基于rfid定位的礦用井下安全監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種基于RFID定位的礦用井下安全監(jiān)控系統(tǒng)，包括智能口罩、礦井后臺服務(wù)器，井下信息及其接收裝置，所述的井下信息及其接收裝置包括RFID信息采集器、無線模塊；所述的智能口罩包括面罩本體，面罩本體安裝有彈性固定帶，面罩本體的外部設(shè)有過濾嘴，面罩本體的外部內(nèi)部設(shè)有語音識別模塊、瓦斯傳感器、電池和中央處理器,面罩本體的外側(cè)還安裝有顯示裝置，用于顯示語音識別模塊轉(zhuǎn)化成的文字，所述的口罩本體還安裝有噪聲傳感器和數(shù)據(jù)傳輸和接收模塊、報警模塊、RFID標(biāo)簽、指紋識別模塊；所述的礦井后臺服務(wù)器具有數(shù)據(jù)庫，所述的數(shù)據(jù)庫儲存礦工指紋信息、礦工佩戴智能口罩時上傳的地理坐標(biāo)數(shù)據(jù)信息以及所在地理環(huán)境的瓦斯?jié)舛刃畔ⅰ?br>【專利說明】
基于RF ID定位的礦用井下安全監(jiān)控系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種基于RFID定位的礦用井下安全監(jiān)控系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]我國作為一個產(chǎn)煤大國，煤礦數(shù)量眾多，同時我國也是一個礦難大國，據(jù)統(tǒng)計我國每年生產(chǎn)的煤大概占世界的35%，但在煤礦事故死亡人數(shù)上卻占約80%。因此如何能夠有效控制煤礦礦難的發(fā)生以及礦難發(fā)生后進(jìn)行有效救援成為煤炭生產(chǎn)企業(yè)特別關(guān)心的問題，
在實際生產(chǎn)過程中，很對礦難的產(chǎn)生并不是完全由于環(huán)境因素造成的，而且由于人為因素造成的，因此如何能夠?qū)崿F(xiàn)對井下礦工的實時監(jiān)測、跟蹤管理成為目前礦井管理的難點?，F(xiàn)有的礦井監(jiān)測監(jiān)控綜合系統(tǒng)一般只能對礦井內(nèi)的環(huán)境進(jìn)行實時監(jiān)測，并不能對礦工在井下的活動、分布情況進(jìn)行監(jiān)測。特別是在礦難發(fā)生時，在進(jìn)行救援過程中，很難確定礦工的具體位置，這樣就給救援工作帶來極大的困難，由于救援工作不能做到有的放矢，使得救援工作變得非常困難，很多礦工往往因為得不到及時救援而失去生命。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種基于RFID定位的礦用井下安全監(jiān)控系統(tǒng)基于礦工佩戴的智能口罩實時上傳瓦斯?jié)舛?，別且實時分析瓦斯?jié)舛茸兓?，后臺服務(wù)器通過對比能夠?qū)崟r的預(yù)警。
[0004]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種基于RFID定位的礦用井下安全監(jiān)控系統(tǒng)，
包括智能口罩、礦井后臺服務(wù)器，井下信息及其接收裝置，
所述的井下信息及其接收裝置包括RFID信息采集器、無線模塊，所述的智能口罩安裝有RFID標(biāo)簽以及指紋識別模塊。
[0005]所述的智能口罩包括面罩本體，面罩本體安裝有彈性固定帶，面罩本體的外部設(shè)有過濾嘴，面罩本體的外部內(nèi)部設(shè)有語音識別模塊、瓦斯傳感器、電池和中央處理器，面罩本體的外側(cè)還安裝有顯示裝置，用于顯示語音識別模塊轉(zhuǎn)化成的文字，所述的口罩本體還安裝有噪聲傳感器和數(shù)據(jù)傳輸和接收模塊、報警模塊；
所述的礦井后臺服務(wù)器具有數(shù)據(jù)庫，所述的數(shù)據(jù)庫儲存礦工指紋信息、礦工佩戴智能口罩時上傳的地理坐標(biāo)數(shù)據(jù)信息以及所在地理環(huán)境的瓦斯?jié)舛刃畔ⅰ?br>[0006]智能口罩中的瓦斯傳感器對井下的瓦斯?jié)舛冗M(jìn)行實時監(jiān)測，并每隔5秒將采集的信息上傳至礦用后臺服務(wù)器，礦用后臺服務(wù)器存儲所述的采集信息，
采集的信息包括瓦斯?jié)舛纫约八诘牡乩砦恢眯畔?，礦用后臺服務(wù)器將采集的信息進(jìn)行比對判斷，用于識別瓦斯是否異常；
所述的判斷包括:判斷一定時間內(nèi)，采集的瓦斯?jié)舛鹊淖兓?br> 判斷同樣坐標(biāo)地理環(huán)境，不同時間的瓦斯?jié)舛茸兓?br>[0007]當(dāng)智能口罩的噪聲傳感器測得的環(huán)境分貝值小于設(shè)定闞值時，語音識別模塊不工作，當(dāng)噪聲傳感器測得的環(huán)境分貝值大于設(shè)定闞值時，語音識別模塊自行工作，將使用者的說話識別成文字顯示在顯示裝置。
[0008]智能口罩的過濾嘴包括兩個紡布層以及夾在之間的過濾層。
[0009]智能口罩的面罩本體的貼臉側(cè)邊緣設(shè)有至少5個電容觸摸點，中央處理器設(shè)置權(quán)限，當(dāng)有3個電容觸摸點被觸發(fā)時，中央處理器記憶工作時間。
[0010]a獲得瓦斯異常變化報警級別將瓦斯異常變化報警級別提前錄入礦井后臺服務(wù)的數(shù)據(jù)庫中b.通過瓦斯傳感器獲得工作面瓦斯的數(shù)據(jù)對瓦斯傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷去除無效的數(shù)據(jù)分析瓦斯傳感器的有效數(shù)據(jù)獲得瓦斯基準(zhǔn)數(shù)據(jù)c.通過瓦斯傳感器獲得工作面瓦斯的當(dāng)前有效數(shù)據(jù)根據(jù)提前錄入的瓦斯異常變化報警級別分析當(dāng)前有效數(shù)據(jù)在瓦斯基準(zhǔn)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上的變化及瓦斯突變情況識別瓦斯異常。
[0011]步驟a中瓦斯異常變化報警級別包括瓦斯變化率異常變化報警級別和瓦斯絕對值異常變化報警級別.步驟b中瓦斯基準(zhǔn)數(shù)據(jù)包括瓦斯變化率基準(zhǔn)值和瓦斯絕對值;所述瓦斯變化率基準(zhǔn)值通過分析當(dāng)前時間之前的七天的瓦斯傳感器的有效數(shù)據(jù)獲得根據(jù)提前錄入的瓦斯變化率異常變化報警級別分析當(dāng)前有效數(shù)據(jù)在瓦斯變化率基準(zhǔn)值基礎(chǔ)上的變化率是否異常若變化率異常則輸出瓦斯異常;所述瓦斯絕對值為瓦斯傳感器獲得的當(dāng)前有效數(shù)據(jù)的前一有效數(shù)據(jù)根據(jù)提前錄入的瓦斯絕對值異常變化報警級別分析當(dāng)前有效數(shù)據(jù)與瓦斯絕對值的變化量是否異常若變化量異常則輸出瓦斯異常.本發(fā)明的有益效果是:礦工通過佩戴智能口罩，達(dá)到保護(hù)安全的作用，口罩自帶的瓦斯傳感器實時的檢測瓦斯?jié)舛炔⑶覀魉蛿?shù)據(jù)至后臺服務(wù)器，后臺根據(jù)傳送上來的數(shù)據(jù)分析，并進(jìn)行必要的預(yù)警。
【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明系統(tǒng)示意圖。
[0013]圖2為智能立體圖。
[0014]圖3為智能口罩側(cè)視圖。
[0015]圖4為智能口罩的模塊示意圖。
[0016]圖中:1、面罩本體，2、彈性固定帶，3、過濾嘴，4、顯示裝置，5、電容觸摸點。
【具體實施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖1對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0018]如圖1-4所示，一種基于RFID定位的礦用井下安全監(jiān)控系統(tǒng)，一種基于RFID定位的礦用井下安全監(jiān)控系統(tǒng)，
其特征包括智能口罩、礦井后臺服務(wù)器，井下信息及其接收裝置，礦井后臺服務(wù)器通過CAN總線與井下信息及其接收裝置連接，井下信息及其接收裝置有多個，分布在井下多個位置。
[0019]所述的井下信息及其接收裝置包括RFID信息采集器、無線模塊；
所述的智能口罩包括面罩本體，面罩本體安裝有彈性固定帶，面罩本體的外部設(shè)有過濾嘴，面罩本體的外部內(nèi)部設(shè)有語音識別模塊、瓦斯傳感器、電池和中央處理器，面罩本體的外側(cè)還安裝有顯示裝置，用于顯示語音識別模塊轉(zhuǎn)化成的文字，所述的口罩本體還安裝有噪聲傳感器和數(shù)據(jù)傳輸和接收模塊、報警模塊、指紋識別模塊、RFID標(biāo)簽;RFID標(biāo)簽與RFID信息采集器相結(jié)合能夠?qū)ε宕髦悄芸谡值膯T工實時精確定位，
所述的礦井后臺服務(wù)器具有數(shù)據(jù)庫，所述的數(shù)據(jù)庫儲存礦工指紋信息、礦工佩戴智能口罩時上傳的地理坐標(biāo)數(shù)據(jù)信息以及所在地理環(huán)境的瓦斯?jié)舛刃畔?。員工通過指紋識別模塊激活只能口罩，使得礦井后臺服務(wù)器能夠通過指紋識別不同礦工的工作活動情況。
[0020]智能口罩中的瓦斯傳感器對井下的瓦斯?jié)舛冗M(jìn)行實時監(jiān)測，并每隔5秒將采集的信息通過數(shù)據(jù)傳輸和接收模塊上傳至礦用后臺服務(wù)器，礦用后臺服務(wù)器存儲所述的采集信息，
采集的信息包括瓦斯?jié)舛纫约八诘牡乩砦恢眯畔ⅲV用后臺服務(wù)器將采集的信息進(jìn)行比對判斷，用于識別瓦斯是否異常；
所述的判斷包括:判斷一定時間內(nèi)，采集的瓦斯?jié)舛鹊淖兓?br> 判斷同樣坐標(biāo)地理環(huán)境，不同時間的瓦斯?jié)舛茸兓?br>[0021 ]比如礦工在a地點時，礦工佩戴的智能口罩的瓦斯傳感器會采集礦工的地理地點a以及a地點的瓦斯?jié)舛?，將信息傳送至礦用后臺服務(wù)器，礦用后臺服務(wù)器會分析a地點的瓦斯?jié)舛纫约芭R近上傳地點b點的瓦斯?jié)舛?，相比較兩者的瓦斯數(shù)值，別且礦用后臺服務(wù)器還會調(diào)取過去7天a地點的瓦斯?jié)舛?，與實時a地點的瓦斯?jié)舛葘Ρ?，形成瓦斯?jié)舛却髷?shù)據(jù)，用于預(yù)防瓦斯危害，當(dāng)瓦斯異常時，礦用后臺服務(wù)器會發(fā)送指令給智能口罩，提醒礦工。
[0022]當(dāng)智能口罩的噪聲傳感器測得的環(huán)境分貝值小于設(shè)定闞值時，語音識別模塊不工作，當(dāng)噪聲傳感器測得的環(huán)境分貝值大于設(shè)定闞值時，語音識別模塊自行工作，將使用者的說話識別成文字顯示在顯示裝置，方便溝通。
[0023]智能口罩的過濾嘴包括兩個紡布層以及夾在之間的過濾層。
[0024]智能口罩的面罩本體的貼臉側(cè)邊緣設(shè)有至少5個電容觸摸點，中央處理器設(shè)置權(quán)限，當(dāng)有3個電容觸摸點被觸發(fā)時，中央處理器記憶工作時間。
[0025]a獲得瓦斯異常變化報警級別將瓦斯異常變化報警級別提前錄入礦井后臺服務(wù)的數(shù)據(jù)庫中b.通過瓦斯傳感器獲得工作面瓦斯的數(shù)據(jù)對瓦斯傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷去除無效的數(shù)據(jù)分析瓦斯傳感器的有效數(shù)據(jù)獲得瓦斯基準(zhǔn)數(shù)據(jù)c.通過瓦斯傳感器獲得工作面瓦斯的當(dāng)前有效數(shù)據(jù)根據(jù)提前錄入的瓦斯異常變化報警級別分析當(dāng)前有效數(shù)據(jù)在瓦斯基準(zhǔn)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上的變化及瓦斯突變情況識別瓦斯異常。
[0026]步驟a中瓦斯異常變化報警級別包括瓦斯變化率異常變化報警級別和瓦斯絕對值異常變化報警級別.步驟b中瓦斯基準(zhǔn)數(shù)據(jù)包括瓦斯變化率基準(zhǔn)值和瓦斯絕對值;所述瓦斯變化率基準(zhǔn)值通過分析當(dāng)前時間之前的七天的瓦斯傳感器的有效數(shù)據(jù)獲得根據(jù)提前錄入的瓦斯變化率異常變化報警級別分析當(dāng)前有效數(shù)據(jù)在瓦斯變化率基準(zhǔn)值基礎(chǔ)上的變化率是否異常若變化率異常則輸出瓦斯異常;所述瓦斯絕對值為瓦斯傳感器獲得的當(dāng)前有效數(shù)據(jù)的前一有效數(shù)據(jù)根據(jù)提前錄入的瓦斯絕對值異常變化報警級別分析當(dāng)前有效數(shù)據(jù)與瓦斯絕對值的變化量是否異常若變化量異常則輸出瓦斯異常.。
[0027]所述的過濾嘴包括兩個紡布層以及夾在之間的過濾層，其中過濾層為石墨烯炭過濾層，制作工藝如下:用取氧化石墨稀液溶液，超導(dǎo)炭黑材料EC600JD制備混合液，
裝好抽濾裝置，在濾膜上放上軟碳布，取混合溶液進(jìn)行抽濾，抽濾干后再放一層軟碳布，再加混合液進(jìn)行抽濾，最終得到以碳纖維為骨架的石墨烯復(fù)合膜，
其中混合液由氧化石墨烯液溶液和超導(dǎo)炭黑材料EC600JD制備，質(zhì)量比為8:1，振蕩15min，超聲5min，重復(fù)振蕩超聲5次，得到混合液，將此實施例的石墨烯復(fù)合膜在TSI8130型測試儀上進(jìn)行測試，采用測試粒子為0.3ym，經(jīng)測試過濾效率96%。
[0028]另一實施例，與上述區(qū)別在于混合液由氧化石墨烯液溶液和超導(dǎo)炭黑材料EC600JD制備，質(zhì)量比為7:1，將此實施例的石墨烯復(fù)合膜在TSI8130型測試儀上進(jìn)行測試，采用測試粒子為0.3μπι，經(jīng)測試過濾效率98%。
[0029]對比例I，與上述區(qū)別在于混合液由氧化石墨烯液溶液和超導(dǎo)炭黑材料EC600JD制備，質(zhì)量比為5:1，試驗得出石墨烯復(fù)合膜在TSI8130型測試儀上進(jìn)行測試，采用測試粒子為
0.3μπι，經(jīng)測試過濾效率78%。
[0030]對比例2，與上述區(qū)別在于混合液由氧化石墨烯液溶液和超導(dǎo)炭黑材料EC600JD制備，質(zhì)量比為4:1，試驗得出石墨烯復(fù)合膜在TSI8130型測試儀上進(jìn)行測試，采用測試粒子為
0.3μπι，經(jīng)測試過濾效率76%。
[0031]對比例3，與上述區(qū)別在于混合液由氧化石墨烯液溶液和超導(dǎo)炭黑材料EC600JD制備，質(zhì)量比為10:1，試驗得出石墨烯復(fù)合膜在TSI8130型測試儀上進(jìn)行測試，采用測試粒子為0.3μπι，經(jīng)測試過濾效率64%。
[0032]面罩本體的貼臉側(cè)邊緣設(shè)有至少5個電容觸摸點，中央處理器設(shè)置權(quán)限，當(dāng)有3個電容觸摸點被觸發(fā)時，中央處理器記憶工作時間，設(shè)置此種邏輯主要是防止雙手拿著口罩時，無觸碰到電容觸摸點。
[0033]當(dāng)帶上口罩時，臉部肌膚觸摸至少三個電容觸摸點，一般情況都會全部觸碰到電容觸摸點，中央處理器處于工作狀態(tài)，并記憶工作時間，一般的過濾嘴都有建議使用時間長短，比如建議工作累計時間為60小時，
當(dāng)工作時間累計達(dá)到60小時后，中央處理器提醒使用者更換過濾嘴。
【主權(quán)項】
1.一種基于RFID定位的礦用井下安全監(jiān)控系統(tǒng)， 其特征包括智能口罩、礦井后臺服務(wù)器，井下信息及其接收裝置， 所述的井下信息及其接收裝置包括RFID信息采集器、無線模塊，所述的智能口罩安裝有RFID標(biāo)簽以及指紋識別模塊。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于RFID定位的礦用井下安全監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述的智能口罩包括面罩本體，面罩本體安裝有彈性固定帶，面罩本體的外部設(shè)有過濾嘴，面罩本體的外部內(nèi)部設(shè)有語音識別模塊、瓦斯傳感器、電池和中央處理器，面罩本體的外側(cè)還安裝有顯示裝置，用于顯示語音識別模塊轉(zhuǎn)化成的文字，所述的口罩本體還安裝有噪聲傳感器和數(shù)據(jù)傳輸和接收模塊、報警模塊； 所述的礦井后臺服務(wù)器具有數(shù)據(jù)庫，所述的數(shù)據(jù)庫儲存礦工指紋信息、礦工佩戴智能口罩時上傳的地理坐標(biāo)數(shù)據(jù)信息以及所在地理環(huán)境的瓦斯?jié)舛刃畔ⅰ?.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于RFID定位的礦用井下安全監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，智能口罩中的瓦斯傳感器對井下的瓦斯?jié)舛冗M(jìn)行實時監(jiān)測，并每隔5秒將采集的信息上傳至礦用后臺服務(wù)器，礦用后臺服務(wù)器存儲所述的采集信息， 采集的信息包括瓦斯?jié)舛纫约八诘牡乩砦恢眯畔?，礦用后臺服務(wù)器將采集的信息進(jìn)行比對判斷，用于識別瓦斯是否異常； 所述的判斷包括:判斷一定時間內(nèi)，采集的瓦斯?jié)舛鹊淖兓?判斷同樣坐標(biāo)地理環(huán)境，不同時間的瓦斯?jié)舛茸兓?.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于RFID定位的礦用井下安全監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)智能口罩的噪聲傳感器測得的環(huán)境分貝值小于設(shè)定闞值時，語音識別模塊不工作，當(dāng)噪聲傳感器測得的環(huán)境分貝值大于設(shè)定闞值時，語音識別模塊自行工作，將使用者的說話識別成文字顯示在顯示裝置。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于RFID定位的礦用井下安全監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，智能口罩的過濾嘴包括兩個紡布層以及夾在之間的過濾層。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于RFID定位的礦用井下安全監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，智能口罩的面罩本體的貼臉側(cè)邊緣設(shè)有至少5個電容觸摸點，中央處理器設(shè)置權(quán)限，當(dāng)有3個電容觸摸點被觸發(fā)時，中央處理器記憶工作時間。7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于RFID定位的礦用井下安全監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，a獲得瓦斯異常變化報警級別將瓦斯異常變化報警級別提前錄入礦井后臺服務(wù)的數(shù)據(jù)庫中b.通過瓦斯傳感器獲得工作面瓦斯的數(shù)據(jù)對瓦斯傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷去除無效的數(shù)據(jù)分析瓦斯傳感器的有效數(shù)據(jù)獲得瓦斯基準(zhǔn)數(shù)據(jù)c.通過瓦斯傳感器獲得工作面瓦斯的當(dāng)前有效數(shù)據(jù)根據(jù)提前錄入的瓦斯異常變化報警級別分析當(dāng)前有效數(shù)據(jù)在瓦斯基準(zhǔn)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上的變化及瓦斯突變情況識別瓦斯異常。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種基于RFID定位的礦用井下安全監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，步驟a中瓦斯異常變化報警級別包括瓦斯變化率異常變化報警級別和瓦斯絕對值異常變化報警級別.步驟b中瓦斯基準(zhǔn)數(shù)據(jù)包括瓦斯變化率基準(zhǔn)值和瓦斯絕對值;所述瓦斯變化率基準(zhǔn)值通過分析當(dāng)前時間之前的七天的瓦斯傳感器的有效數(shù)據(jù)獲得根據(jù)提前錄入的瓦斯變化率異常變化報警級別分析當(dāng)前有效數(shù)據(jù)在瓦斯變化率基準(zhǔn)值基礎(chǔ)上的變化率是否異常若變化率異常則輸出瓦斯異常;所述瓦斯絕對值為瓦斯傳感器獲得的當(dāng)前有效數(shù)據(jù)的前一有效數(shù)據(jù)根據(jù)提前錄入的瓦斯絕對值異常變化報警級別分析當(dāng)前有效數(shù)據(jù)與瓦斯絕對值的變化量是否異常若變化量異常則輸出瓦斯異常。
【文檔編號】G01N33/00GK105822350SQ201610229314
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年4月13日
【發(fā)明人】孫欣
【申請人】孫欣