[实用新型]基于移动载体的矿井井下无线监控与定位系统智能终端

说明书

技术领域

本实用新型是一种基于移动载体的矿井井下无线监控与定位系统智能终端，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。在井下要建立完善有效的监控体系，必须充分利用井下的移动载体资源。其中井下工作人员使用的矿灯是最好的资源。因为工作人员本身是井下分布式的智能移动载体；同时每天矿灯都必须到地面充电，利用这个有利条件，可以通过自动标定方式解决低成本传感器的测量精度问题。井下监控的传感器数据本身要发送到地面工作站，因此可以利用通过无线发送的传感器数据进行井下工作人员的定位，为出现紧急事故时，提供救援的依据。目前一些专利涉及了这方面的研究。

专利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。

专利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。

专利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

本实用新型的目的是克服现有技术中存在的缺陷，提供一种基于移动载体的矿井井下无线监控与定位系统智能终端，能利用无线监控与定位系统智能终端的无线网络，采用自动标定方法，无需人工干预，解决气体传感器的精度问题，使低成本的催化燃烧气体传感器能大规模用于矿井监控。将监控、定位、照明、警报、灯光信号通讯有效结合，集成在一起，成为井下工作人员随身携带的设备。通过连续LED变色技术，实现LED灯光的高分辨率显示，显示的颜色达到1670万种，用于光通讯，形成不同的报警信号、不同的井下工作人员分类。

本实用新型是这样实现的：一种基于移动载体的矿井井下无线监控与定位系统智能终端，其特征在于：包括核心处理器、分别与核心处理器相连的ZigBee无线模块、催化燃烧气体传感器、LED驱动模块、LED灯控制开关、电源，所述ZigBee无线模块、催化燃烧气体传感器、LED驱动模块还分别与电源相连。

所述电源由电源转换模块、锂电池组成，所述锂电池与电源转换模块相连，所述电源转换模块分别与ZigBee无线模块、催化燃烧气体传感器、LED驱动模块相连。

所述LED驱动模块包括两路驱动，一路为驱动用于照明的大功率白光LED，另一路为驱动用于光通讯的小功率变色LED。

所述用于光通讯的LED通过连续LED变色技术实现，即将每个LED的红、绿、蓝分成256个等级，形成256×256×256＝1670万种颜色，组成报警信号和分类，其中红、绿、蓝的等级划分是通过调节PWM的占空比完成。

本实用新型中的基于移动载体的矿井井下无线监控与定位系统智能终端，放置在井下工作人员的矿灯中，实现监控、定位、照明、警报、灯光信号通讯有效结合。本实用新包括核心处理器、ZigBee无线模块、LED驱动模块、催化燃烧气体传感器、LED灯控制开关、电源转换模块、锂电池组成。核心处理器对传感器信号进行处理、对LED灯进行驱动和控制、对无线信号进行接收和发送、对催化燃烧气体传感器进行自动标定。移动载体发送的传感器数据本身就是定位的无线信号。

在基于移动载体的矿井井下无线监控与定位系统智能终端中，ZigBee无线模块、智能LED驱动模块、催化燃烧气体传感器、LED灯控制开关的控制是通过核心处理器来实现的。

ZigBee无线模块收到无线数据时，能触发核心处理器中的中断，接收到的无线数据的分析是在无线接收中断中进行的。

核心处理器设定定时器中断，采集AD口的值，作为环境气体含量信息，然后打包通过无线网络发送给无线基站。