[发明专利]一种矿井井下物理环境的监测系统

说明书

 

技术领域

本发明涉及矿井下的监测系统，具体是一种基于无线传感网的矿帽图像传输节点和井下复杂物理环境下的监测系统。

背景技术

在煤矿井下，由于环境复杂，不易布线，各类事故易发。为了有效保护采集人员的生命安全，在矿井中布置各种监控设施，及时的获取矿井中的信息，这样能有效避免人员伤亡事故的发生。在事故发生后及时掌握矿井中的情况，有利于开展应急救援行动，最大程度上保护工作人员生命安全。矿井信息表征包括易燃气体、温湿度、二氧化碳、二氧化硫、大气压等气体指标，定位信息以及现场的图像信息。地面监控中心对煤矿井的表征信息综合分析处理，才能有效的预防事故以及制定事故处理方案。而在此过程中，有三个主要问题需要解决，第一个问题是解决煤矿井下和井口的信息表征参数的采集；第二个问题是井下工作人员的携带和节点分布问题；第三个问题是监控中心对表征参数处理，存储及报警处理问题。

　　目前，图像参数从煤矿井中向监控中心传输大部分采用有线连接方式。即通过人工布线或者将采集数据直接存储至采集卡中。上述方法存在成本高和需要人工干预处理的缺点。通过对现有的技术搜索发现，中国专利申请号：CN102186057A，名为“甜瓜静态图像的无线传输网络装置”，该专利从图像传感器下载图像，暂时缓存，由通信接口按照约定格式经ZigBee信道传输至嵌入式中央处理模块集中存储，然后通过3G理由传回监控中心。中国专利申请号：201010151610.3，名为“一种基于ZigBee的矿井安监传感器网络系统”，该专利提出便携式井下安全检测模块，包括多类型传感器模块，数据采集和处理模块、ZigBee发射模块。通过传感器网络将采集到的环境信息传递至数据处理中心。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种矿井井下物理环境的监测系统，其传输井下物理环境方便，且成本低，通信良好。

    本发明的技术方案为：

一种矿井井下物理环境的监测系统，包括设置于井下依次连接的多个便携式矿帽节点、多个中继路由节点、汇聚节点、远程传输模块和设置于井上与远程传输模块连接的监控中心；所述的便携式矿帽节点包括设置于矿帽内的微处理器，与微处理器连接的传感器、第一无线收发模块和锂电池，所述的传感器依次通过微处理器、第一无线收发模块与中继路由节点连接。

所述的矿井井下物理环境的监测系统还包括有设置于井下矿井口的GPS定位节点，GPS定位节点包括GPS定位模块和无线传输模块，所述的GPS定位模块通过无线传输模块与所述的汇聚节点连接。

所述的传感器包括有图像传感器、温度传感器、湿度传感器、大气压传感器、可燃气体传感器、硫化氢传感器和二氧化碳传感器。

所述的中继路由节点包括有第二无线收发模块。

所述的汇聚节点包括第三无线收发模块和有线通讯接口，所述的有线通讯接口与远程传输模块连接。

所述的远程传输模块是由3G路由、Internet或者GPRS模块构成。

所述的监控中心是由GSM模块、监测计算机组成。

所述的便携式矿帽节点的微处理器上连接有光源、蜂鸣器和集成电源管理音频编解码器；所述的便携式矿帽节点的微处理器直接与远程传输模块连接。

所述的有线通讯接口选用RS232接口。

    本发明的优点：

本发明将井下物理环境信息通过多跳方式传递至井口。井口把GPS信息和井下物理环境信息融合后，通过远程传输模块传递至监控中心。监控中心分析软件通过收集信息分析处理，提前预警，有序撤离，有效的减少事故的发生。且能在事故发生时，通过对收集信息的分析处理，能快速确定事故发生矿井位置，制定应急处理方案，极大的保证了作业人员的井下安全。

附图说明

    图1是本发明的原理框图。

    图2是本发明便携式矿帽节点的原理框图。

具体实施方式

见图1，一种矿井井下物理环境的监测系统，包括设置于井下的多个便携式矿帽节点1、多个中继路由节点2、GPS定位节点3、汇聚节点4、远程传输模块5和设置于井上与远程传输模块5连接的监控中心6；便携式矿帽节点1依次通过中继路由节点2、汇聚节点4与远程传输模块5连接；GPS定位节点3通过汇聚节点4与远程传输模块5直接连接；且便携式矿帽节点1与远程传输模块5直接连接；