CN1844641A - 煤矿井下人员管理及应急呼救搜救系统 - Google Patents
煤矿井下人员管理及应急呼救搜救系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN1844641A CN1844641A CN 200610080783 CN200610080783A CN1844641A CN 1844641 A CN1844641 A CN 1844641A CN 200610080783 CN200610080783 CN 200610080783 CN 200610080783 A CN200610080783 A CN 200610080783A CN 1844641 A CN1844641 A CN 1844641A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- information
- unit
- data
- network
- coal mine
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000003245 coal Substances 0.000 title claims description 38
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 70
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 12
- 230000010365 information processing Effects 0.000 claims description 18
- 238000013480 data collection Methods 0.000 claims description 10
- MFYSYFVPBJMHGN-UHFFFAOYSA-N Cortisone Natural products O=C1CCC2(C)C3C(=O)CC(C)(C(CC4)(O)C(=O)CO)C4C3CCC2=C1 MFYSYFVPBJMHGN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 8
- 238000009826 distribution Methods 0.000 abstract description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 2
- 238000007726 management method Methods 0.000 description 37
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 16
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 15
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 12
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 11
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 9
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 8
- 230000006870 function Effects 0.000 description 8
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 7
- 241000209094 Oryza Species 0.000 description 5
- 235000007164 Oryza sativa Nutrition 0.000 description 5
- 238000013461 design Methods 0.000 description 5
- 230000009429 distress Effects 0.000 description 5
- 235000009566 rice Nutrition 0.000 description 5
- 238000012384 transportation and delivery Methods 0.000 description 5
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 4
- RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 2,2,4,4,6,6-hexaphenoxy-1,3,5-triaza-2$l^{5},4$l^{5},6$l^{5}-triphosphacyclohexa-1,3,5-triene Chemical compound N=1P(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP=1(OC=1C=CC=CC=1)OC1=CC=CC=C1 RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 239000003063 flame retardant Substances 0.000 description 3
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 3
- 244000025254 Cannabis sativa Species 0.000 description 2
- 206010033799 Paralysis Diseases 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 2
- 230000008676 import Effects 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 230000003137 locomotive effect Effects 0.000 description 2
- 239000003550 marker Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 230000006855 networking Effects 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 description 2
- 235000006719 Cassia obtusifolia Nutrition 0.000 description 1
- 244000201986 Cassia tora Species 0.000 description 1
- 235000014552 Cassia tora Nutrition 0.000 description 1
- 241001269238 Data Species 0.000 description 1
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 238000012271 agricultural production Methods 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 239000002817 coal dust Substances 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 238000007405 data analysis Methods 0.000 description 1
- 238000013523 data management Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 230000009545 invasion Effects 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008447 perception Effects 0.000 description 1
- 238000012797 qualification Methods 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 238000000060 site-specific infrared dichroism spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 238000012800 visualization Methods 0.000 description 1
- 230000002618 waking effect Effects 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Alarm Systems (AREA)
Abstract
本发明公开了一种煤矿井下人员管理及应急呼救搜救系统，属于电子与信息领域。为解决现有煤矿井下安全监测系统不具有“紧急呼救、手持式搜救”功能的问题而提出。本发明系统中的无线数据采集单元利用无线传感器网络自动采集无线数据发送单元发出的信息，该信息通过传输网络传送至信息处理中心，经数据处理单元处理后，无线数据发送单元发送出的信息在显示单元中显示；紧急呼叫单元通过人工操作开启后发出信息，所述手持式数据采集器能够通过无线传感器网络采集所述紧急呼叫单元发送出的信息，确定紧急呼叫单元所处位置。本发明所述系统能够实时反映煤矿井下人员的动态分布，并能够利用手持式数据采集器对数据发送单元的位置进行比较精确的搜寻。
Description
技术领域
本发明涉及一种煤矿井下人员管理及应急呼救搜救系统，属于电子与信息领域。
背景技术
目前，安全一直是煤矿生产中的重要问题。为了降低事故，加强管理，煤矿通常会安装主要用于煤矿井下人员的安全监测系统。现有的安全监测系统由无线编码发射器、井下数据监测分站、地面中心站及数据传输信道组成。无线编码发射器发出具有代表身份特征的射频信号，经数据监测分站接收，再发送到地面中心站。中心站接收来自数据监测分站上的编码信号，进行分析处理，形成各种文件，使管理人员能及时查询各种信息。本系统实现了对井下巷道内人员工作位置的实时跟踪显示，对井下人员的安全，提高工作效率起着决定性作用。
但是，当井下人员发生意外情况，如受伤或者发生顶板塌陷时，上述产品不具有“紧急呼救、手持式搜救”的功能。
发明内容
针对上述现有的安全监测系统所存在的问题和不足，本发明的目的是提供一种能够实时反映煤矿井下人员的动态分布，并具有“紧急呼救、手持式搜救”功能的煤矿井下人员管理及应急呼救搜救系统(也可称为：煤矿井下人员管理及应急呼救、搜救系统)。
本发明是这样实现的：
该煤矿井下人员管理及应急呼救、搜救系统，包括信息处理中心、传输网络、无线数据采集单元和无线数据发送单元，所述无线数据发送单元包括紧急呼叫单元，无线数据采集单元包括无线数据采集器和手持式数据采集器，所述信息处理中心包括数据处理单元和显示单元；
所述无线数据采集单元利用无线传感器网络自动采集无线数据发送单元所发出的信息，该信息通过传输网络传送至信息处理中心，经数据处理单元处理后，无线数据发送单元发送出的信息在显示单元中显示；紧急呼叫单元通过人工操作开启后发出信息，该信息通过传输网络传送至信息处理中心，经数据处理单元处理后，紧急呼叫单元发送出的信息在显示单元中显示，所述手持式数据采集器通过无线传感器网络采集所述紧急呼叫单元发送出的信息，确定紧急呼叫单元所处位置。
通过采用上述技术方案，与现有用于煤矿井下的安全监测系统相比，本发明煤矿井下人员管理及应急呼救、搜救系统在使用过程中，无线数据发送单元由煤矿井下人员随身携带，能够实时反映煤矿井下人员的动态分布，从而对煤矿井下人员进行严格有效的管理，达到消除事故隐患，保障安全生产的最终目的。
另外该系统还具有“应急呼救”及“手持式搜救”的功能，当井下人员发生意外情况，如受伤或者发生顶板塌陷时，在被困人员自己有意识的情况下，能够通过无线数据发送单元的紧急呼叫单元，进行手动操作呼救，报警信号通过无线传感器网络及传输网络传输到信息处理中心，从而快速获得救援，为生命赢得时间；同时，结合实时的管理信息，可以尽快确定被困人员的身份、人数、所处位置等，再利用手持式数据采集器进行比较精确的搜寻，从而快速找到被困人员，极大的提高救援效率。
附图说明
图1是本发明所述的煤矿井下人员管理及应急呼救、搜救系统的示意图；
图2是图1所示系统数据采集实现结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例详细描述本发明。
本发明所述的煤矿井下人员管理及应急呼救、搜救系统，包括信息处理中心、传输网络、无线数据采集单元和无线数据发送单元，所述无线数据发送单元包括紧急呼叫单元，无线数据采集单元包括无线数据采集器和手持式数据采集器(也可称为手持搜救设备，或手持式探测器)，所述无线数据发送单元发送的有效数据通过无线传感器网络传送到无线数据采集单元，所述信息处理中心包括数据处理单元和显示单元；
所述无线数据采集单元利用无线传感器网络自动采集无线数据发送单元所发出的信息，该信息通过传输网络传送至信息处理中心，经数据处理单元处理后，无线数据发送单元发送出的信息在显示单元中显示；紧急呼叫单元通过人工操作开启后发出信息，该信息通过传输网络传送至信息处理中心，经数据处理单元处理后，紧急呼叫单元发送出的信息在显示单元中显示，所述手持式数据采集器通过无线传感器网络采集所述紧急呼叫单元发送出的信息，确定紧急呼叫单元所处位置。
通常情况下，上述无线数据发送单元是无线数据发送器。
为了便于使用，上述紧急呼叫单元包括紧急呼叫按扭及激光灯。
为了使系统易部署、易升级、易扩展，所述传输网络包括工业以太网络。
为了降低成本，上述无线传感器网络采用2.4GHz工控频段无线通讯。
为了实现低功耗，上述无线传感器网络采用合理休眠模式。
为了精密、可靠，上述无线传感器网络采用CORT算法。
上述手持式数据采集器具有信息处理和确定呼叫单元位置的功能。具体地讲，分三种情况：A、在网络设备正常工作情况下，可以确定呼叫单元的位置。B、在网络部分瘫痪时，但数据采集单元和紧急呼叫单元未损坏，可以进行信息更新，确定紧急呼叫单元动态的位置(因为紧急呼叫单元是能够移动的)。C、在网络瘫痪，数据采集单元和呼叫单元损坏时(如瓦斯爆炸)，可以确定呼叫单元在爆炸前那一时刻的位置。
实施例
一、煤矿井下人员管理及应急呼救、搜救系统概述
本实施例所述的煤矿井下人员管理及应急呼救、搜救系统中，数据处理单元和显示单元是矿井地面监控中心主计算机和软件数据库等，所述工业以太网络包括光纤数据传输接口和巷道铺设的通讯光/电缆，所述无线数据发送器是人员标识器/卡。
该煤矿井下人员管理及应急呼救、搜救系统，是由矿井地面监控中心主计算机在软件数据库的支持下，通过光纤数据传输接口和巷道铺设的通讯光/电缆，定时对井下安装的数据采集器进行数据巡检和信号采集，数据采集器将自动采集有效识别距离内员工随身携带的标识卡的信息，并通过传输网络传送至地面中心站。数据信息经软件处理后，使井下人员(或机车等移动目标)动态分布在主计算机中得以实时反映，从而实现井下安全状态在井上数字化管理的目的。
在非常情况下，生产现场人员可进行手动操作，通过无线、激光等方式进行呼救，救援人员可利用手持搜救设备，快速寻找被困人员，从而缩短救援时间。
二、该系统的用途
1)井下作业人员管理：将区域定位与定点定位相结合，对井下作业人员进行实时的定位，结合身份信息、预定工作范围、工作轨迹、人员分布等相关数据，进行科学的分析，以及时发现问题，消除隐患，保障安全。
2)特殊工种监督检查：通过对瓦斯检查员、安全检查员等安全生产岗位人员进行有效的监督，督促工作完成，从而达到促进安全生产的目的。
3)快速救援功能：结合实时的管理信息，可以尽快确定被困人员的身份、人数、所处位置等，再利用手持式探测器进行精确搜寻，可快速找到被困人员，极大的提高救援效率。
4)呼救功能：当井下人员发生意外情况，被困人员通过无线、激光等方式进行手动操作呼救，从而快速获得救援，为生命赢得时间。
5)物资管理：对机车实施精确定位，可有效的提高效率减少浪费，了解物资的流动情况。
6)扩充功能：提供瓦斯、矿压等实时的信息采集设备。
三、该煤矿井下人员管理及应急呼救、搜救系统主要采用了无线传感网络技术
1、无线传感器网络(WSN)介绍
无线传感器网络(WSN)是众多的传感器通过无线通信的方式，相互联系，处理、传递信息的网络。该网络综合了传感器技术、嵌入式计算技术、分布式信息处理技术和通信技术，可以实时监测、感知和采集网络分布区域内的各种环境或监测对象的信息，并对这些信息进行处理，传送给所需用户。无线传感器网络在军事、工农业生产、交通、生物、气象、医疗、安全、家庭等各个领域都有广泛的应用，特别是在一些人类无法到达或无法工作的环境下，可以代替人类收集、处理需要的信息。根据工作方式的不同，一般可以将无线传感器网络的应用分为两类：一类是事件检测，另一类是数据采集。
事件检测型的应用中，散布在一定区域的传感器的工作是检测特定的事件是否发生，一旦检测到发生，即通过无线网络将此消息发送出去。这一类的应用的例子如：军事上利用无线传感器网络对特定的区域进行监控，看是否有敌人入侵或受到武器攻击；在家中用无线传感器网络进行防火、防盗等。
数据采集类的应用中，传感器按照预先设置的频率，对周围的有关数据进行采集，并进行简单处理后通过无线传感器网络发送给服务器进行汇总、分析。比如，用温度、湿度传感器组成的无线传感器网络对矿山工作环境进行监控和分析。
2、该煤矿井下人员管理及应急呼救、搜救系统采用的无线传感网络的主要特点
1)工控频段无线网络为传输介质
一方面，由于采用无线的传输介质，该无线传感器网络克服了许多传统有线网络传输信息的弊病。在一些物理障碍和特殊环境下，有线网络是不可能实现的。另一方面，与传统的公网无线通讯相比，2.4GHz工控频段无线通讯无需无线电管制委员会批准，不需缴纳频谱占用费用。
2)低功耗
该无线传感器件在技术上采用了合理休眠模式，具有收发信息功耗低等特点，确保能在电池支持下持续工作长达2年左右。同时，整体结构的低功耗设计既保证了设备的有效运转，又减少了应用实施的复杂性和成本。
3)设备体积小
该无线传感器网络的基本单元是硬币大小的智能计算传感设备。现代集成电路技术的集成度和产品性使得该无线传感设备的体积在不断地缩小，而功能却越来越强大。微小的体积不但使得在特殊环境下的应用成为可能，也大大降低了安装和维护的要求与成本。
4)网络容量大
一个传感网络可以容纳多达六万五千的微型智能传感器件和大量的接入点。大容量保证了网络强大的数据采集能力。同时，网络的高冗余性保证了整个网络在个别节点停止工作的情况下仍然可以正常运转。
5)精密，可靠
该无线传感器网络的精确性、可靠性、稳定性是传统方式的百倍以上。该无线传感系统核心技术目前采用CORT算法，并结合分布式计算技术、神经网络技术、网络信息融合技术，实现网络自唤醒，自容错，自愈合。
6)运行及维护成本低
综合以上该无线传感器网络的特性，可以看出，建网所需要的人工费用是很低的。任何一个经过授权的微型智能传感器件只要放在网络的无线信号覆盖范围内，就可自动加入网络工作，无须任何安装配置。高度智能化最大程度上降低了网络维护所需的人力和时间，加上网络节点本身价格低廉，使得该无线传感器网络的维护成本极低。
7)技术参数
多种信号采集，
极低的电流功耗，
250kbps 2.4GHZ IEEE802.15.4兼容的射频收发，
＜10us的快速激活/睡眠状态转换，
硬件层加密与身份验证安全特性，
数字信号强度(RSSI)与无线连接质量(LQI)支持，
四、该煤矿井下人员管理及应急呼救、搜救系统的系统构成，参见图1：
1、信息处理中心8包括数据库应用服务器、大屏幕、大屏幕控制工作站、工业以太网交换机、防火墙、数据库软件、WEB服务软件、应用软件；
2、传输部分包括光纤传输接口2和光纤环网1、光/电缆；
3、无线数据采集单元包括无线数据采集器3和本质安全型电源，无线传感器网络4；
4、无线数据发送单元包括标识卡，标识卡可用于通风监测系统5，瓦斯监测系统6，矿压监测系统或者其它系统。现场工控系统7包括无线数据采集器3，无线传感器网络4，通风监测系统5，瓦斯监测系统6，矿压监测系统或者其它系统。
其中，无线数据采集器是无线数据采集智能分站，通过矿用电缆与光纤数据传输接口相连并传送采集的数据；人员标识器内存的人员标识信息，可被无线数据采集器接收，紧急情况下，人员可进行无线呼救；手持式数据采集器，紧急情况下，救援人员可使用，进行被困人员的搜寻；光纤数据传输接口相互间互连构成井下的光纤环网，接受所连接的无线数据采集器的信息，实现TCP/IP转换，传送至井上。
该系统将尖端的远距离射频识别技术、网络通讯技术和自动控制技术有机结合，解决了应用于煤矿井下的人员管理、网络数据通信、数据的远距离传输、信号转换和信息处理等方面的技术难题，可用于煤矿井下人员监测、控制和跟踪管理、抢险救灾、安全救护的高效运作以及生产统计、管理等方面。
五、该系统的优点
1、该系统采用“工业以太网与无线传感器网络”技术，搭建了光纤数据高速传送平台，同时使系统易部署、易升级、易扩展。同时保证了系统的易用性、易扩展性，这样就为用户使用本系统带来了极大的方便。
该系统为矿山提供了一套完整数据传送方案，并且在平台上充分利用国际和国家的行业标准。把此数据高速传送平台利用现有的流行的协议，并且充分考虑到工业煤矿企业的特点。因此，该系统使用了电缆和光缆相结合，IP协议和RS485协议互相补充的设计原则，一方面保证了数据的简单传输，另一方面保证了应用企业的原有投资可以方便的过渡到新的数据传输平台。
2、当井下人员发生意外情况，如受伤或者发生顶板塌陷时，在被困人员自己有意识的情况下，可以通过按动标识卡上的紧急呼叫按扭(也可以称为紧急呼救按扭)及激光灯，进行手动操作呼救，报警信号通过无线传感器网络及工业以太网络传输到井上调度中心等，从而快速获得救援，为生命赢得时间。
同时，结合实时的管理信息，可以尽快确定被困人员的身份、人数、所处位置等，再利用手持式探测器进行比较精确的搜寻，从而快速找到被困人员，极大的提高救援效率。
3、基于BS结构的软件管理平台
该系统的开发工作主要建立在Java环境上，此产品的架构清晰，有利于此产品的扩展性，并且增强了产品质量。此产品的开发架构分为标准的3层结构：数据采集层、数据处理层、界面表示层。 各层之间的系统结构如图2所示。
(1)数据采集
数据采集分两种方法：
一种是以POLLER轮询的方式搜集节点信息及其运行状态；
二是通过TCP/IP协议，由代理端主动上发预设规则信息。
(2)数据处理
数据处理分两种：
一是采集的数据通过JAVABEAN处理后，存入数据库中；
二是通过一些现成的工具把一些数据量十分大的信息存入文件中。
(3)数据表示
对应数据处理，数据表示也分两种：一是通过JSP和一些专用的工具在浏览器上显示数据信息。另一种是打开存储的文件显示。
4、无线数据采集传送平台
无线数据采集使用2.4GHz的无线传送频率，带宽可以到达1M，识别距离在50M以上的无线数据传送技术。每个无线数据采集器，对上通过电缆连接进数据高速传送平台，使用电缆充分考虑到矿山的地理特点，每一条电缆线路上，可以连接多个无线数据采集器，这样简化了布线的难度。
无线数据传送，完成把有效数据通过无线网络传送到无线数据采集器上，然后通过电缆线路传送到数据高速传送平台。
六、该系统的使用方法
1、井下人员管理
本系统遵循“统一发卡、统一装备、统一管理”的原则，按准许上岗人员和班组实行“一人一卡”制，将标识卡视为“上岗证”或“坑道准入证”。
1)煤矿生产单位在井下坑道、峒室、作业面等地点安装无线数据采集器，并敷设通讯线路。
2)煤矿生产单位输入工作人员相关信息后，向下井工作人员颁发并装备标识卡(标识卡要求随身携带在腰带上或贴在矿灯帽内)。
3)系统数据库记录该标识卡相对应人员的基本信息，包括姓名、年龄、性别、所属班组、所属工种、职务、本人照片、有效期等基本信息。
4)进入坑道的工作人员必须随身携带标识卡，当持卡人员经过设置识别系统的地点时被系统识别，系统将读取该卡号信息，通过系统传输网络，将持卡人通过的地点、时间等资料传输到地面监控中心进行数据管理；如果采集的卡号无效、无卡或进入限制通道，系统将自动报警，监控中心值班人员接到报警信号，立即执行相关安全工作管理程序。
5)生产单位可根据生产计划，对该标识卡进行授权管理。授权范围包括：该员工可以准入的坑道或作业面。为防止无关人员和非法人员进入坑道或作业面，系统设置该卡准入坑道或作业面的时效管理模块及卡的失效、报失等。
6)坑道一旦发生安全事故，监控中心在第一时间内可以知道被困人员的基本情况，便于事故救助工作的开展。
本系统可自动生成考勤作业的统计与管理等方面的报表资料，能够提高管理效益。
2、应急呼救与搜救系统
当井下人员发生意外情况，如受伤或者发生顶板塌陷时，在被困人员自己有意识的情况下，可以通过按动标识卡上的紧急呼救按扭及激光灯，进行手动操作呼救，报警信号通过无线网络及工业以太网络传输到井上调度中心等，从而快速获得救援，为生命赢得时间。
同时，结合实时的管理信息，可以尽快确定被困人员的身份、人数、所处位置等，再利用手持式探测器进行比较精确的搜寻，从而快速找到被困人员，极大的提高救援效率。
七、下面举例说明该系统的安装方案
煤矿井下人员管理及紧急呼救、搜救系统是一套具有极大的灵活性的系统，可根据用户的需要，进行不同搭配构建，设定成不同的工作模式，从而满足不同规模用户的要求。
针对不同的矿山，根据不同矿山需求及典型应用，进行构建。
方案一
矿山实际
A、采掘面多，坑道长，范围巨大，传输距离远，
B、机械化程度高，现代化程度高，
C、大多已铺设光纤，
D、实时性、可靠性要求高，
系统设计方案说明
1、利用光纤传输接口，以光纤自愈环网形式，搭建井下的高速工业以太网。
2、每4-5Km之间设立光纤传输接口，在每一个作业面、巷口设立。
3、无线数据采集器间距是200-500米，以构成井下的动态探测网络。
4、与现有系统互通互联。
方案二
矿山实际
A、采掘面多，坑道较长，范围大，传输距离较远，
B、机械化程度较高，人员众多，
C、有一些已铺设光纤，
系统设计方案说明
1、利用光纤传输接口，以光纤网形式，搭建井下的高速工业以太网。
2、每4-5Km之间设立光纤传输接口，在每一个作业面、巷口设立。
3、无线数据采集器间距在500-1000米之间，以构成井下的动态探测网络。
4、与现有系统互通互联。
方案三
矿山实际
A、采掘面少，坑道较短，范围小，传输距离相对较近，
B、机械化程度低，人员素质一般。
系统设计方案说明
1、利用一台光纤传输接口，与井上设备连接。
2、无线数据采集器与光纤数据传输接口通过电缆连接，间距在200-500米之间，以构成井下的动态探测网络。
3、与现有系统互通互联。
八、该系统与其他煤矿井下人员管理系统的比较，参见表1。该系统采用的无线传感网络与其他无线数据通信方式的比较，参见表2。
表1是该系统与其他煤矿井下人员管理系统的比较
| 煤矿井下人员管理及应急呼救、搜救系统 | 其他煤矿井下人员管理系统 | |
| 产品类型 | 无线传感器网络 | 简单的RFID |
| 探测距离 | 2-80米可调 | 2-60米 |
| 兼容性 | 极强 | 无 |
| 应急救援设备 | 有 | 无 |
| 可扩充能力 | 极强 | 无 |
| 误码率 | 0.1％ | 1-3％ |
| 传输介质 | 光纤 | 电缆 |
| 传输协议 | TCP/IP工业以太网 | FSK/RJ485 |
| 传输速率 | 主干网络：100Mbps电缆传输：2Mbps | 4.8Kbps |
| 可靠性/抗干扰 | 极强 | 一般 |
| 开放性 | 极强 | 无 |
表2是该系统采用的无线传感网络与其他无线数据通信方式的比较
| 比较项目 | 本系统采用的无线传感网络 | 蓝牙 | 802.11b(Wi-Fi) | 传统数传电台 |
| 单点覆盖距离 | 50-300m(可达几公里) | 10米 | 50米 | 可达16公里 |
| 网络扩展性 | 自动扩展 | 无 | 无 | 无 |
| 电池寿命 | 数年 | 数天 | 数小时 | 数小时-数天 |
| 复杂性 | 简单 | 复杂 | 非常复杂 | 复杂 |
| 传输速率 | 250Kbps-1Mbps | 可达1Mbps | 1to11Mbps | 一般为19.2Kbps |
| 频段 | 2.4GHz | 2.4GHz | 2.4GHz | 400Mhz-2.4GHz |
| 网络节点数 | 65000 | 8 | 50 | 无 |
| 时延 | 仅30毫秒 | 高达10秒 | 3秒 | |
| 终端设备费用 | 低 | 低 | 高 | 高 |
| 有无网络使用费 | 无 | 无 | 无 | |
| 安全性 | 128bit AES或由用户在应用层定义 | 64bit，128bit | AuthenticationService SetID(SSID) | |
| 集成度和可靠性 | 高 | 高 | 一般 | 低 |
| 使用成本 | 低 | 低 | 一般 | 高 |
| 安装使用难易 | 非常简单 | 一般 | 难 | 难 |
其中光纤数据传输接口的技术参数见表3-3，无线数据采集器的技术参数见表3-4，标识卡的技术参数见表3-5。
表3-3光纤数据传输接口
| 项目 | 规格参数 |
| 光纤传输部分 | |
| 传输方向 | 全双工 |
| 传输介质 | MGTJS(2-8芯)矿用阻燃光纤 |
| 接口数量 | 2个100Base FX端口 |
| 地址表大小 | 1K地址空间 |
| 传输距离 | 5Km |
| 传输波长 | N/A1310nm |
| 传输速率 | 自适应10/100M |
| 传输协议 | TCP/IP标准协议 |
| RJ485数据传输总线 | |
| 传输方向 | 半双工 |
| 传输介质 | 矿用阻燃通讯电缆(四芯) |
| 接口数量 | 4个RJ485端口 |
| 输入/出信号 | 标准RJ485，高电平：3-5V，低电平：0-0.5V |
| 传输距离 | 4KM |
| 传输速率 | 9600bps |
| 单条RJ485容量 | 串接10个无线数据采集器 |
| 其它主要指标 | |
| 输入电源 | AC127V电源输入 |
| 工作电流 | 不大于850mA |
| 整体误码率 | 10-8 |
表3-4无线数据采集器
| 项目 | 参数规格 |
| 信号调制方式 | GFSK |
| 无线通讯速率 | 1000kbit/s1000kbit/s |
| 频率 | 2.4GHz |
| 最大输出功率 | 3dBm |
| 天线增益 | 2.5db |
| 有效识别距离 | 不小于30米 |
| 接收灵敏度 | -83dBm |
| 整体误码率 | 10-7 |
| 防冲突性 | 并发识别50张标识卡 |
| 工作电压 | 外接本安电源输入DC12V |
| 最大工作电流 | 50mA |
| 输出信号制式 | 差分同步二进码 |
| 接口电平 | 高电平4V，低电平0.4V |
| 有线传输介质 | 矿用阻燃通讯电缆(四芯) |
| 传输速率 | 9600bit/s |
| 最大传输距离 | 2KM |
表3-5标识卡
| 项目 | 参数规格 |
| 信号调制方式 | GFSK |
| 无线通讯速率 | 1000kbit/s |
| 频率 | 2.4GHz |
| 输出信号 | 16bit ID号码 |
| 电流 | 小于1μA(静态电流)/小于8mA(工作电流) |
| 最大输出功率 | 0dbm |
| 供电方式 | 内置3V，CR2450钮扣型锂电池 |
九、该系统的应用条件
1、环境条件
安装于机房、调度室的设备，应在下列条件下正常工作：
环境温度10℃～35℃；
相对湿度35％～80％；
大气压力86 kPa～106kPa；
清洁、无强磁场干扰，无腐蚀性气体和无爆炸性气体。
安装于井下的设备应在下列条件下正常工作：
环境温度0℃～+40℃；
平均相对湿度不大于95％(25℃)；
大气压力86kPa～106kPa；
无剧烈震动和冲击的场所；
周围介质无腐蚀性气体；
有溅水和淋水的场所；
有瓦斯和煤尘爆炸危险的场所。
2、运行设备配置要求
地面中心站
地面中心站主机采用工控机。
CPU：使用相当于Intel公司的Pentium IX或以上级别的CPU；
操作系统：Windows2000以上操作系统；
内存：256M以上；
显卡：Windows系统兼容，含有1MB以上的显示内存，800*600分辨率以上；
硬盘：10G以上。
3、系统构成，参见表9-3煤矿井下人员管理及应急呼救、搜救系统的系统构成
表9-3煤矿井下人员管理及应急呼救、搜救系统的系统构成
| 信息处理中心 | ||||
| 编号 | 名称 | 型号 | 配置 | 备注 |
| 数据库应用服务器 | P4/2G/160G以上服务器 | |||
| 大屏幕 | 连接PC串口进行显示 | 进口和出口显示各一个 | ||
| 大屏幕控制工作站 | P4/1G/80G以上工作站 | |||
| 工业以太网交换机 | 2个光口，3个以上以太网接 | |||
| 口。 | ||||
| 防火墙 | 2个以上以太网接口 | 选配 | ||
| 数据库软件 | PostgreSQL | 免费 | ||
| WEB服务软件 | Tomcat | 免费 | ||
| 应用软件 | 10个无线采集设备 | 无线数据采集器数量 | ||
| 传输部分 | ||||
| 编号 | 名称 | 型号 | 配置 | 备注 |
| 光纤传输接口 | 2个光纤接口，4个RS485接口。 | |||
| 无线数据采集单元 | ||||
| 编号 | 名称 | 型号 | 配置 | 备注 |
| 无线数据采集器 | 2.4G无线接收，1个RS485接口 | |||
| 本质安全型电源 | 输入127v，输出12v | 传输部分的每路配置一个，并且每个电源可以为不大于10个无线数据采集器供电 | ||
| 无线数据发送单元 | ||||
| 编号 | 名称 | 型号 | 配置 | 备注 |
| 标识卡 | 每人配置一个卡 | |||
上述具体实施方式以较佳实施例对本发明进行了说明，但这只是为了便于理解而举的一个形象化的实例，不应被视为是对本发明范围的限制。同样，根据本发明的技术方案及其较佳实施例的描述，可以做出各种可能的等同改变或替换，而所有这些改变或替换都应属于本发明权利要求的保护范围。
Claims (7)
1、一种煤矿井下人员管理及应急呼救搜救系统，包括信息处理中心、传输网络、无线数据采集单元和无线数据发送单元，其特征在于，所述无线数据发送单元包括紧急呼叫单元，无线数据采集单元包括无线数据采集器和手持式数据采集器，所述信息处理中心包括数据处理单元和显示单元；
所述无线数据采集单元利用无线传感器网络自动采集无线数据发送单元所发出的信息，该信息通过传输网络传送至信息处理中心，经数据处理单元处理后，无线数据发送单元发送出的信息在显示单元中显示；紧急呼叫单元通过人工操作开启后发出信息，该信息通过传输网络传送至信息处理中心，经数据处理单元处理后，紧急呼叫单元发送出的信息在显示单元中显示，所述手持式数据采集器通过无线传感器网络采集所述紧急呼叫单元发送出的信息，确定紧急呼叫单元所处位置。
2、根据权利要求1所述的煤矿井下人员管理及应急呼救搜救系统，其特征在于，所述无线数据发送单元是无线数据发送器。
3、根据权利要求2所述的煤矿井下人员管理及应急呼救搜救系统，其特征在于，所述紧急呼叫单元包括紧急呼叫按扭和激光灯。
4、根据权利要求3所述的煤矿井下人员管理及应急呼救搜救系统，其特征在于，所述传输网络包括工业以太网络。
5、根据权利要求4所述的煤矿井下人员管理及应急呼救搜救系统，其特征在于，所述无线传感器网络采用2.4GHz工控频段无线通讯。
6、根据权利要求5所述的煤矿井下人员管理及应急呼救搜救系统，其特征在于，所述无线传感器网络采用合理休眠模式。
7、根据权利要求6所述的煤矿井下人员管理及应急呼救搜救系统，其特征在于，所述无线传感器网络采用CORT算法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 200610080783 CN1844641A (zh) | 2006-05-17 | 2006-05-17 | 煤矿井下人员管理及应急呼救搜救系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 200610080783 CN1844641A (zh) | 2006-05-17 | 2006-05-17 | 煤矿井下人员管理及应急呼救搜救系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN1844641A true CN1844641A (zh) | 2006-10-11 |
Family
ID=37063601
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN 200610080783 Pending CN1844641A (zh) | 2006-05-17 | 2006-05-17 | 煤矿井下人员管理及应急呼救搜救系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN1844641A (zh) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101937496A (zh) * | 2009-06-30 | 2011-01-05 | 英特尔公司 | 人员在场检测技术 |
| CN102137511A (zh) * | 2011-03-15 | 2011-07-27 | 马永 | 一种地下矿井的无线传感网络系统及其应用 |
| CN102711246A (zh) * | 2012-06-27 | 2012-10-03 | 上海海事大学 | 一种基于无线传感器网络的海上搜救系统及方法 |
| CN101394447B (zh) * | 2007-09-21 | 2013-02-06 | 中国矿业大学(北京) | 矿用多媒体通讯系统 |
| CN103036951A (zh) * | 2012-11-30 | 2013-04-10 | 山东鲁冶瑞宝电气自动化有限公司 | 电缆隧道安全管理系统 |
| CN101260804B (zh) * | 2007-03-05 | 2013-05-08 | 普拉德研究及开发有限公司 | 用于井数据压缩的系统和方法 |
| CN103510981A (zh) * | 2013-10-10 | 2014-01-15 | 河南省佰腾电子科技有限公司 | 一种紧急呼救装置 |
| CN104778797A (zh) * | 2015-04-10 | 2015-07-15 | 珠海西默电气科技有限公司 | 一种消防应急疏散指示系统及求救人员的定位方法 |
| CN111404568A (zh) * | 2020-04-09 | 2020-07-10 | 李化玉 | 一种煤矿井下人员光纤应急通讯装置 |
| US20220390272A1 (en) * | 2019-07-05 | 2022-12-08 | Nec Corporation | Optical fiber sensing system, optical fiber sensing equipment, and underground action monitoring method |
-
2006
- 2006-05-17 CN CN 200610080783 patent/CN1844641A/zh active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101260804B (zh) * | 2007-03-05 | 2013-05-08 | 普拉德研究及开发有限公司 | 用于井数据压缩的系统和方法 |
| CN101394447B (zh) * | 2007-09-21 | 2013-02-06 | 中国矿业大学(北京) | 矿用多媒体通讯系统 |
| CN101937496A (zh) * | 2009-06-30 | 2011-01-05 | 英特尔公司 | 人员在场检测技术 |
| CN102137511A (zh) * | 2011-03-15 | 2011-07-27 | 马永 | 一种地下矿井的无线传感网络系统及其应用 |
| CN102711246A (zh) * | 2012-06-27 | 2012-10-03 | 上海海事大学 | 一种基于无线传感器网络的海上搜救系统及方法 |
| CN103036951A (zh) * | 2012-11-30 | 2013-04-10 | 山东鲁冶瑞宝电气自动化有限公司 | 电缆隧道安全管理系统 |
| CN103510981A (zh) * | 2013-10-10 | 2014-01-15 | 河南省佰腾电子科技有限公司 | 一种紧急呼救装置 |
| CN104778797A (zh) * | 2015-04-10 | 2015-07-15 | 珠海西默电气科技有限公司 | 一种消防应急疏散指示系统及求救人员的定位方法 |
| US20220390272A1 (en) * | 2019-07-05 | 2022-12-08 | Nec Corporation | Optical fiber sensing system, optical fiber sensing equipment, and underground action monitoring method |
| US12181336B2 (en) * | 2019-07-05 | 2024-12-31 | Nec Corporation | Optical fiber sensing system, optical fiber sensing equipment, and underground action monitoring method |
| CN111404568A (zh) * | 2020-04-09 | 2020-07-10 | 李化玉 | 一种煤矿井下人员光纤应急通讯装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN100596355C (zh) | 煤矿生产安全智能管理系统 | |
| CN102436240B (zh) | 城市窨井远程综合监控数字化信息系统及方法 | |
| CN109767144B (zh) | 一种建筑施工现场人员效能管理系统及方法 | |
| CN201003413Y (zh) | 煤矿井下安全报警及人员管理装置 | |
| CN203445906U (zh) | 基于物联网技术的矿用无线网络通讯系统 | |
| CN102655630B (zh) | 一种基于wifi技术的井下智能移动终端系统 | |
| CN202351671U (zh) | 城市窨井远程综合监控数字化信息系统 | |
| CN103558827B (zh) | 矿山应急指挥通信和管理信息系统 | |
| CN202856981U (zh) | Zigbee和wifi结合的井下人员定位系统 | |
| CN201928272U (zh) | 一种矿工生命体征信息无线发射系统及矿用安全帽 | |
| CN106358320A (zh) | 基于无线Mesh自组网的煤矿应急救援指挥系统及方法 | |
| CN1844641A (zh) | 煤矿井下人员管理及应急呼救搜救系统 | |
| CN101051079A (zh) | 蓝牙井下无线定位系统 | |
| CN214410059U (zh) | 基于bim模型的智慧工地智能管理系统 | |
| CN102367743A (zh) | 矿用无线混频多数据监控系统 | |
| CN202659281U (zh) | 矿用设备通信综合监控系统 | |
| CN103291360A (zh) | 基于混合传感网络的矿井监测系统 | |
| CN206617193U (zh) | 基于bim实施的地铁隧道施工人员定位系统 | |
| CN110062018A (zh) | 基于物联网的井下安全作业监测预警系统及控制方法 | |
| CN107929973A (zh) | 一种架空线路高空作业防坠落智能报警系统 | |
| CN106682461A (zh) | 一种采用计算机验证码技术的大数据分析系统 | |
| CN107146394A (zh) | 一种基于LoRa技术的矿井环境安全检测方法 | |
| CN109974663A (zh) | 一种杆塔倾斜在线监测系统 | |
| CN204031179U (zh) | 一种基于可见光通信的井下人员定位系统 | |
| CN111612305A (zh) | 一种安全生产调度监管系统平台 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C12 | Rejection of a patent application after its publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Open date: 20061011 |