CN108301873B - 一种手环式井下信息报警系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种手环式井下信息报警系统及方法，包括便携手环终端、固定于井下的信息监测终端、信息传递分站及监控中心总站，本发明的系统能够在线显示井下人员的工作环境和身体状况，出现异常数据即时提醒，出现险情全员预警，能协助井上管理人员对井下各类信息数据进行实时监控，同时本系统还设置了调控终端，当便携手环终端、信息监测终端或信息传递分站显示异常时，可以通过调控终端进行调试和设置，当信息传递分站工作故障时可以暂时代替信息传递分站工作，提高了矿井工作的整体安全保障能力。

Description

一种手环式井下信息报警系统及方法

技术领域

本发明涉及煤矿井下监控领域，具体涉及一种手环式井下信息报警系统及方法。

背景技术

煤矿井下生产通常距离地面较远，井下环境复杂，噪声及其他环境的影响较大，人员不能第一时间接收到警报信息，目前井下主要采用声光报警装置及语音广播系统等安全报警方式，存在较大的不足，对于正在工作的人员，设备所产生的噪音使得警报效果大大降低，对于临时休息的人员，也很难达到良好的提醒效果，不能在短时间内通知到全体工作人员，使得警报系统大打折扣。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种手环式井下信息报警系统及方法，具有灵活性强、成本较低，在线显示井下各类数据，异常情况即时提醒，使得全员参与突发状况处理过程中，同时使人员健康实时掌握的优点，能协助井上管理人员对井下各类信息数据进行实时监控，使得全体人员参与到矿井实时数据监测中，提高矿井整体安全保障能力。

为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种手环式井下信息报警系统，包括便携手环终端、固定于井下的信息监测终端和信息传递分站、固定于井上的监控中心总站，所述便携手环终端分别与信息传递分站、信息监测终端无线连接，所述信息传递分站分别与信息监测终端、监控中心总站通过有线或/和无线连接，所述便携手环终端包括：求救模块、第一无线传输模块、射频模块、第一显示模块分别与第一微处理器连接。

进一步的，所述的一种手环式井下信息报警系统还包括调控终端，所述调控终端分别与便携手环终端、信息监测终端、信息传递分站无线或/和有线连接，所述的调控终端包括第二无线传输模块、第二有线传输模块、第二显示模块、第二外接调试模块分别与第二微处理器连接。

所述调控终端通过第二外接调试模块与第二无线传输模块对便携手环终端、信息监测终端及信息传递分站进行调试和设置。

进一步的，所述调控终端还包括第二存储模块，所述第二存储模块分别与第二微处理器连接。所述第二存储模块可以对信息进行暂存，在特殊情况下作为临时信息传递分站进行工作。

进一步的，所述便携手环终端还包括GPS模块、报警振动模块、第一存储模块、传感模块分别与第一微处理器连接；所述传感模块监测携带所述便携手环终端的人员的生命指标数据。

进一步的，所述的信息监测终端包括环境监测模块、警报器、第三无线传输模块分别与第三微处理器连接。

进一步的，所述环境监测模块包括温度传感器、瓦斯传感器、风速风量测量仪、湿度传感器、气压传感器分别与所述第三微处理器连接。

进一步的，所述的信息传递分站包括第四无线传输模块、第四显示模块、第四外接调试模块、第四有线传输模块分别与第四微处理器连接。第四无线传输模块包括无线网卡，所述无线网卡与无线路由器和无线串口模块分别相连。

进一步的，所述的监控中心平台包括第五无线传输模块、第五有线传输模块分别与监控平台连接。

进一步的，所述信息监测终端的数量为两个以上，所述信息传递分站固定于井下且数量为两个以上，所述信息传递分站之间通过有线或无线连接。

基于上述一种手环式井下信息报警系统的报警方法，包括如下步骤：

(1)采集便携手环终端的信息及佩戴便携手环终端的工作人员的信息并上传至监控中心总站，便携手环终端与距离最近的信息传递分站通信，与信息传递分站通信的便携手环终端即为信息传递分站所属区域的便携手环终端。

(2)采集井下的温度、瓦斯浓度、风速风量、湿度、气压工作环境数据并发送至信息传递分站及便携手环终端。

(3)如果需要发出求救信号，激活便携手环终端的求救模块，向信息监测终端及信息传递分站发送求救信号，信息传递分站向监测终端、监控中心总站及所属区域的其他便携手环终端发送救援信息。

(4)信息传递分站将接收到的井下工作环境数据进行预处理，预处理后的井下工作环境数据发送到监控中心总站，将预处理后超出设定值的井下工作环境数据与提醒信号发送到所属区域的便携手环终端。

(5)监控中心总站根据接收的井下工作环境数据和救援信息，判断是否发送警报信息，若监控中心总站向信息传递分站发送警报信息，信息传递分站将警报信息发送至信息监控终端及所属区域的便携手环终端，信息监控终端及所属区域的便携手环终端分别报警。

进一步的，还包括如下步骤：当便携手环终端或信息监测终端或信息传递分站显示异常时，调控终端对上述显示异常的设备进行调试和设置；当信息传递分站出现故障，调控终端将井下工作环境数据暂存，再通过有线或无线连接的方式，上传到正常工作的信息传递分站中，确保各类参数信息可以发送至地面监控中心总站。

进一步的，所述步骤(3)还包括如下步骤：便携手环终端对佩戴便携手环终端人员进行身体检测，并将数据传送至监控中心总站。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

(1)本发明的手环式井下信息报警系统及方法，具有灵活性强、成本较低，在线显示井下各类数据，异常情况即时提醒，使得全员参与突发状况处理过程中，同时使人员健康实时掌握的优点，能协助井上管理人员对井下各类信息数据进行实时监控，使得全体人员参与到矿井实时数据监测中，提高矿井整体安全保障能力。

(2)本发明的手环式井下信息报警系统，设置了的调控终端可以通过第二外接输出模块或第二无线传输模块对便携手环终端、信息监测终端及信息传递分站进行调试和设置，内置的储存模块可以对信息进行暂存，在特殊情况下可以作为信息传递分站工作，本系统工作稳定性更高。

(3)本发明的手环式井下信息报警系统的便携手环终端设置了显示模块和求救模块，井下工作人员遇到危险情况时，能够及时发出求救信息，井下工作人员通过显示模块的显示信息可以及时采取自救措施或者对求救人员进行救援。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的限定。

图1为系统运行方式示意图；

图2为便携手环终端结构示意图；

图3为信息监测终端结构示意图；

图4为信息传递分站结构示意图；

图5为监控中心总站结构示意图；

图6为调控终端结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

下述实施例为本申请的一种典型的实施方式，如图1所示，本实施例的一种手环式井下信息报警系统，包括便携手环终端、信息传递分站、固定于井下的信息监测终端以及固定于井上的监控中心总站，所述便携手环终端分别与信息传递分站、信息监测终端无线连接，所述信息传递分站分别与信息监测终端、监控中心总站通过有线或/和无线连接，本实施例中的信息传递分站、信息监测终端及监控中心总站设计为能够进行有线及无线两种通信，用来提高系统的可靠性。本实施例设置了两个以上的井下人员便携手环终端、两个以上的固定于井下的信息监测终端、两个以上的固定于井下的信息传递分站、两个以上便携调控终端以及一个以上的井上监控中心总站。

本系统基于Zigbee的通风参数监控网络，实现各终端之间的无线及有线连接，构建实时监测报警系统，通过便携手环式终端即时将各类数据通知到位。

如图2所示，本实施例的便携手环终端，包括：求救模块、第一无线传输模块、射频模块、第一显示模块、GPS模块、报警振动模块、第一存储模块、传感模块分别与第一微处理器连接。为矿井管理人员及井下工作人员配备便携手环终端，便携手环终端在使用前与信息传递分站建立无线连接，信息传递分站将便携手环终端的信息及佩戴便携手环终端的人员的信息记录并上传至监控中心总站与其他信息传递分站。便携手环终端与距离最近的信息传递分站通信，与信息传递分站通信的便携手环终端即为信息传递分站所属区域的便携手环终端。

便携手环终端的GPS模块可以定位便携手环终端使用人员的所在位置并发送至信息传递分站，信息传递分站再发送至井上监控中心总站，监控中心总站可以实时监控佩戴便携手环终端人员位置，实现人员的定位管理。

便携手环终端的第一显示模块可以显示时间、井下的信息监测终端检测的井下环境数据以及警报信息，还可以显示发出求救信号的便携手环终端的名称，增强井上管理人员与井下工作人员的联络能力，当发生险情可以尽快救援。

便携手环终端的传感模块每隔一定时间对人员健康信息进行一次采集，得到佩戴便携手环终端人员的生命指标数据并存储，便携手环终端将检测的生命指标数据通过第一无线传输模块发送到信息传递分站，信息传递分站将接收到的生命指标数据发送到监控中心总站。

便携手环终端的求救模块可以被使用者激活用于发送求救信号。当使用人员认为受到生命威胁时激活便携手环终端求救模块，便携手环终端通过无线传输模块向最近的监测终端及信息传递分站发送求救信号，信息传递分站向监测终端、监控中心总站所属区域的其他便携手环终端发出紧急救援信息，其他便携手环终端通过第一显示模块显示求救便携手环终端的名称、位置等信息，附近的救援人员或者工作人员看到信息后尽快施救或者提供帮助。

便携手环终端的GPS模块将携带手环终端人员的所处位置的位置信息传送至信息传递分站，信息传递分站将接受到的位置信息发送到监控中心总站。

如图3所示，本实施例的信息监测终端包括环境监测模块、警报器、第三无线传输模块分别与第三微处理器连接，所述环境监测模块包括温度传感器、瓦斯传感器、风速风量测量仪、湿度传感器、气压传感器等，环境监测模块的传感器及测量仪设置在井下，用于检测温度、瓦斯浓度、风速风量、湿度、气压等井下工作环境数据。信息监测终端将检测的井下环境数据通过无线传输模块发送至信息传递分站及便携手环终端。

如图4所示，本实施例的信息传递分站包括第四无线传输模块、第四显示模块、第四外接调试模块、第四有线传输模块分别与第四微处理器连接。本实施例设置了多个信息传递分站，各信息传递分站之间可以通过有线或无线通信，信息传递分站分别与便携手环终端、信息监测终端、调控终端无线通信，可作为通信基站工作，第四无线传输模块包括无线网卡，所述无线网卡与无线路由器和无线串口模块分别相连，所述第一无线传输模块、第二无线传输模块及第三无线传输模块与第四无线传输模块相同。

信息传递分站在接收到信息监测终端发送的井下环境数据后，使用微处理器进行预处理，预处理后将超出设定数值的数据标记为异常信号，并将各类异常数据通过无线传输模块发送至所属区域内的便携手环终端，同时信息传递分站还向所属区域内的便携手环终端发送间歇振动信号，激活手环报警振动模块，提醒人员及时查看信息，达到突发情况即时预警的目的。

如图5所示，本实施例的监控中心平台包括所述的监控中心平台包括第五无线传输模块、第五有线传输模块分别与监控平台连接。

监控中心总站在接收到井下各类异常数据后，监控中心总站的第五微处理器先行判断人员受危害程度，统计该区域所有终端数量，判断该区域是否有专业人员，并向距离险情最近的专业人员发送警报信息，同时向该工作区域内所有工作人员发出预警振动信息，再根据判断结果决定是否向其他区域终端发送警报信息。当有险情出现时，警报信息传输到各信息传递分站，向各便携手环终端、信息监测终端发送警报信息，信息监测终端在接受到警报信息后发出声光报警，手环终端在接受到警报信息后开启高强度振动模式。开始实时对人员健康数据进行监控，各信息分站及监测终端与手环终端通过无线进行连接，对人员所处位置进行准确定位，并将人员健康动态情况、警报效果及数据监控结果进行储存和实时反馈，通过信息传递分站传输到井上监控中心总站，达到在险情出现的时候可以进行全员告知，尤其是对于处于噪音较大或警报装置没有覆盖的区域的人员。

本实施例的一种手环式井下信息报警系统，本实施例的报警系统还设置了调控终端，由矿井管理人员携带使用，如图6所示，所述调控终端分别与便携手环终端、信息监测终端、信息传递分站无线或/和有线连接，所述的调控终端包括第二无线传输模块、第二有线传输模块、第二显示模块、第二外接调试模块分别与第二微处理器连接，所述调控终端还包括第二存储模块，所述第二存储模块分别与第二微处理器连接。所述调控终端可以固定设置也可以设置为便携式的，本实施例中设计为便携式的。井下管理人员使用便携调控终端，当便携手环终端或信息监测终端或信息传递分站出现异常显示时，通过第二外接调试模块可以对便携手环终端、信息监测终端及信息传递分站进行调试和设置，内置的第二存储模块可以对信息进行暂存，考虑井下特殊环境，当信息传递分站出现故障或由于其他原因导致信息传递不畅通时，将要传送到出现故障的信息传递分站的井下环境数据暂存在调控终端，再通过有线或无线连接的方式，上传到正常工作的信息传递分站中，确保各类参数信息可以发送至地面监控中心总站。

基于上述手环式井下信息报警系统的工作方法，包括如下步骤：

1)便携手环终端的使用人为井下工作人员和井上管理人员，便携手环终端在使用前与信息传递分站建立无线连接，信息传递分站将便携手环终端的信息及佩戴便携手环终端的工作人员的信息记录并上传至监控中心总站；便携手环终端与距离最近的信息传递分站通信，与信息传递分站通信的便携手环终端即为信息传递分站所属区域的便携手环终端。

2)信息监测终端通过环境检测模块对井下的温度、瓦斯浓度、风速风量、湿度、气压工作环境数据进行检测，并将检测到的井下工作环境数据通过第三无线传输模块发送至信息传递分站及便携手环终端。

3)便携手环终端接收到信息监测终端发送的井下工作环境数据通过第一显示模块显示井下工作环境数据及时间。

便携手环终端每隔一定时间通过传感模块对佩戴便携手环终端人员进行身体检测，得到佩戴便携手环终端人员的生命指标数据，便携手环终端将检测的生命指标数据发送到信息传递分站，信息传递分站将接收到的生命指标数据发送到监控中心总站。

便携手环终端的GPS模块将携带手环终端人员的所处位置的位置信息传送至信息传递分站，信息传递分站将接收到的位置信息发送到监控中心总站。

佩戴便携手环终端人员认为受到生命威胁，激活便携手环终端的求救模块，便携手环终端通过第一无线传输模块向最近的信息监测终端及信息传递分站发送求救信号，信息传递分站向所属区域的其他便携手环终端、监测终端及监控中心总站发出紧急救援信息，其他便携手环终端及监测终端显示发出求救信号的便携手环终端的名称、位置等信息。

4)信息传递分站的第四微处理器将接收到的井下工作环境数据进行预处理，将预处理后超出设定值的井下工作环境数据标记为异常信号，预处理后的全部井下工作环境数据通过第四有线传输模块或第四无线传输模块发送到监控中心总站；信息传递分站将异常信号通过第四无线传输模块传递到所属区域内的便携手环终端并向便携手环终端发出振动提醒信号；便携手环终端通过第一显示模块显示异常信号。信息传递分站均位于井下，由于井下所处的特殊环境，信号传输不畅通，信息传递分站起信号/信息/数据的传递和数据预处理作用。

5)监控中心总站在接收到井下信息传递分站发送的数据后，通过第五微处理器对人员受危害程度进行判断，根据判断结果决定是否向各信息传递分站发送警报信息；若监控中心总站向信息传递分站发送的警报信息，信息传递分站将接收到的警报信息发送至所属区域的便携手环终端及信息监控终端，信息监测终端在接受到警报信息后通过警报器发出声光报警，便携手环终端在接受到警报信息后开启高强度振动模式；监控中心总站可以显示佩戴便携手环终端人员的位置信息、人员健康动态情况以及警报信息的接收情况。

6)当便携手环终端或信息监测终端或信息传递分站显示异常时，管理人员携带调控终端通过第二外接输出模块或者第二无线传输模块对便携手环终端、信息监测终端及信息传递分站进行调试和设置；当信息传递分站出现故障，所述便携手环终端、信息监测终端将要传输到信息传递分站的数据传输到调控终端，调控终端的第二存储模块将数据暂存。

综上所述，本发明通过一种基于便携式手环终端及相应的报警系统，解决了井下人员安全保障的一些问题，使得全体人员参与到矿井实时安全管理中，提高矿井整体安全保障能力。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (9)

1.一种手环式井下信息报警系统，其特征在于，包括便携手环终端、固定于井下的信息监测终端和信息传递分站、固定于井上的监控中心总站，所述便携手环终端分别与信息传递分站、信息监测终端无线连接，所述信息传递分站分别与信息监测终端、监控中心总站通过有线或/和无线连接，所述便携手环终端包括：求救模块、第一无线传输模块、射频模块、第一显示模块分别与第一微处理器连接；

当使用人员认为受到生命威胁时激活便携手环终端求救模块，便携手环终端通过无线传输模块向最近的监测终端及信息传递分站发送求救信号，信息传递分站向监测终端、监控中心总站所属区域的其他便携手环终端发出紧急救援信息，其他便携手环终端通过第一显示模块显示求救便携手环终端的名称、位置信息，附近的救援人员或者工作人员看到信息后尽快施救或者提供帮助；

调控终端分别与便携手环终端、信息监测终端、信息传递分站无线或/和有线连接，所述的调控终端包括第二无线传输模块、第二有线传输模块、第二显示模块、第二存储模块、第二外接调试模块分别与第二微处理器连接；

所述调控终端通过第二外接调试模块与第二无线传输模块对便携手环终端、信息监测终端及信息传递分站进行调试和设置；

所述第二存储模块可以对信息进行暂存，当信息传递分站出现故障或由于其他原因导致信息传递不畅通时，调控终端作为临时信息传递分站进行工作。

2.如权利要求1所述的一种手环式井下信息报警系统，其特征在于：所述便携手环终端还包括GPS模块、报警振动模块、第一存储模块、传感模块分别与第一微处理器连接；所述的监控中心总站包括第五无线传输模块、第五有线传输模块分别与监控平台连接。

3.如权利要求1所述的一种手环式井下信息报警系统，其特征在于：所述的信息监测终端包括环境监测模块、警报器、第三无线传输模块分别与第三微处理器连接。

4.如权利要求3所述的一种手环式井下信息报警系统，其特征在于：所述环境监测模块包括温度传感器、瓦斯传感器、风速风量测量仪、湿度传感器、气压传感器。

5.如权利要求1所述的一种手环式井下信息报警系统，其特征在于：所述的信息传递分站包括第四无线传输模块、第四显示模块、第四外接调试模块、第四有线传输模块分别与第四微处理器连接；第四无线传输模块包括无线网卡，所述无线网卡与无线路由器和无线串口模块分别相连。

6.如权利要求1所述的一种手环式井下信息报警系统，其特征在于：所述信息监测终端的数量为两个以上，所述信息传递分站的数量为两个以上，所述信息传递分站之间通过有线或无线连接。

7.基于权利要求1-6任一项所述的一种手环式井下信息报警系统的报警方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）采集便携手环终端的信息及佩戴便携手环终端的工作人员的信息并上传至监控中心总站，便携手环终端与距离最近的信息传递分站通信，与信息传递分站通信的便携手环终端即为信息传递分站所属区域的便携手环终端；

（2）采集井下的温度、瓦斯浓度、风速风量、湿度、气压工作环境数据并发送至信息传递分站及便携手环终端；

（3）如果需要发出求救信号，激活便携手环终端的求救模块，向信息监测终端及信息传递分站发送求救信号，信息传递分站向监测终端、监控中心总站及所属区域的其他便携手环终端发送救援信息；

（4）信息传递分站将接收到的井下工作环境数据进行预处理，预处理后的井下工作环境数据发送到监控中心总站，将预处理后超出设定值的井下工作环境数据与提醒信号发送到所属区域的便携手环终端；

（5）监控中心总站根据接收的井下工作环境数据和救援信息，判断是否发送警报信息，若监控中心总站向信息传递分站发送警报信息，信息传递分站将警报信息发送至信息监控终端及所属区域的便携手环终端，信息监控终端及所属区域的便携手环终端分别报警。

8.如权利要求7所述的一种手环式井下信息报警方法，其特征在于，还包括如下步骤：当便携手环终端或信息监测终端或信息传递分站显示异常时，调控终端对上述显示异常的设备进行调试和设置；当信息传递分站出现故障，调控终端将井下工作环境数据暂存，并将暂存的数据传递到工作正常的信息传递分站。

9.如权利要求7所述的一种手环式井下信息报警方法，其特征在于，所述步骤（3）还包括如下步骤：便携手环终端对佩戴便携手环终端人员进行身体检测，并将数据传送至监控中心总站。