一種基于wsn技術(shù)的井下人員定位管理系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于WSN技術(shù)的井下人員定位管理系統(tǒng)及方法，其特征在于，包括移動節(jié)點、傳感器節(jié)點、Sink節(jié)點、基站、計算機(jī)、中心數(shù)據(jù)庫，所述傳感器節(jié)點接受來自移動節(jié)點的消息，所述傳感器節(jié)點自組成一個無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，所述Sink節(jié)點接受無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的信息，所述基站是對較遠(yuǎn)距離傳送數(shù)據(jù)的Sink節(jié)點進(jìn)行信號加強(qiáng)，所述計算機(jī)處理Sink節(jié)點和基站的數(shù)據(jù)信息，處理后的數(shù)據(jù)信息存入中心數(shù)據(jù)庫。本發(fā)明能夠動態(tài)掌握井下人員和設(shè)備的分布狀況及運(yùn)動軌跡，并進(jìn)行合理地調(diào)度管理；能夠準(zhǔn)確、及時的監(jiān)控井下各區(qū)域人員和設(shè)備的動態(tài)情況，事故發(fā)生時，可通過數(shù)據(jù)、圖形等信息采取相應(yīng)的救助措施，提高救援效率，降低事故損失。
【專利說明】一種基于WSN技術(shù)的井下人員定位管理系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于WSN技術(shù)的井下人員定位管理系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著石油資源的緊張、石油價格的飆升，每天行業(yè)的重要性和不可替代性也日益凸現(xiàn)。雖然近年來煤炭工業(yè)得到了很大發(fā)展，但是礦下塌方、瓦斯泄漏、井下滲水等災(zāi)害事故時刻都在威脅著礦井工作人員的生命安全。井下復(fù)雜的地形給礦工撤離和事故搶救帶來了極大的困難。對井下人員的分布情況掌握不夠清除，無法知道礦工的具體位置情況，這就就無法展開最有效的營救方案，時間的延誤往往造成工人生命的丟失。國內(nèi)井下人員安全監(jiān)控系統(tǒng)的研究與開發(fā)已經(jīng)取得了很大的進(jìn)步和成果，但是這些系統(tǒng)基本上都是采用RFID技術(shù)，工作人員攜帶RFID電子標(biāo)簽，通過在礦井進(jìn)口處以及一些關(guān)鍵通道口使用射頻卡讀寫器對下井人員進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，井上人員難以及時掌握井下人員的動態(tài)分布及作業(yè)情況。而且這類通信技術(shù)遠(yuǎn)距離傳輸時通信速率較低，造價較高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于WSN技術(shù)的井下人員定位管理系統(tǒng)及方法，可對煤礦井下人員進(jìn)行實時監(jiān)測，隨時查看井下人員數(shù)量，并進(jìn)行定位管理。如果發(fā)生事故，可立即從監(jiān)控計算機(jī)上查詢事故現(xiàn)場的人員情況、被困人員數(shù)量等，為事故搶險提供科學(xué)依據(jù)，提高煤炭生產(chǎn)的管理水平。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明實施例提供的一種基于WSN技術(shù)的井下人員定位管理裝置，采用如下技術(shù)方案:
一種基于WSN技術(shù)的井下人員定位管理系統(tǒng)及方法，其特征在于，包括移動節(jié)點、傳感器節(jié)點、Sink節(jié)點、基站、計算機(jī)、中心數(shù)據(jù)庫，所述傳感器節(jié)點接受來自移動節(jié)點的消息，所述傳感器節(jié)點自組成一個無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，所述Sink節(jié)點接受來自無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的信息，所述基站是對較遠(yuǎn)距離傳送數(shù)據(jù)的Sink節(jié)點進(jìn)行信號加強(qiáng)，所述計算機(jī)處理來自Sink節(jié)點和基站的數(shù)據(jù)信息，并將處理后的數(shù)據(jù)信息存入中心數(shù)據(jù)庫。
[0005]具體地，所述裝置采用Zigbee協(xié)議進(jìn)行通訊。
[0006]具體地，所述Sink節(jié)點是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)關(guān)節(jié)點。
[0007]具體地，所述中心數(shù)據(jù)庫分別建立Sink節(jié)點日志數(shù)據(jù)庫、移動節(jié)點信息數(shù)據(jù)庫、無線傳感器節(jié)點信息數(shù)據(jù)庫、礦井地圖信息數(shù)據(jù)庫。
[0008]本發(fā)明提供的一種基于WSN技術(shù)的井下人員定位管理系統(tǒng)及方法，能夠動態(tài)掌握井下人員的設(shè)備的分布狀況及運(yùn)動軌跡，并進(jìn)行合理地調(diào)度管理；能夠準(zhǔn)確、及時的將井下各區(qū)域人員和設(shè)備的動態(tài)情況即時的發(fā)送給計算機(jī)控制系統(tǒng)，一旦事故發(fā)生，管理人員及救援人員可以通過提供的數(shù)據(jù)、圖形等信息，即時掌握有關(guān)人員或設(shè)備的位置情況，第一時間采取相應(yīng)的救助措施，提高救援工作的效率，最大限度地降低事故帶來的損失。【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1為本發(fā)明實施例所述的一種基于WSN技術(shù)的井下人員定位管理系統(tǒng)及方法的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0010]圖2為一種基于WSN技術(shù)的井下人員定位管理系統(tǒng)及方法的系統(tǒng)實現(xiàn)圖。
【具體實施方式】
[0011]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明實施例提供給的基于WSN技術(shù)的井下人員定位管理系統(tǒng)及方法進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0012]如圖1所示，本發(fā)明實施例提供的一種基于WSN技術(shù)的井下人員定位管理系統(tǒng)及方法，其特征在于，包括移動節(jié)點1、傳感器節(jié)點2、Sink節(jié)點3、基站4、計算機(jī)5、中心數(shù)據(jù)庫6，所述傳感器節(jié)點2接受來自移動節(jié)點I的消息，所述傳感器節(jié)點2自組成一個無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，所述Sink節(jié)點3接受來自無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的信息，所述基站4是對較遠(yuǎn)距離傳送數(shù)據(jù)的Sink節(jié)點3進(jìn)行信號加強(qiáng)，所述計算機(jī)5處理來自Sink節(jié)點3和基站4的數(shù)據(jù)信息，并將處理后的數(shù)據(jù)信息存入中心數(shù)據(jù)庫6。
[0013]具體地，所述裝置采用Zigbee協(xié)議進(jìn)行通訊。
[0014]具體地，所述Sink節(jié)點是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)關(guān)節(jié)點。
[0015]具體地，所述中心數(shù)據(jù)庫分別建立Sink節(jié)點日志數(shù)據(jù)庫、移動節(jié)點信息數(shù)據(jù)庫、無線傳感器節(jié)點信息數(shù)據(jù)庫、礦井地圖信息數(shù)據(jù)庫。
[0016]如圖2所示，是本發(fā)明所示的一種基于WSN技術(shù)的井下人員定位管理系統(tǒng)及方法的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)圖。煤礦井下人員定位系統(tǒng)由3大部分組成:井上監(jiān)控中心、井下定位基站、人員定位終端設(shè)備。井上監(jiān)控中心通過LAN連接到井下中心站，井下中心站通過無線網(wǎng)絡(luò)與井下各定位基站通訊，定位基站與人員動物終端進(jìn)行無線網(wǎng)絡(luò)通訊建立數(shù)據(jù)連接，架構(gòu)底層的無線數(shù)據(jù)通訊平臺。
[0017]井上管理人員在監(jiān)控中心通過監(jiān)控定位軟件系統(tǒng)實現(xiàn)對井下人員分布情況的實時顯示，及時準(zhǔn)確掌握井下人員分布及作業(yè)情況，并可根據(jù)檢測情況向井下人員發(fā)送預(yù)警信息。井上定位軟件系統(tǒng)采用以下幾個子系統(tǒng)組成:人員定位子系統(tǒng)、井下環(huán)境檢測子系統(tǒng)、地面預(yù)警子系統(tǒng)、通信子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理子系統(tǒng)。人員定位子系統(tǒng)通過收集井下各定位基站(Sink節(jié)點)獲取井下人員定位終端與各Sink節(jié)點的通訊的信號強(qiáng)度(RSSI)，采用質(zhì)心算法計算井下人員與Sink節(jié)點的距離，實現(xiàn)人員的定位，并在屏幕上顯示其具體位置。井下環(huán)境檢測子系統(tǒng)，通過采集井下定位基站的瓦斯、溫度、濕度傳感器的信息，實現(xiàn)對井下工況的監(jiān)測。地面預(yù)警子系統(tǒng)根據(jù)采集的井下工況信息判斷是否要做出預(yù)警處理，在監(jiān)控中心顯示出險位置的同時，根據(jù)出險位置將預(yù)警信息通過井下定位基站及時傳遞到井下人員定位終端設(shè)備進(jìn)行預(yù)警提示，以便相關(guān)人員及時撤離，并采取相應(yīng)的減災(zāi)處置。通信子系統(tǒng)實現(xiàn)監(jiān)控中心與井下中心站的數(shù)據(jù)通訊，并通過井下中心站可以實現(xiàn)對各個井下定位基站及井下人員定位終端的數(shù)據(jù)通訊。數(shù)據(jù)庫管理子系統(tǒng)實現(xiàn)對井下人員信息的管理、井下環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)的管理、預(yù)警信息的管理、并提供系統(tǒng)綜合數(shù)據(jù)的統(tǒng)計、查詢、備份功能。
[0018]井下定位基站是一個完全功能設(shè)備(FFD)，F(xiàn)FD節(jié)點，支持網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)、數(shù)據(jù)融合和數(shù)據(jù)采集功能，可與其他FFD節(jié)點通信也可與RFD節(jié)點通信，負(fù)責(zé)構(gòu)建井下無線通訊網(wǎng)絡(luò)，每2S發(fā)送一次廣播信息，與附件的人員定位終端設(shè)備建立無線通訊鏈路，以實現(xiàn)人員定位。井下定位基站部署在礦井巷道及工作面，可視關(guān)系的節(jié)點之間間距200m以內(nèi)，工作面附件的節(jié)點間距不超過50m。
[0019]人員定位終端設(shè)備室簡單功能設(shè)備(RFD)，安裝在礦工安全帽上，發(fā)送當(dāng)前礦工的位置信息，并提供聲光報警功能每一個終端采用電池供電，分配一個唯一的ID作為身份識別標(biāo)識，通過與井下定位基站這些Sink節(jié)點通訊，確定人員所在位置。RFD終端有一個按鍵可以發(fā)送求救信息，還有LED預(yù)警等和蜂鳴預(yù)警器，在井上監(jiān)控中心發(fā)出預(yù)警信號時，可以實現(xiàn)聲光預(yù)警。
[0020]本發(fā)明提供的一種基于WSN技術(shù)的井下人員定位管理系統(tǒng)及方法，能夠動態(tài)掌握井下人員的設(shè)備的分布狀況及運(yùn)動軌跡，并進(jìn)行合理地調(diào)度管理；能夠準(zhǔn)確、及時的將井下各區(qū)域人員和設(shè)備的動態(tài)情況即時的發(fā)送給計算機(jī)控制系統(tǒng)，一旦事故發(fā)生，管理人員及救援人員可以通過提供的數(shù)據(jù)、圖形等信息，即時掌握有關(guān)人員或設(shè)備的位置情況，第一時間采取相應(yīng)的救助措施，提高救援工作的效率，最大限度地降低事故帶來的損失。
[0021]以上所述，僅為本發(fā)明的【具體實施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)所述以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于WSN技術(shù)的井下人員定位管理系統(tǒng)及方法，其特征在于，包括移動節(jié)點、傳感器節(jié)點、Sink節(jié)點、基站、計算機(jī)、中心數(shù)據(jù)庫，所述傳感器節(jié)點接受來自移動節(jié)點的消息，所述傳感器節(jié)點自組成一個無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，所述Sink節(jié)點接受來自無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的信息，所述基站是對較遠(yuǎn)距離傳送數(shù)據(jù)的Sink節(jié)點進(jìn)行信號加強(qiáng)，所述計算機(jī)處理來自Sink節(jié)點和基站的數(shù)據(jù)信息，并將處理后的數(shù)據(jù)信息存入中心數(shù)據(jù)庫。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于WSN技術(shù)的井下人員定位管理系統(tǒng)及方法，其特征在于，所述裝置采用Zigbee協(xié)議進(jìn)行通訊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于WSN技術(shù)的井下人員定位管理系統(tǒng)及方法，其特征在于，所述Sink節(jié)點是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)關(guān)節(jié)點。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于WSN技術(shù)的井下人員定位管理系統(tǒng)及方法，其特征在于，所述中心數(shù)據(jù)庫分別建立Sink節(jié)點日志數(shù)據(jù)庫、移動節(jié)點信息數(shù)據(jù)庫、無線傳感器節(jié)點信息數(shù)據(jù)庫、礦井地圖信息數(shù)據(jù)庫。
【文檔編號】H04W64/00GK103763770SQ201410028934
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年1月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月22日
【發(fā)明者】高向陽, 李偉, 陳超, 胡芳 申請人:常州高特電子技術(shù)有限公司