一种基于人员位置检测的告警信息分级系统装置及告警方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种基于人员位置检测的告警信息分级系统装置及告警方法，所述告警信息分级装置包括地面调度中心、若干分布式定位模块、若干环境信息采集模块、若干分级告警模块、若干移动式定位终端以及若干通信基站，所述分布式定位模块、环境信息采集模块、分级告警模块和若干通信基站均设置于井下固定位置，所述分布式定位模块、环境信息采集模块和分级告警模块分别与所述通信基站通过无线连接实现数据交互，所述移动式定位终端由作业人员随身携带并与所述通信基站无线连接，所述通信基站无线连接所述地面调度中心。本发明专利技术实现了井下数据的立体化呈现，可以有效对井下险情进行预警与管控，及时监控外界环境为作业人员提供报警预防。预防。预防。

【技术实现步骤摘要】
一种基于人员位置检测的告警信息分级系统装置及告警方法


[0001]本专利技术属于井下灾情告警
，涉及一种基于人员位置检测的告警信息分级系统装置及告警方法。

技术介绍

[0002]近年来，随着煤矿安全事故频发，造成了重大人员伤亡和巨大的经济损失，煤矿安全生产问题受到社会各界的关注。当煤矿安全事故发生后，现场环境复杂恶劣，充满未知和不确定性的因素，严重威胁搜救人员的生命安全，给搜救工作的部署和实施带来严峻考验。因而，煤矿生产过程中，若能对煤矿井下人员的数量以及各人员所从事的工作项目、实际所处位置、当前身体状况等进行有效监控，这样在煤矿安全事故发生后，能快速锁定搜救区域，大幅度提高搜救效率。
[0003]现如今主要采用的是基于RFID的井下人员定位系统，基于RFID的井下人员定位方法的工作原理是利用射频识别技术(RFID)进行非接触双向通信，以达到识别目的并交换数据。与其它接触式识别技术不同，RFID系统的射频卡和读写器之间不用接触就可实现对人员或物体在不同状态(移动、静止)下的自动识别和定位。典型的射频识别系统主要包括射频卡和读写器两部分。射频卡是将几个主要模块集成到一块芯片中，芯片上有EEPROM用来储存识别码或其它数据。芯片外围仅需连接天线，完成与读写器的通信。射频卡可以作为人员的身份或货物的标识卡。
[0004]采用射频识别技术对井下人员进行定位的工作原理是：首先，在井下的各个巷道和所有人员可能经过的通道中安放若干个射频读写器，具体数量和位置根据现场实际工况和要实现的功能要求而定，并且将它们通过网络布线和地面的监控计算机联网。同时，在每个下井人员佩带的矿灯帽上安装一个识别卡，当下井人员进入井下以后，只要通过或接近放置在巷道内的任何一个射频读写器，射频读写器即会马上感应到信号同时立即上传到地面的监控计算机上，计算机马上就可判断出具体信息，同时把它显示在显示屏上，管理人员也可以根据显示屏上的分布示意图点击井下某一位置，计算机即会把这一区域的人员情况统计并显示出来。另外，一旦井下发生事故，可根据计算机中的人员分布信息马上查出事故地点的人员情况，然后再用特殊的探测器在事故处进一步确定人员位置，以便帮助营救人员准确快速的营救被困人员。
[0005]CN201657321U公开了一种井下人员定位管理装置。它由业务管理终端、通信接口设备、通信分站、无线识别定位单元组成，无线识别定位单元包括带有基于ZigBee技术的无线通信模块的读卡器和识别卡；读卡器接收识别卡发送的数据并进行计算定位，读卡器与通信分站进行数据传送，通信分站通过通信接口设备向业务管理终端传送数据。
[0006]CN203808869U公开了一种智能井下矿工定位及信息采集系统，在矿井帽上安装有专用探照灯、低功率的OLED显示屏、一键求助按钮、电池盒、ZigBee通信天线、控制电路；电路部分分为：置于矿工帽上的ZigBee盲节点和置于矿井壁上的ZigBee路由节点。
[0007]CN201698022U公开了一种井下/巷道移动对象定位及跟踪系统，包括布设在被检
测矿井井下的井下定位及跟踪系统和布设在地面上的井上监控系统，井下定位及跟踪系统和井上监控系统间进行双向通信；井下定位及跟踪系统包括多个无线射频标签、多个无线信号收发装置和多个分别由各井下作业人员携带、内部存储有持卡人的身份及所从事工种信息且能对处于各自信号覆盖范围内的无线射频标签中所存储信息进行实时读取并将所读取信息与内部所存储信息同步上传至无线信号收发装置的读卡器，无线射频标签布设在采煤工作面上或采煤巷道中。
[0008]实际使用过程中，上述基于现如今煤矿生产过程中，一般仅对进入煤矿井下人员的数量及各进入人员的身份进行简单统计。因而，目前缺少一种设计合理、安装布设方便、使用操作简便且智能化程度高、使用效果好的告警信息分级系统装置，其能对当前状态下煤矿井下人员的数量以及各作业人员进出时间、在煤矿井下所处的具体位置、当前身体状况等方面进行有效监控。

技术实现思路

[0009]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种基于人员位置检测的告警信息分级系统装置及告警方法，实现了井下数据的立体化呈现，可以有效对井下险情进行预警与管控，及时监控外界环境为作业人员提供报警预防，有效提高目标定位数据的利用率，并实现对矿井下多种灾害进行报警和引导，在危险发生时，地面调度中心可以有序规划作业人员撤离路线，为井下作业人员的避险提供及时、宝贵的报警信息，为井下作业人员的生命安全提供有利保障。
[0010]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0011]第一方面，本专利技术提供了一种基于人员位置检测的告警信息分级系统装置，所述告警信息分级装置包括地面调度中心、若干分布式定位模块、若干环境信息采集模块、若干分级告警模块、若干移动式定位终端以及若干通信基站，所述分布式定位模块、环境信息采集模块、分级告警模块和若干通信基站均设置于井下固定位置，所述分布式定位模块、环境信息采集模块和分级告警模块分别与所述通信基站通过无线连接实现数据交互，所述移动式定位终端由作业人员随身携带并与所述通信基站无线连接，所述通信基站无线连接所述地面调度中心。
[0012]本专利技术通过环境信息采集模块实现对井下环境的多元数据采集，及时获取井下环境参数。此外，本专利技术通过设置分布式定位模块和移动式定位终端，固定式位置信息采集主要依靠特定区域内的摄像头采集作业人员的图像信息，移动式位置信息采集主要依靠作业人员携带移动式定位终端对移动轨迹进行实时定位追踪，由于分布式定位模块存在监控盲区，本专利技术通过设置移动式定位终端作为补充，实现了区域定位和定点定位相结合，提高了人员定位精确度，可以更加精准对井下作业人员进行实时的定位，以及作业人员的位置信息和移动轨迹，形成作业人员移动数据监控网络。同时，通过环境信息采集模块、分布式定位模块和移动式定位终端的结合，使得环境参数、视频监控和人员移动轨迹三者之间形成交互融合，实现了井下数据的立体化呈现，可以有效对井下险情进行预警与管控，及时监控外界环境为作业人员提供报警预防，有效提高目标定位数据的利用率，并实现对矿井下多种灾害进行报警和引导，在危险发生时，地面调度中心可以有序规划作业人员撤离路线，为井下作业人员的避险提供及时、宝贵的报警信息，为井下作业人员的生命安全提供有利保
障。
[0013]需要说明的是，本专利技术的主要专利技术点在于分布式定位模块和移动式定位终端在人员定位方面的多层次结合，实现了对人员的精准定位，配合相应的环境监控和分级告警，可以对不同指定区域内的作业人员进行精确引导避险。因此，可以理解的是，本专利技术中限定的地面调度中心以及位于井下的通信基站及各通信设备之间的连接，通信环网的搭建等不作为本专利技术的限定技术方案，因此本专利技术不便做进一步限定，为了保证方案完整性，本专利技术示例性地提供了如下通信环网的搭建方案：
[0014]系统主干网络包括位于地面的局域网，以及位于井下的矿用工业以太网；地面调度中心通过第一网络接入设备与地面局域网连接；地面调度中心通过第二网本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于人员位置检测的告警信息分级系统装置，其特征在于，所述告警信息分级装置包括地面调度中心、若干分布式定位模块、若干环境信息采集模块、若干分级告警模块、若干移动式定位终端以及若干通信基站，所述分布式定位模块、环境信息采集模块、分级告警模块和若干通信基站均设置于井下固定位置，所述分布式定位模块、环境信息采集模块和分级告警模块分别与所述通信基站通过无线连接实现数据交互，所述移动式定位终端由作业人员随身携带并与所述通信基站无线连接，所述通信基站无线连接所述地面调度中心。2.根据权利要求1所述的基于人员位置检测的告警信息分级系统装置，其特征在于，所述分布式定位模块包括与所述通信基站分别无线连接的人员识别单元、坐标定位单元和轨迹追踪单元，所述人员识别单元用于识别井下非法闯入人员并将井下作业人员的图像信息同时传输至通信基站和坐标定位单元，所述坐标定位单元根据人员识别单元传输的图像信息计算并锁定对应的井下作业人员的当前位置，将井下作业人员当前位置信息同时传输至通信基站和轨迹追踪单元，所述轨迹追踪单元对井下环境进行建模并根据所述坐标定位单元传输的位置信息在空间模型中标注井下作业人员的移动轨迹并将移动轨迹信息传输至通信基站，所述地面调度中心根据所述通信基站在空间模型中的位置及距离信息，在空间模型中标注出携带所述移动式定位终端的作业人员的当前位置和移动轨迹。3.根据权利要求1或2所述的基于人员位置检测的告警信息分级系统装置，其特征在于，所述人员识别单元包括依次电性连接的红外摄像设备、图像处理器和微控制器，所述微控制器用于控制所述红外摄像设备追踪并拍摄井下作业人员，所述图像处理器用于对所述红外摄像设备采集的视频信息进行图像处理并将处理得到的图像信息传输至微控制器；优选地，所述红外摄像设备包括摄像头、红外传感器和驱动电机，所述红外传感器电性连接所述微控制器，所述驱动电机传动连接所述摄像头，所述微控制器根据所述红外传感器传输的红外信号锁定正在移动的井下作业人员，并向驱动电机发出控制指令，通过所述驱动电机带动所述摄像头对移动的井下作业人员进行追踪拍摄；优选地，所述微控制器内设置有目标人像特征数据库，所述目标人像特征数据库中写入全部井下作业人员的人像信息，所述图像处理器将采集并处理后的人像信息传输至微控制器，所述微控制器遍历所述目标人像特征数据库中的全部人像信息进行查找比对，如果查找比对后识别成功，则不进行其他操作；如果查找比对后识别失败，表明存在非法闯入人员，通过所述通信基站将非法闯入人员的人像信息上传至所述地面调度中心。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的基于人员位置检测的告警信息分级系统装置，其特征在于，所述移动式定位终端与所述坐标定位单元进行近场通信，携带所述移动式定位终端的作业人员移动至所述坐标定位单元的近场通信范围内时，触发相应的坐标定位单元发出感应信号；优选地，所述坐标定位单元包括第一微处理器以及与所述第一微处理器电性连接的第一近场通信天线，所述第一近场通信天线用于感应近场通信范围内出现的移动式定位终端并向所述第一微处理器发出感应信号；优选地，所述坐标定位单元还包括与所述第一微处理器电性连接的第一射频通信天线，所述第一微处理器接收到感应信号后通过所述第一射频通信天线向所述通信基站发出射频信号，所述通信基站检测射频信号强度并计算得到携带所述移动式定位终端的作业人
员与所述通信基站之间的距离，并将距离信息传输至所述地面调度中心；优选地，所述第一微处理器内还设置有生物信息数据库，所述生物信息数据库中写入全部井下作业人员的人像信息及对应的唯一生物识别信息。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的基于人员位置检测的告警信息分级系统装置，其特征在于，所述轨迹追踪单元包括三维模型构建模块、人像特征提取模块、轨迹重合判断模块和位置信息映射模块；优选地，所述三维模型构建模块电性连接所述人员识别单元，所述三维模型构建模块用于获取预设空间中不同位置的人员识别单元的监控画面，根据监控画面构件预设空间的三维模型；优选地，所述人像特征提取模块分别电性连接所述人员识别单元和所述轨迹重合判断模块，所述人像特征提取模块采集间隔时间内目标人员的若干人像信息的特征值并将特征值传输至轨迹重合判断模块；所述轨迹重合判断模块将采集到的目标人员的若干人像信息的特征值进行重合比对，如果确认属于同一目标人员，则将所述目标人员在每一帧监控画面内的图像提取出来并构建形成运动轨迹；优选地，所述三维模型构建模块和轨迹重合判断模块分别电性连接所述位置信息映射模块，所述三维模型构建模块和轨迹重合判断模块分别将井下空间模型和目标人员运动轨迹发送至位置信息映射模块，所述位置信息映射模块将目标人员运动轨迹添加至井下空间模型中形成移动轨迹与井下地标之间的映射关系。6.根据权利要求1
‑
5任一项所述的基于人员位置检测的告警信息分级系统装置，其特征在于，所述环境信息采集模块包括分布于矿井内的若干气体浓度传感器、若干温度传感器和若干湿度传感器；优选地，所述气体浓度传感器包括甲烷浓度传感器、CO浓度传感器、CO2浓度传感器和氧气浓度传感器；优选地，所述环境信息采集模块与所述移动式定位终端进行近场通信，携带所述移动式定位终端的作业人员移动至所述环境信息采集模块的近场通信范围内时，触发相应的环境信息采集模块发出感应信号；优选地，所述环境信息采集模块包括第二微处理器以及与所述第二微处理器电...

【专利技术属性】
技术研发人员：龙大鹏，李小良，王玉福，高燕，王久海，赵贺明，闫萍，赵小亮，刘少辉，张春良，韩雅楠，杨青山，李泽利，胡开庚，李胜利，韩国庆，陈子春，董辉，苗祥，
申请(专利权)人：开滦集团有限责任公司电信分公司，
类型：发明
国别省市：