[发明专利]一种多功能安全监控装置

说明书

技术领域

本发明涉及物联网通信技术中的煤矿安全领域，尤其涉及一种人员定位和环境、设备监测方法，适用于煤矿安全综合监管系统。

背景技术

随着国家经济的发展，煤炭的需求量也在逐年递增。在煤炭工业为我国经济发展做出巨大贡献的同时，频繁发生的矿难事故也严重威胁到矿工的生命，据统计2012年煤矿的百万吨死亡率为0.374，造成了极大的经济损失和恶劣的社会影响。

目前我国煤矿的“六大系统”基本建设完毕，但在实际应用过程中，各系统之间都还是相互独立运行，数据无法共享，煤矿安全监管依然处于低水平、单一化的现状，存在许多不足。针对煤矿领域的现状及问题，已经有人提出了基于RFID的煤矿井下人员定位系统（LI Zi,JIANG Hui Qiang；“A Kind of Person Position System in Coal Mine Based on RFID”，MICROPROCESS0RS,NO.3,JUNE2012），该系统利用RFID技术对电子标签进行识别，实现对井下矿工的定位和考勤管理，但无法对设备信息及工作环境实时监测，且电子标签的使用受到周围环境的限制。为了解决这个问题，本发明提出了一种多功能安全监控装置，对人员定位、环境参数（瓦斯浓度、湿度、温度等）、设备指标（压力、温度、加速度等）等矿井安全数据进行动态实时监管，实现常年有序、真实有效、信息网络化的综合管理管控。

发明内容

针对以上现有技术中的不足，本发明的目的在于提供一种对井下矿工定位，实时监测多种环境参数、煤矿设备的工作指标，并对这些安全数据进行传输、显示及报警等处理多功能安全监控装置。本发明的技术方案如下：

一种多功能安全监控装置，其特征在于包括：多功能表面声波传感器SAW标签、信号发送/接受模块、信号处理模块、电源时钟模块、显示模块、报警模块、外设接口模块及上位机；其中

所述多功能表面声波传感器SAW标签包括单通道表面声波传感器SAW及双通道表面声波传感器SAW；所述单通道表面声波传感器SAW包括天线、叉指换能器、压电基片及反射栅，当天线接收到信号发送/接受模块发送来的询问信号时，叉指换能器产生声表面波，所述压电基片使声表面波发生频偏，反射栅将发生频偏的声表面波反射回波信号给信号处理模块进行解码；

所述双通道表面声波传感器SAW包括天线、叉指换能器、选择性敏感薄膜、压电基片、反射栅、方向耦合器及混频器，当天线接收到信号发送/接受模块发送来的询问信号时，叉指换能器产生声表面波，所述压电基片使声表面波发生频偏，选择性敏感薄膜对频偏值进行测量，并经过方向耦合器、混频器的补偿，反射栅将发生频偏的声表面波反射回波信号给信号处理模块进行解码；

所述电源时钟模块分别与信号发送/接受模块、信号处理模块相连接并供电；

所述信号处理模块将解码后的信息通过显示模块显示，当超过设定值时则通过报警模块报警；

所述信号处理模块通过外设接口模块与上位机相连接。

进一步的，所述双通道表面声波传感器SAW还具有低通滤波器LPF，所述低通滤波器LPF与混频器相连接对补偿后的回波信号进行滤波处理再发送给信号处理模块。

进一步的，所述多功能表面声波传感器SAW标签包括4个单通道表面声波传感器SAW及2个双通道表面声波传感器SAW，其中4个单通道表面声波传感器SAW之间设置有隔离带，2个双通道表面声波传感器SAW也设置有隔离带。

进一步的，所述单通道表面声波传感器SAW包括ID标签、温度标签、压力标签、加速度标签；所述双通道表面声波传感器SAW包括气体浓度标签、湿度标签。

进一步的，所述信号发送/接受模块采用轮询方式对多功能表面声波传感器SAW标签进行通信，

进一步的，所述信号处理模块的接口还设置有外扩存储模块。

进一步的，所述信号处理模块采用DSP处理器对多功能表面声波传感器SAW标签反射回的回波信号进行处理，并采用FFT算法计算出频偏△f。

本发明的优点及有益效果如下：

本发明主要由多功能SAW标签、信号发送/接受模块、信号处理模块，以及电源时钟，显示报警等功能模块。多功能SAW标签内部由6个不同中心频率的小标签组成，分别有单独的天线与信号收发模块进行通信，实现了ID识别，气体浓度、温度、湿度、压力和加速度的实时监管，应用了频分多址技术，同一时刻只有一个小标签在工作，互不影响。

附图说明

图1是本发明优选实施例涉及的SAW传感器的基本结构图。