[实用新型]矿井井下智能无线监控与定位系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种矿井井下智能无线监控与定位系统，属于矿井井下定位与监控领域。

背景技术

建立煤矿井下完善的监控体系和精确的人员定位系统是目前贯彻以“预防为主”的安全生产理念的前提条件。目前一些专利涉及了这方面的研究。

CN 201096877Y公布了一种基于ZIGBEE的无线定位系统。该专利主要问题是：(1)只是利用当前的信息来定位，而不是将历史数据和现在数据融合进行定位；(2)没有融合矿井监控功能。

CN 101369944A提出了基于ZIGBEE和RFID的矿井无线定位系统及其布设方法。采用RFID进行定位，通过ZIGBEE进行定位信息的发送。此专利的主要问题：(1)没有结合定位与监控；(2)RFID是单向的；(3)只是利用当前的信息来定位，而不是将历史数据和现在数据融合进行定位；

CN200710171812.2井下煤矿人员实时无线定位方法提出了一种井下煤矿人员实时无线定位方法，采用基于无线节点射频信号强度的分布式实时定位方法或接收信号功率指标。RSSI与实际距离之间的转换方法。但是无线信号的强度受到的干扰因素太多，比如当人体进入该场景时，也会影响无线信号的强度。因此定位不准确。

CN200620101832.3矿井工作人员定位系统提出了无线定位和监控的一个概念，但是对于矿井定位的关键问题：如何利用无线系统进行准确的定位，该专利并没有提出新的算法。

CN201234272Y煤矿井下无线传感器网络节点设备。提出了煤矿井下基于无线传感器网路的人员定位和环境监测的硬件平台。但是对于矿井救援和监控来说，这些硬件是最基本也是最常规的，该专利并没有解决如何利用这些设备进行矿井定位的系统问题，仅仅涉及一些硬件。同时该设备也没有解决移动节点传感器的标定和精度问题。

CN201408358Y提出了一种基于无线传感器网络的矿井监控设备。但是该设备在实际中无法应用：(1)没有解决传感器的标定，因此容易经常导致误报；(2)没有有效的定位方案。

CN101621431A煤矿井下无线传感器网络节点设备。提出了基于无线传感器网络的人员定位和环境监测的硬件平台。但该设备没有解决有效的利用矿井现有条件组网问题，因为无线信号在井下干扰大，有时无法发送数据，导致矿井监控不利。关键的传感器固定节点应该采用有线通讯方式。同时该设备没有解决基于融合方法的定位问题。

CN101051079A提出了蓝牙进行定位系统。但是蓝牙的组网和网络节点数受到限制。

CN201007797Y一种煤矿井下人员定位与瓦斯浓度动态监测系统。与专利CN201408358Y一样，(1)没有解决传感器的标定，因此容易经常导致误报；(2)没有有效的定位方案。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中的缺陷，提供一种矿井井下智能无线监控与定位系统，该系统将监控与定位有效结合，在监控中利用矿井中最活跃的人作为测量载体，结合定位固定无线基站的测量传感器，形成一个全矿区的完善监控三维分布图，对矿井实现完整的监控和预报。在人员和物品定位中，利用无线网络系统和矿井巷道特征，通过融合移动载体即井下工作人员的历史位置和当前位置，并结合无线基站的传感器数据，精确判断人员和物品在矿井井下的位置。

本实用新型是这样实现的：一种矿井井下智能无线监控与定位系统，其特征在于：包括移动载体的定位与监控模块、有线和无线通讯无缝切换无线基站、数据分析处理与传输中继站、地面信息系统处理工作站、地面传感器自动标定系统；数据分析处理与传输中继站通过无线ZigBee模块或有线工业CAN总线接口接收来自移动载体的定位与监控模块的数据与有线和无线通讯无缝切换无线基站的数据，对这些数据进行处理并打包，通过光纤或以太网络发送给地面信息系统处理工作站，所述地面传感器自动标定系统通过无线ZigBee模块与移动载体的定位与监控模块进行无线通讯。

所述移动载体的定位与监控模块包括电池、移动载体处理器、与移动载体处理器分别相连的催化燃烧气体传感器、LED驱动模块、LED灯控制开关、无线ZigBee模块、电源转换模块，所述电源转换模块分别与催化燃烧气体传感器、LED驱动模块、无线ZigBee模块、电池相连。所述移动载体处理器采用ARM处理器。