一种基于人员定位的矿井下灾害报警系统技术方案

本实用新型专利技术提供了一种基于人员定位的矿井下灾害报警系统，煤炭行业易发生各种灾害事故，目前多采用各类传感器进行灾害识别与报警，但易发生误报和漏报。所述的基于人员定位的矿井下灾害报警系统能够根据井下灾害发生时现场人员行为会发生异常变化的特点，实时监测井下人员的异常行为变化情况，通过分析井下人员移动速率和加速度数据，并分析相关区域的所有现场人员相关数据，当监测到的异常行为数据满足设定条件时，发出灾害报警信号。所述一种基于人员定位的矿井下灾害报警系统可快速准确地判断井下灾害，发出报警信息和提示相关安全部门，并减少煤炭生产过程中的人员伤亡。

A mine disaster alarm system based on personnel positioning

【技术实现步骤摘要】
一种基于人员定位的矿井下灾害报警系统
本技术涉及一种基于人员定位的矿井下灾害报警系统，该系统主要涉及矿井无线通信、NLOS误差抑制、矿井下移动目标定位、计算机技术等领域。
技术介绍
煤炭行业易发生各种灾害事故，目前多采用各类传感器进行灾害识别与报警，但传感器的报警方法受传感器种类和灵敏度等因素限制，易发生误报和漏报，并且这些报警系统及设备只能对单一的灾害进行报警，无法满足矿井灾害处理和应急救援的要求。因此，需要新型的具有实时性强、准确性高、可对多种灾害进行报警的井下灾害报警系统。目前，已有部分研究人员提出基于人员位置的监测方法，判断在单位时间内是否有人员的移动速度超过设定阈值，当所述人员超速持续时间超过设定的阈值，则判定该人员为超速人员，当超速人员数量超过设定阈值，且被监测的井下运输设备不具有相同位置变化时，则发出井下灾害报警。此类方法仅是根据人员定位装置采集到的数据，通过判断在单位时间内是否有人员的移动速度超过设定阈值，然而煤矿井下环境空间狭小、距离短、有风门、机车等阻挡体、巷道倾斜、巷道表面粗糙等，传输损耗大，会引起电磁波信号的传输过程中的不固定、不可预知的损耗，在人员定位基站与人员定位卡距离较远时，会出现很大的测距误差，进而导致获得的人员移动速度有较大误差。针对上述矿井下灾害识别和报警技术存在的问题。本技术提供了一种结合矿井下人员移动速率和加速度数据，并分析相关区域的所有现场人员相关数据，当监测到的异常行为数据满足设定条件时，发出灾害报警信号的新型的矿井下灾害报警系统。专利技术内容本技术所要解决的技术问题在于克服上述现有各类传感器进行灾害预警及报警时存在的误报和漏报问题，以及提供一种可有效避免非视距信号在不同巷道环境信号衰减特性不一致的问题，并提供一种基于人员定位的矿井下灾害报警系统，可有效提高矿井下目标定位系统采集的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。本技术具体采用以下技术方案解决上述技术问题：一种基于人员定位的矿井下灾害报警系统，其特征在于：所述系统主要包括识别与报警子系统、有线网络子系统和无线网络子系统；所述识别与报警子系统包括地面监控终端、调度指挥终端、灾害报警服务器、矿井环境监测服务器；所述有线网络子系统包括数据服务器、数据传输模块、本质安全型交换机；所述无线网络子系统包括本质安全型交换机、本质安全型无线中继、定位模块。进一步地，所述地面监控终端具有地图显示，工作人员位置及资料显示查询，工作人员位置统计，历史位置追踪查询等功能，用于矿井各级调度中心对矿井人员位置或者车辆位置的监控，目标定位信息的实时显示和预警。进一步地，所述调度指挥终端用于矿井下人员定位信息的接收、管理，以及各级调度中心向矿井人员或者车辆发送调度和救援指挥命令。进一步地，所述灾害报警服务器用于对数据服务器识别灾害后的声光报警提示和上报数据至上级人员管理中心。进一步地，所述数据服务器用于监测至少2个相邻定位服务区域内的矿井下人员和井下运输设备的位置、移动速度、加速度，所述矿井下人员、井下运输设备至少携带一种用于监测位置的定位装置；数据服务器用于监测在一定时间内移动速度超过设定阈值的人员，分析多个相邻定位服务区域内的多个目标定位卡的平均移动速度、平均加速度、累积平均加速度均值和矿井下历史环境监测数据的分析与判别，向所述地面监控终端、调度指挥终端发出井下灾害报警信号。进一步地，所述数据传输模块用于测距区间数据、定位测量数据、报警信号和调度指挥指令的传输。进一步地，所述本质安全型交换机用于接收本质安全型定位基站发送测距区间数据和定位测量数据，以及传输调度指挥终端向本质安全型定位基站发送的调度指挥指令和灾害报警信号。进一步地，所述本质安全型无线中继用于转发测距区间数据、定位测量数据、报警信号和调度指挥指令。进一步地，所述定位模块包括本质安全型定位基站和本质安全型定位卡，均采用全向天线，本质安全型定位基站与本质安全型定位卡能够进行无线通信，所述本质安全型定位基站能够进行有线和无线通信。附图说明图1是本技术的灾害报警系统示意图；图2是本技术的灾害报警判定流程图；图3是本技术的R-测量区间和T-测量区间的测量流程图；图4是本技术的目标定位卡的定位数据采集流程图；图5是本技术的计算距离测量值流程图；图6是本技术的鉴别干扰测量值流程图。具体实施方式下面结合附图和具体实施方法对本技术做详细的说明，实施例不应被视为限制本技术的使用范围。如图1所示，一种基于人员定位的矿井下灾害报警系统分为井上部分和井下部分，主要包括：管理子系统、有线网络子系统和无线网络子系统；管理子系统包括地面监控终端(101)、调度指挥终端(102)、灾害报警服务器(109)、矿井环境监测服务器(110)；有线网络子系统包括数据服务器(103)、数据传输模块(104)、核心交换机(105)和本质安全型交换机(106)；无线网络子系统包括本质安全型交换机(106)、本质安全型无线中继(111)、定位模块；1.地面监控终端(101)具有地图显示，工作人员位置及资料显示查询，工作人员位置统计，历史位置追踪查询等功能，用于矿井各级调度中心对矿井人员位置或者车辆位置的监控，目标定位信息的实时显示和预警，地面监控终端(101)与调度指挥终端(102)、核心交换机(105)、灾害报警服务器(109)相互连接；2.调度指挥终端(102)用于目标定位信息的接收、管理，以及各级调度中心向矿井人员或者车辆发送调度和指挥命令；地面监控终端(101)与调度指挥终端(102)相互连接，调度指挥终端(102)能够通过API接口访问数据服务器(103)，实现对井下工作人员及相关设备的实时监控和指挥调度。3.数据服务器(103)与数据传输模块(104)相连接，能够调取矿井环境监测服务器(110)中存储的矿井下历史环境监测数据，且能够与灾害报警服务器(109)进行通信，向灾害报警服务器发送灾害报警信息，数据服务器(103)可采用"台式服务器"、"机架式服务器"、"机柜式服务器"或者"刀片式服务器"，能够接收定位基站(9)通过数据传输模块(104)发送来的用于定位的测量数据，并进行NLOS误差数据的抑制处理，获取井下目标定位卡的精确定位坐标，以及对定位结果进行存储。4.数据传输模块(104)用于定位测量数据和调度指挥指令的传输，以矿用光纤为主要传输介质，一端与核心交换机(105)相连，另一端通过本质安全型交换机(106)与定位基站相连接。5.核心交换机(105)用于对所有接入有线网络的设备的管理和数据交换。6.本质安全型交换机(106)用于接收本质安全型定位基站(107)发送的测距数据和传输调度指挥终端(102)向本质安全型定位基站(107)发送的调度指挥指令。7.定位模块包括本质安全型定位基站(107)和本质安全型定位卡(1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于人员定位的矿井下灾害报警系统，其特征在于：所述系统主要包括识别与报警子系统、有线网络子系统和无线网络子系统；所述识别与报警子系统包括地面监控终端、调度指挥终端、灾害报警服务器、矿井环境监测服务器；所述有线网络子系统包括数据服务器、数据传输模块、本质安全型交换机；所述无线网络子系统包括本质安全型网关、本质安全型无线中继、定位模块。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于人员定位的矿井下灾害报警系统，其特征在于：所述系统主要包括识别与报警子系统、有线网络子系统和无线网络子系统；所述识别与报警子系统包括地面监控终端、调度指挥终端、灾害报警服务器、矿井环境监测服务器；所述有线网络子系统包括数据服务器、数据传输模块、本质安全型交换机；所述无线网络子系统包括本质安全型网关、本质安全型无线中继、定位模块。


2.如权利要求1所述的一种基于人员定位的矿井下灾害报警系统，其特征在于：所述地面监控终端具有地图显示，工作人员位置及资料显示查询，工作人员位置统计，历史位置追踪查询等功能，用于矿井各级调度中心对矿井人员位置或者车辆位置的监控，目标定位信息的实时显示和预警。


3.如权利要求1所述的一种基于人员定位的矿井下灾害报警系统，其特征在于：所述调度指挥终端用于矿井下人员定位信息的接收、管理，以及各级调度中心向矿井人员或者车辆发送调度和救援指挥命令。


4.如权利要求1所述的一种基于人员定位的矿井下灾害报警系统，其特征在于：所述灾害报警服务器用于对数据服务器识别灾害后的声光报警提示和上报数据至上级人员管理中心。


5.如权利要求1所述的一种基于人员定位的矿井下灾害报警系统，其特征在于：所述数据服务器用于监测至少2个相邻定位服务区域内的矿井下人员和井下运输设备的位置...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙继平，范伟强，
申请(专利权)人：中国矿业大学北京，
类型：新型
国别省市：北京;11