚地描述本技术的
技术实现思路
，下面结合具体实施例来进行进一步的描述。如图1示，为本技术的智能矿井安全本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种智能矿井安全监控系统，其特征在于，所述的系统包括主控模块、多传感器数据采集模块、数个无线通信模块、井下人员定位模块、上位机，其中：所述的数个无线通信模块组成无线通信网络，所述的多传感器数据采集模块安置于矿井内部，所述的多传感器数据采集模块将采集到的井内环境参数信号通过所述的无线通信模块发送至所述的主控模块，所述的井下人员定位模块将采集到的井下人员定位信号通过所述的无线通信模块发送至所述的主控模块，所述的主控模块通过所述的无线通信模块接收所述的井下人员定位模块发送的定位信号以及所述的多传感器数据采集模块发送的井内环境参数信号，并将处理后的定位信号和井内环境参数信号通过所述的无线通信模块发送至所述的上位机，所述的上位机通过所述的无线通信模块接收所述的主控模块发送的处理后的定位信号和井内环境参数信号，并显示相应的定位信息和矿井内部环境信息。

【技术特征摘要】
1.一种智能矿井安全监控系统，其特征在于，所述的系统包括主控模块、多传感器数据采集模块、数个无线通信模块、井下人员定位模块、上位机，其中：所述的数个无线通信模块组成无线通信网络，所述的多传感器数据采集模块安置于矿井内部，所述的多传感器数据采集模块将采集到的井内环境参数信号通过所述的无线通信模块发送至所述的主控模块，所述的井下人员定位模块将采集到的井下人员定位信号通过所述的无线通信模块发送至所述的主控模块，所述的主控模块通过所述的无线通信模块接收所述的井下人员定位模块发送的定位信号以及所述的多传感器数据采集模块发送的井内环境参数信号，并将处理后的定位信号和井内环境参数信号通过所述的无线通信模块发送至所述的上位机，所述的上位机通过所述的无线通信模块接收所述的主控模块发送的处理后的定位信号和井内环境参数信号，并显示相应的定位信息和矿井内部环境信息。2.根据权利要求1所述的智能矿井安全监控系统，其特征在于，所述的主控模块包括数据融合单元，所述的数据融合单元通过所述的无线通信模块接收所述的井内环境参数信号，并将数据融合处理后的井内环境参数信号通过所述的无线通信模块发送至所述的上位机。3.根据权利要求2所述的智能矿井安全监控系统，其特征在于，所述的多传感器数据融合单元包括依次连接的数据预处理子单元、特征提取子单元、数据融合子单元和输出子单元。4.根据权利要求1所述的智能矿井安全监控系统，其特征在于，所述的无线通信模块为ZigBee无线通信模块。5.根据权利要求4所述的智能矿井安全监控系统，其特征在于，所述的ZigBee无线通信模块包括数个传感节点、一个或数个汇聚节点和一个...

【专利技术属性】
技术研发人员：王智超，雷美珍，
申请(专利权)人：浙江理工大学，
类型：新型
国别省市：浙江,33