專利名稱：基于rfid和無線傳感的礦井實時定位預警系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及礦山生產(chǎn)過程中三維定位和災害預警監(jiān)測系統(tǒng)，特別涉及一種基于RFID和無線傳感的監(jiān)測系統(tǒng)。
背景技術：
據(jù)統(tǒng)計，在中國，百萬噸煤死亡率是美國的160倍、印度的10倍。相對比，我國礦山生產(chǎn)安全事故總量仍然居高不下，礦山安全生產(chǎn)形勢依然嚴峻。隨著國家對礦山安全生產(chǎn)的日益重視，我國大中型礦山部分裝備了安全監(jiān)控系統(tǒng)，雖一定程度上減少事故的發(fā)生，但仍存在很多問題，主要體現(xiàn)在一是現(xiàn)有安全監(jiān)控系統(tǒng)還在報警的層面上，預警功能不強；二是現(xiàn)有安全監(jiān)控系統(tǒng)多為二維GIS管理，井上人員難以直觀、精準地掌握井下人員位置及作業(yè)情況；三是一旦礦山災害發(fā)生，缺乏可靠井下人員信息，災害信息，救護效率低。基 于無線射頻識別技術及無線傳感網(wǎng)絡技術(Wireless Sensor Network, WSN)技術的礦山實時三維定位及災害預警平臺針對以上問題，對井下人員、移動設備進行三維定位，隨時掌控井下人員、設備生產(chǎn)分布情況；對井下巷道的各項安全參數(shù)進行安全監(jiān)測，對可能發(fā)生的災害及時預警，防止災害發(fā)生；對礦山災害事故現(xiàn)場的人員位置、人員數(shù)量、事故原因等信息進行查詢及三維顯示，為災后搶救提供重要的科學參考信息。

實用新型內容本實用新型所要解決的技術問題是提供一種能夠對礦山進行實時三維定位與災害預警的基于RFID和無線傳感的礦井實時定位預警系統(tǒng)。本實用新型為解決上述技術問題采用以下技術方案本實用新型設計了一種基于RFID和無線傳感的礦井實時定位預警系統(tǒng)，其中，包括無線射頻標識模塊、實時三維定位模塊、監(jiān)測數(shù)據(jù)采集與分析模塊、災害預警模塊、災害分析模塊和地面遠程控制主機所述實時三維定位模塊讀取無線射頻標識模塊中的信息，并將所述的信息傳輸至監(jiān)測數(shù)據(jù)采集與分析模塊；所述監(jiān)測數(shù)據(jù)采集與分析模塊將采集和分析后的信息傳輸至災害預警模塊；所述災害分析模塊讀取災害預警模塊輸出的信息，并上傳至地面遠程控制主機。作為本實用新型的一種優(yōu)化結構所述實時三維定位模塊包含無線傳感模塊，射頻卡管理模塊、三維定位查詢模塊、三維定位顯示模塊和無線傳輸模塊；所述無線傳感模塊讀取無線射頻標識模塊中的信息，并將讀取的信息傳輸至射頻卡管理模塊和三維定位查詢模塊；所述三維定位查詢模塊根據(jù)無線射頻標識模塊中的信息進行定位查詢，并將定位f目息顯不在二維定位顯不模塊中；所述無線傳輸模塊將上述定位查詢后的信息傳輸至監(jiān)測數(shù)據(jù)采集與分析模塊。作為本實用新型的一種優(yōu)化結構所述監(jiān)測數(shù)據(jù)采集與分析模塊包括無線傳感數(shù)據(jù)管理模塊和無線傳輸模塊；[0013]所述無線傳感數(shù)據(jù)管理模塊存放實時三維定位模塊傳輸?shù)男畔ⅲ⑼ㄟ^無線傳輸模塊傳輸至災害預警模塊。作為本實用新型的一種優(yōu)化結構所述災害預警模塊包括無線接收模塊、異常報警模塊、災害報告模塊和預警通訊模塊；所述無線接收模塊接收監(jiān)測數(shù)據(jù)采集與分析模塊傳輸?shù)男畔?，并將信息分別傳輸至異常報警模塊和災害報告模塊；所述異常報警模塊和災害報告模塊用于將處理后的信息通過預警通訊模塊傳輸至災害分析模塊。作為本實用新型的一種優(yōu)化結構所述災害分析模塊包括傳感數(shù)據(jù)分析模塊，定位數(shù)據(jù)分析模塊、災害數(shù)據(jù)分析模塊和無線傳輸模塊；所述傳感數(shù)據(jù)分析模塊用于接收災害預警模塊傳輸?shù)男畔?，并傳輸至定位?shù)據(jù)分析模塊和災害數(shù)據(jù)分析模塊；所述定位數(shù)據(jù)分析模塊和災害數(shù)據(jù)分析模塊將處理后的信息通過無線傳輸模塊傳輸至地面遠程控制主機。本實用新型采用以上技術方案與現(xiàn)有技術相比，具有以下技術效果I.本實用新型所設計的基于RFID及WSN技術的礦山實時三維定位及災害預警系統(tǒng)，運用了目前國際最新的三維體視化技術、無線傳感網(wǎng)絡技術、射頻識別技術，精準地對井下工作人員、移動設備進行實時三維、定位，對巷道環(huán)境安全進行監(jiān)測預警；2.本實用新型所設計的基于RFID及WSN技術的礦山實時三維定位及災害預警系統(tǒng)能夠使井上人員能夠通過三維交互界面直觀地掌握井下安全與生產(chǎn)工作情況；3.本實用新型所設計的基于RFID及WSN技術的礦山實時三維定位及災害預警系統(tǒng)采取無線網(wǎng)絡和非接觸式射頻卡識別技術，平臺鋪設靈活性強，監(jiān)控范圍廣泛，不僅可以三維全方位監(jiān)控，有效提高礦山安全監(jiān)測效率，而且對于預防礦山災害發(fā)生和災后救助工作都有著重要的作用。

圖I為本實用新型所設計的基于RFID及WSN技術的礦山實時三維定位及災害預警系統(tǒng)的原理框圖；圖2為本實用新型所設計的基于RFID及WSN技術的礦山實時三維定位及災害預警系統(tǒng)的工作流程圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型的技術方案做進一步的詳細說明如圖I所示，本實用新型設計了一種基于RFID和無線傳感的礦井實時定位預警系統(tǒng)，其中，包括無線射頻標識模塊、實時三維定位模塊、監(jiān)測數(shù)據(jù)采集與分析模塊、災害預警模塊、災害分析模塊和地面遠程控制主機所述實時三維定位模塊用于讀取無線射頻標識模塊中的信息，并將所述的信息傳輸至監(jiān)測數(shù)據(jù)采集與分析模塊；所述監(jiān)測數(shù)據(jù)采集與分析模塊用于將采集和分析后的信息傳輸至災害預警模塊；[0029]所述災害分析模塊用于讀取災害預警模塊輸出的信息，并上傳至地面遠程控制主機。本實用新型所設計的基于RFID和無線傳感的礦井實時定位預警系統(tǒng)基于無線射頻識別技術和無線傳感網(wǎng)絡技術，實現(xiàn)井下工作人員、井下移動設備的三維定位，實現(xiàn)井下巷道工作環(huán)境的各種參數(shù)(如溫度、濕度、井巷通風風速、有害氣體含量等)的實時監(jiān)測，分析實時監(jiān)測數(shù)據(jù)，預警井下數(shù)據(jù)異常區(qū)域，防止災害發(fā)生，分析災害發(fā)生位置、原因及發(fā)生時井下人員、移動設備等信息，為災后救援工作提供有價值的決策參考。作為本實用新型的一種優(yōu)化結構所述實時三維定位模塊包含無線傳感模塊，射頻卡管理模塊、三維定位查詢模塊、三維定位顯示模塊和無線傳輸模塊；所述無線傳感模塊用于讀取無線射頻標識模塊中的信息，并將讀取的信息傳輸至射頻卡管理模塊和三維定位查詢模塊；所述三維定位查詢模塊用于根據(jù)無線射頻標識模塊中的信息進行定位查詢，并將定位彳目息顯不在二維定位顯不模塊中； 所述無線傳輸模塊用于將上述定位查詢后的信息傳輸至監(jiān)測數(shù)據(jù)采集與分析模塊。如圖2所示，在具體的實施例中，平臺初始化后，自動加載服務器地圖管理數(shù)據(jù)庫中最新井下三維數(shù)字地圖，如果地圖加載失敗，轉入地圖管理系統(tǒng)進行維護更新后再加載，直至三維數(shù)字地圖加載成功。系統(tǒng)對無線網(wǎng)絡節(jié)點進行故障遍歷檢測，如有無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點、射頻卡讀卡器等存在故障，查詢定位故障點，通過軟件維修故障點，如無法通過軟件維護，則標識故障點后進行系統(tǒng)下硬件維修。加載正常后，啟動所有無線傳感器和射頻卡讀卡器，讀取相關監(jiān)測信息，通過井下系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線錄入至主機數(shù)據(jù)庫中，同時對所監(jiān)測數(shù)據(jù)進行災害預警分析，如發(fā)現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)異常，啟動災害預警系統(tǒng)，對災害區(qū)域內人員預警，啟動預警通訊系統(tǒng)，通知人員撤離或進行安全避險。作為本實用新型的一種優(yōu)化結構所述監(jiān)測數(shù)據(jù)采集與分析模塊包括無線傳感數(shù)據(jù)管理模塊和無線傳輸模塊； 所述無線傳感數(shù)據(jù)管理模塊用于存放實時三維定位模塊傳輸?shù)男畔?，并通過無線傳輸模塊傳輸至災害預警模塊。作為本實用新型的一種優(yōu)化結構所述災害預警模塊包括無線接收模塊、異常報警模塊、災害報告模塊和預警通訊模塊；所述無線接收模塊用于接收監(jiān)測數(shù)據(jù)采集與分析模塊傳輸?shù)男畔ⅲ⑿畔⒎謩e傳輸至異常報警模塊和災害報告模塊；所述異常報警模塊和災害報告模塊用于將處理后的信息通過預警通訊模塊傳輸至災害分析模塊。在具體實施例中，如果災害事故發(fā)生，啟用災害事故分析系統(tǒng)，對事故發(fā)生位置、原因，事故發(fā)生時井下人員位置、身份等信息進行統(tǒng)計，利用數(shù)據(jù)庫中記載歷史監(jiān)測數(shù)據(jù)分析模擬，統(tǒng)計災害損失情況，并在系統(tǒng)中三維顯示，為災后救助提供參考。作為本實用新型的一種優(yōu)化結構所述災害分析模塊包括傳感數(shù)據(jù)分析模塊，定位數(shù)據(jù)分析模塊、災害數(shù)據(jù)分析模塊和無線傳輸模塊；所述傳感數(shù)據(jù)分析模塊用于接收災害預警模塊傳輸?shù)男畔ⅲ鬏斨炼ㄎ粩?shù)據(jù)分析模塊和災害數(shù)據(jù)分析模塊；[004 3]所述定位數(shù)據(jù)分析模塊和災害數(shù)據(jù)分析模塊用于將處理后的信息通過無線傳輸模塊傳輸至地面遠程控制主機，各個用戶終端根據(jù)部門需要，通過平臺查詢井下人員、移動設備、巷道環(huán)境參數(shù)，監(jiān)測井下人員、設備的移動工作等情況，進行動態(tài)管理。
權利要求1.一種基于RFID和無線傳感的礦井實時定位預警系統(tǒng)，其特征在于，包括無線射頻標識模塊、實時三維定位模塊、監(jiān)測數(shù)據(jù)采集與分析模塊、災害預警模塊、災害分析模塊和地面遠程控制主機，其中 所述實時三維定位模塊讀取無線射頻標識模塊中的信息，并將所述的信息傳輸至監(jiān)測數(shù)據(jù)采集與分析模塊； 所述監(jiān)測數(shù)據(jù)采集與分析模塊對前述信息進行采集和分析，并傳輸至災害預警模塊； 所述災害分析模塊讀取災害預警模塊輸出的信息，并上傳至地面遠程控制主機。
2.根據(jù)權利要求I所述的基于RFID和無線傳感的礦井實時定位預警系統(tǒng)，其特征在于，所述實時三維定位模塊包含無線傳感模塊，射頻卡管理模塊、三維定位查詢模塊、三維定位顯示模塊和無線傳輸模塊； 所述無線傳感模塊讀取無線射頻標識模塊中的信息，并將讀取的信息傳輸至射頻卡管理模塊和三維定位查詢模塊； 所述三維定位查詢模塊根據(jù)無線射頻標識模塊中的信息進行定位查詢，并將定位信息顯示在三維定位顯示模塊中； 所述無線傳輸模塊將上述定位查詢后的信息傳輸至監(jiān)測數(shù)據(jù)采集與分析模塊。
3.根據(jù)權利要求I所述的基于RFID和無線傳感的礦井實時定位預警系統(tǒng)，其特征在于，所述監(jiān)測數(shù)據(jù)采集與分析模塊包括無線傳感數(shù)據(jù)管理模塊和無線傳輸模塊； 所述無線傳感數(shù)據(jù)管理模塊存放實時三維定位模塊傳輸?shù)男畔?，并通過無線傳輸模塊傳輸至災害預警模塊。
4.根據(jù)權利要求I所述的基于RFID和無線傳感的礦井實時定位預警系統(tǒng)，其特征在于，所述災害預警模塊包括無線接收模塊、異常報警模塊、災害報告模塊和預警通訊模塊； 所述無線接收模塊接收監(jiān)測數(shù)據(jù)采集與分析模塊傳輸?shù)男畔?，并將信息分別傳輸至異常報警模塊和災害報告模塊； 所述異常報警模塊和災害報告模塊將處理后的信息通過預警通訊模塊傳輸至災害分析模塊。
5.根據(jù)權利要求I所述的基于RFID和無線傳感的礦井實時定位預警系統(tǒng)，其特征在于， 所述災害分析模塊包括傳感數(shù)據(jù)分析模塊，定位數(shù)據(jù)分析模塊、災害數(shù)據(jù)分析模塊和無線傳輸模塊；所述傳感數(shù)據(jù)分析模塊接收災害預警模塊傳輸?shù)男畔?，并傳輸至定位?shù)據(jù)分析模塊和災害數(shù)據(jù)分析模塊； 所述定位數(shù)據(jù)分析模塊和災害數(shù)據(jù)分析模塊將處理后的信息通過無線傳輸模塊傳輸至地面遠程控制主機。
專利摘要本實用新型公開了一種基于RFID和無線傳感的礦井實時定位預警系統(tǒng)，其中，包括無線射頻標識模塊、實時三維定位模塊、監(jiān)測數(shù)據(jù)采集與分析模塊、災害預警模塊、災害分析模塊和地面遠程控制主機，所述實時三維定位模塊用于讀取無線射頻標識模塊中的信息，并將所述的信息傳輸至監(jiān)測數(shù)據(jù)采集與分析模塊；所述監(jiān)測數(shù)據(jù)采集與分析模塊用于將采集和分析后的信息傳輸至災害預警模塊；所述災害分析模塊用于讀取災害預警模塊輸出的信息，并上傳至地面遠程控制主機。本實用新型所設計的基于RFID和無線傳感的礦井實時定位預警系統(tǒng)能夠對礦山進行實時三維定位與災害預警。
文檔編號E21F17/18GK202578789SQ20122014521
公開日2012年12月5日 申請日期2012年4月9日 優(yōu)先權日2012年4月9日
發(fā)明者陳勇, 高尚, 石南 申請人:南京龍淵微電子科技有限公司