基于RFID和zigbee无线传感器网络的煤矿人员生命安全管理系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种基于RFID和zigbee无线传感器网络的煤矿人员生命安全管理系统，其特征在于：包括监控中心、矿井口终端设备、至少一个zigbee基站、至少两个传感器节点和至少一个人员节点；每个传感器节点均带有第一温度传感器和气体传感器；每个人员节点均带有第二降压模块和体温传感器。本实用新型专利技术的显著效果是：传感器节点识别人员节点速度更快，能够随时检测环境温度和有毒气体浓度，对人员进行定位，出现意外时立刻报警，并让人员节点的振动模块振动报警通知井下工作人员，并通过体温传感器检测井下工作人员生命迹象。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
基于RF ID和z i gbee无线传感器网络的煤矿人员生命安全管理系统
本技术涉及煤矿人员安全管理领域，具体地说，是一种基于RFID和zigbee无线传感器网络的煤矿人员生命安全管理系统。
技术介绍
我国是煤炭生产和消费的大国，煤矿的安全生产一直备受关注。目前，由于国家对煤矿安全日益重视，监管力度不断加大，大中型煤矿均已大量装备了煤矿安全监控系统，在一定程度上遏制了重特大事故的发生。但是，由于缺乏对井下人员位置信息的监控，目前还普遍存在对井下人员管理困难，井上人员难以及时准确掌握井下人员的分布和作业的情况。实现入井人员的有效管理、检测、跟踪、定位对于煤矿的安全生产、调度指挥以及事故后的抢险救援都具有重要意义。由于煤矿工业的特殊性，目前普遍存在下井人员管理困难，井上人员难以及时掌握井下人员的动态分布及作业情况，一旦事故发生，无法快速获知井下人员的生命迹象，缺乏可靠消息，耽搁救援时间，抢险救灾、安全救护的效率低下，效果不理想。并且煤矿地下工作环境声音嘈杂，即使出现意外进行声光报警，井下人员也很有可能无法听见或看见。现有技术的缺点在于:传感器节点识别工作人员的速度不够快，检测范围小，传输信号稳定性不高，遇到险情时，无法及时了解井下员工的是否有生存迹象，找不到营救重点。
技术实现思路
为了解决上述问题，本技术提出一种传感器节点识别速度快，能够识别井下员工信号，随时检测环境温度和有毒气体浓度，遇险后定时检测井下员工体温情况的基于RFID和zigbee无线传感器网络的煤矿人员生命安全管理系统。为达到上述目的，本技术所采用的具体技术方案如下:一种基于RFID和zigbee无线传感器网络的煤矿人员生命安全管理系统，包括监控中心、矿井口终端设备、至少I个zigbee基站、至少2个传感器节点和至少一个人员节点；监控中心和矿井口终端设备通过无线方式交互信号，矿井口终端设备第三无线通讯模块的串口模块和zigbee基站的第四串口模块进行信号传输，zigbee基站的第四zigbee无线收发模块和传感器节点的第一 zigbee无线收发模块进行无线信号传输，矿井口终端设备设置有第三无线通讯模块获取人员节点第二 RFID模块通过天线发出的交互信号，每个传感器节点的第一 RFID模块和每个人员节点的第二 RFID模块通过天线交互信号，每个传感器节点均带有第一温度传感器和气体传感器；每个人员节点均带有第二降压模块和体温传感器。监控中心对井下情况进行实时采集控制，矿井口终端设备进行控制操作，并接收井下各个传感器节点传输的信号，还可以进行人员考勤的功能，传感器节点可以采集人员经过的情况，以及采集温度，气体的信号。人员节点和传感器节点进行信号传递，有险情时，人员节点上的体温传感器开始定时检测体温。矿井口终端设备第三无线通讯模块的串口模块和zigbee基站的第四串口模块进行信号传输，矿井口终端设备和zigbee基站的信号传输主要是为了操作和接受传感器节点采集到的信号，zigbee基站的第四zigbee无线收发模块在矿井下组成传感器节点信息汇集点，矿井口终端设备设置有第三无线通讯模块获取人员节点第二 RFID模块通过天线发出的交互信号，主要用作员工进矿的签到和考勤，每个传感器节点的第一 RFID模块和每个人员节点的第二 RFID模块通过天线交互信号，主要用于完成员工在每个传感器覆盖范围内的定位记录，报警信号传输，每个传感器节点上的第一温度传感器用于采集环境温度，气体传感器用于采集可燃和有害气体的含量；每个人员节点的第二降压模块用于为体温传感器和第二 RFID模块供电，体温传感器用于在收到检测通知信号后，进行体温检测，回传信号告知井上工作人员，被测人员的体温。更进一步的技术方案是人员节点包括第二微处理器，第二微处理器分别连有振动电机、第二存储器、第二 RFID模块、体温传感器和第二降压模块。振动电机用于发出振动警告，第二存储器用于储存数据资料，第二 RFID模块用于和传感器节点、矿井口终端设备进行数据交换，体温传感器用于检测井下工作人员的体温，第二降压模块为第二微处理器、振动电机、第二存储器、第二 RFID模块和体温传感器提供电力供给，提高第二 RFID模块传输距离，和识别准确度。更进一步的技术方案是人员节点还包括安全帽本体，安全帽本体上设有矿灯，矿灯的电源回路上连接有第二降压模块，电源通过第二降压模块分别为第二微处理器、振动电机、第二存储器、第二 RFID模块和体温传感器供电。人员节点是一种安全帽，振动电机安装在安全帽上，可以振动人员头部起到进行报警，在声光报警不起作用的时候，更快速的通知井下人员，人员节点的第二 RFID模块和传感器节点之间能传输信号，进行签到，身份识别。人员节点为安全帽其优点在于不占地方，方便携带，不新增使用者的负担。并且直接利用矿灯的电源回路，充分利用资源。更进一步的技术方案是体温传感器设置在安全帽本体内侧，振动电机设置在安全帽本体内侧，第二 RFID模块设置在安全帽本体外侧。体温传感器设于安全帽内能更准确的检测体温。振动电机设置在安全帽内也是为了更强烈的提醒员工，第二 RFID模块设置在安全帽外测是为了使收发信息的信号更好。更进一步的技术方案是传感器节点包括第一微处理器，第一微处理器分别连有第一电源模块、声光报警模块、第一存储器、第一 zigbee无线收发模块、第一 RFID模块、第一温度传感器和气体传感器。第一微处理器控制该传感器节点，第一电源模块为该传感器节点提供电力，声光报警模块在遇险时发出声音和光线报警，第一存储器进行数据存储，第一 zigbee无线收发模块和zigbee基站进行信号传输，第一 RFID模块和人员节点进行信号传输，第一温度传感器米集环境温度，气体传感器检测空气中的气体浓度。更进一步的技术方案是气体传感器是可燃气体、氧气、硫化氢和一氧化碳中的一种或多种气体传感器。可以是单一气体检测的传感器，也可以是多种气体同时检测的传感器。更进一步的技术方案是矿井口终端设备包括第三微处理器，第三微处理器分别连有第三存储器、人机交互部分、调试部分和第三无线通讯模块，其中第三无线通讯模块，包括RFID模块和串口模块。第三微处理器控制矿井口终端设备，第三存储器进行数据存储，人机交互部分提供显示和输入，第三无线通讯模块用于和人员节点以及zigbee基站之间进行数据通讯。更进一步的技术方案是zigbee基站包括第四微处理器，第四微处理器分别连接有第四存储器、第四串口模块、第四zigbee无线收发模块和第四电源模块。zigbee基站用于采集矿井里面放置的所有传感器的信号，通过跳传经过有线的串口通讯传送给矿井口终端设备。本技术的显著效果是:传感器节点识别人员节点速度更快，能够随时检测环境温度和有毒气体浓度，对人员进行定位，出现意外时立刻报警，并让人员节点的振动模块振动报警通知井下工作人员，并通过体温传感器检测井下工作人员生命迹象。【附图说明】图1是本技术的结构示意图；图2是本技术传感器节点的结构示意图；图3是本技术人员节点的结构示意图；图4是本技术矿井口终端设备的结构示意图；图5是本技术zigbee基站的结构示意图。【具体实施方式】下面结合附图对本技术的【具体实施方式】本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于RFID和zigbee无线传感器网络的煤矿人员生命安全管理系统，其特征在于：包括监控中心、矿井口终端设备、至少1个zigbee基站、至少2个传感器节点和至少一个人员节点；监控中心和矿井口终端设备通过无线方式交互信号，矿井口终端设备第三无线通讯模块的串口模块和zigbee基站的第四串口模块进行信号传输，zigbee基站的第四zigbee无线收发模块和传感器节点的第一zigbee无线收发模块进行无线信号传输，矿井口终端设备设置有第三无线通讯模块获取所述人员节点第二RFID模块通过天线发出的交互信号,每个传感器节点的第一RFID模块和每个人员节点的第二RFID模块通过天线交互信号，每个传感器节点均带有第一温度传感器和气体传感器；每个人员节点均带有第二降压模块和体温传感器。

【技术特征摘要】
1.一种基于RFID和zigbee无线传感器网络的煤矿人员生命安全管理系统，其特征在于:包括监控中心、矿井口终端设备、至少I个zigbee基站、至少2个传感器节点和至少一个人员节点；监控中心和矿井口终端设备通过无线方式交互信号，矿井口终端设备第三无线通讯模块的串口模块和zigbee基站的第四串口模块进行信号传输，zigbee基站的第四zigbee无线收发模块和传感器节点的第一 zigbee无线收发模块进行无线信号传输，矿井口终端设备设置有第三无线通讯模块获取所述人员节点第二 RFID模块通过天线发出的交互信号，每个传感器节点的第一 RFID模块和每个人员节点的第二 RFID模块通过天线交互信号，每个传感器节点均带有第一温度传感器和气体传感器；每个人员节点均带有第二降压模块和体温传感器。2.根据权利要求1所述基于RFID和zigbee无线传感器网络的煤矿人员生命安全管理系统，其特征在于:所述人员节点包括第二微处理器，第二微处理器分别连有振动电机、第二存储器、第二 RFID模块、体温传感器和第二降压模块。3.根据权利要求2所述基于RFID和zigbee无线传感器网络的煤矿人员生命安全管理系统，其特征在于:所述人员节点还包括安全帽本体，所述安全帽本体上设有矿灯，矿灯的电源回路上连接有第二降压模块，电源通过第二降压模块分别为第二微处理器、振动电机、第二存储器、第二 RFID模...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨小庆，任艳君，王华平，曾利奎，李彩霞，向超宗，
申请(专利权)人：重庆工商职业学院，
类型：实用新型
国别省市：