【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及矿井照明，具体涉及一种适应性智能矿用防爆照明系统。
技术介绍
1、矿井照明系统是一个为矿井内部提供光照的工程系统，该系统需要满足矿井内部的特殊环境要求，如防尘、防水、防腐蚀和防爆等，以确保在矿井这种特殊环境中能够长期稳定工作，现有的矿井智能照明系统普遍采用光传感器加运动传感器的解决方案来进行灯具的亮度与开关控制，且普遍不附带逃生指示功能且未考虑到能见度的影响，现有的逃生路径规划方法普遍以静态的分析与规划为主，且未考虑到火场情况随时间的动态演进与避难硐室的作用，也未指出具体如何对逃生路径加以指示。
技术实现思路
1、本专利技术克服了现有技术的不足，提供一种适应性智能矿用防爆照明系统，其根据能见度与烟雾的经验公式构造了能见度补偿分量，实现了在调节发光功率时弥补能见度的变化，且无需额外的光传感器和运动传感器，此外还提出了仿真k最短路径算法，其采用yen算法生成k最短路径组，并采用粒子群仿真路径验证算法和危险性评估进行两轮筛选生成最终逃生路径，在此过程中将避难硐室也视作潜在的终点，仿真k最短路径算法将yen算法、火灾模拟仿真模拟、粒子群算法和危险性评估进行有机结合，实现了动态且综合的智能逃生路径规划，最终中央处理模块控制逃生路径沿途的发光单元按相对逃生路径终点的距离从远至近依次频闪的方式对逃生路径加以指示。
2、所述适应性智能矿用防爆照明系统，包括：定位基站、照明网、人员标识卡、三维gis模块、环境监控模块和中央处理模块；
3、所述三维gis模块与中央
4、所述照明网安装于矿井内，包含多个照明组，矿井中的每一条巷道对应有一个照明组，所述照明组包含第一摄像头、第二摄像头和多个照明模块，所述照明模块等距固定设于巷道的天花板上，所述照明模块包含设备标识卡和发光单元，所述第一摄像头和第二摄像头分别位于巷道的两端，呈对角设置，所述设备标识卡向中央处理模块汇报设备位置；
5、所述第一摄像头和第二摄像头采集巷道内视频并上传至中央处理模块和环境监控模块；
6、所述环境监控模块实时采集与处理矿井内的瓦斯浓度、烟雾浓度和巷道内视频生成井下环境报告并传输至中央处理模块，并根据井下环境报告向中央处理模块发出火灾警告；
7、所述中央处理模块控制发光单元的开关，并根据亮度变化与烟雾浓度变化自动调节发光单元的功率；
8、所述中央处理模块在收到火灾警告后采用仿真k最短路径算法规划逃生路径，并控制逃生路径沿途的发光单元按相对逃生路径终点的距离从远至近依次频闪。
9、进一步地，所述人员标识卡实时向三维gis模块汇报人员位置；
10、所述中央处理模块将人员位置和设备位置上传至三维gis模块；
11、所述三维gis模块采集矿井设计图，三维gis模块根据矿井设计图、人员位置和设备位置构建gis三维仿真模型并输入至中央处理模块。
12、进一步地，所述中央处理模块校正发光单元的照度至符合《矿山电力设计标准》，记录此时发光单元的功率为基准功率，此时发光单元所在照明组的巷道内视频的平均亮度为基准亮度，此巷道此时的烟雾浓度为基准烟雾浓度。
13、进一步地，所述控制发光单元的开关的过程包括以下步骤：
14、步骤e1：中央处理模块根据gis三维仿真模型计算人员标识卡的位移矢量；
15、步骤e2：中央处理模块以人员标识卡的位移矢量作为角平分线，划定角度为188°，半径100米的扇形区域，开启此扇形区域内的发光单元。
16、进一步地，所述根据亮度变化与烟雾浓度变化自动调节发光单元的功率的过程包括以下步骤：
17、步骤t1：中央处理模块接收此扇形区域内的发光单元所在照明组的巷道内视频，计算此巷道的此时平均亮度，从井下环境报告中提取此巷道的此时烟雾浓度；
18、步骤t2：根据亮度变化与烟雾浓度变化调节发光单元的功率，功率调节公式如下：
19、
20、
21、其中w为调节后的发光单元功率，w'为基准功率，l'为基准亮度，l为此时平均亮度，c为能见度补偿分量，ρ'为基准烟雾浓度，ρ为此时烟雾浓度。
22、进一步地，所述采用仿真k最短路径算法规划逃生路径的过程包括以下步骤：
23、步骤s1：中央处理模块根据gis三维仿真模型构建井下无向加权图，从gis三维仿真模型中提取巷道作为井下无向加权图的边，巷道间的交叉点、矿井出口和避难硐室作为井下无向加权图的顶点，从gis三维仿真模型中提取巷道的距离作为井下无向加权图的边的权重；
24、步骤s2：中央处理模块采用pyrosim根据井下环境报告和gis三维仿真模型对火灾情况进行推演生成推演结果，根据推演结果为井下无向加权图构建动态井下无向加权图，所述动态井下无向加权图的元素包括顶点和边，每个元素都有一个波及属性，其取值为被波及和未被波及，所述波及属性的取值根据推演结果随着时间的变化而变化；
25、步骤s3：中央处理模块根据gis三维仿真模型在井下无向加权图中标记人员标识卡所在位置，提取矿井出口和避难硐室的位置为终点列表，对其按照相对人员标识卡所在位置的距离进行排序；
26、步骤s4：从终点列表中按顺序选出一个位置作为路径终点，以人员标识卡所在位置为路径起点，使用yen算法生成k最短路径组；
27、步骤s5：使用粒子群仿真路径验证算法对k最短路径组使用进行筛选，生成剩余k最短路径组；
28、步骤s6：对终点列表中每一个位置执行步骤s4至步骤s5，将所有的剩余k最短路径组汇总成逃生路径组；
29、步骤s7：选出逃生路径组中路径长度与逃生路径组中的最短路径的路径长度相差不超过5％的路径按路径长度从短到长进行排序，汇总成待评估路径集，对其进行路径危险性评估，根据评估结果选出最终逃生路径。
30、进一步地，所述步骤s2中根据推演结果为井下无向加权图构建动态井下无向加权图的过程包括以下步骤：
31、步骤s21：为井下无向加权图添加时间属性，为井下无向加权图中的每个元素添加瓦斯浓度属性、烟雾浓度属性和波及属性，瓦斯浓度属性和烟雾浓度属性为浮点类，其默认值为0，波及属性为字符串类，其默认值为未被波及，时间属性为datetime类，其默认值为00:00:00；
32、步骤s22：定义动态更新函数，此函数根据推演结果随着时间属性取值的变化提取推演结果中的信息以更新瓦斯浓度属性和烟雾浓度属性的取值；
33、步骤s23：从网络上采集瓦斯致死浓度和烟雾致死浓度，定义波及范围函数，此函数将瓦斯浓度属性和烟雾浓度属性中至少一项的取值达到其对应致死浓度的元素的波及属性的取值更新为被波及；
34、步骤s24：得到动本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种适应性智能矿用防爆照明系统，其特征在于：所述适应性智能矿用防爆照明系统，包括：定位基站、照明网、人员标识卡、三维GIS模块、环境监控模块和中央处理模块；
2.根据权利要求1所述的一种适应性智能矿用防爆照明系统，其特征在于：
3.根据权利要求2所述的一种适应性智能矿用防爆照明系统，其特征在于：所述中央处理模块规划逃生路径的过程包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的一种适应性智能矿用防爆照明系统，其特征在于：所述中央处理模块校正发光单元的照度至符合标准，记录此时发光单元的功率为基准功率，此时发光单元所在照明组的巷道内视频的平均亮度为基准亮度，此巷道此时的烟雾浓度为基准烟雾浓度。
5.根据权利要求4所述的一种适应性智能矿用防爆照明系统，其特征在于：所述控制发光单元的开关的过程包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的一种适应性智能矿用防爆照明系统，其特征在于：所述根据亮度变化与烟雾浓度变化自动调节发光单元的功率的过程包括以下步骤：
【技术特征摘要】
1.一种适应性智能矿用防爆照明系统，其特征在于：所述适应性智能矿用防爆照明系统，包括：定位基站、照明网、人员标识卡、三维gis模块、环境监控模块和中央处理模块；
2.根据权利要求1所述的一种适应性智能矿用防爆照明系统，其特征在于：
3.根据权利要求2所述的一种适应性智能矿用防爆照明系统，其特征在于：所述中央处理模块规划逃生路径的过程包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的一种适应性智能矿用防爆照明系统，其特征在于...
【专利技术属性】
技术研发人员：彭建新，吴雄，
申请(专利权)人：湖南创安防爆电器有限公司，
类型：发明
国别省市：
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