智能矿灯相关资料.doc

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1、具有独立自主知识产权的信息化矿灯研发设想一、信息化矿灯的研发背景和市场需求我国是煤炭的生产和消费大国，随着经济的飞速发展，对能源的需求很大而煤炭是我国能消费中的主体，占到能源消费总量的70%左右。煤炭工业在经济建设中的地位很重要，我国煤炭的开采主要是井下开采。井下开采煤炭相对于其它职业来说是一个比较高危险的工作。井下开采常常因为瓦斯爆炸和透水等事故，使国家在遭受巨大经济损失的同时也失去了很多井下作业的工人的生命。尽管国家大力重视煤炭的安全生产，但仍然有很多不确定的因素导致事故的发生。我国是煤炭事故的高发国家。百万吨煤产量的死亡率较高，远远高于其它国家。事故的发

2、生有很多原因，有的甚至是突发的，人力不可避免的。一旦事故发生，最主要的任务就是如何快速有序的开展救援工作。但限于国内煤炭生产的现状，井上对井下人员的监控还不完善，对井下人员的分布情况掌握不够清除，这就给救援工作带来很大的困难。无法知道矿工的具体位置情况就无法展开最有效的营救方案，时间的延误往往造成工人生命的丢失。建立一个井下人员定位的系统，不仅能在事故发生后提供准确的人员位置情况，帮助积极快速的开展营救，在平时的生产中也能有效的掌握人员分布情况，安排和调度工作，提高煤炭生产的管理水平。随着我国社会经济的快速发展和企业互联网+的不断加快，为更好地保障矿井工作人员

3、的安全生产,实时地掌握煤矿井下的人员及设为更好地保障矿井工作人员的安全生产,实时地掌握矿井下的人员及设备的分布情况是必须的,比如,某时某个矿工在哪个坑道作业。为此,在每一个坑道的交叉口都因安装读写器。为了保证定位的精确性，在比较长的巷道，可以适当的分段安装读写器。井下的工作人员每人随身携带一个标签，每个标签有唯一的ID对应相应的人员，在井下各巷道口及巷道中安装读写器，读写器有不同的地址。适当数量的读写器组成一个井下基站。基站的各个站点组成CAN[2]总线网络连接到地面的上位机。当井下工作人员经过读写器的读写区域时他们随身的标签会向读写器发送ID，读写器将收集到

4、的人员ID信息发送给基站，上位机发送命令来获取基站中的人员位置信息。上位机通过处理信息来判断人员的位置情况。井下人员标签和读写器构成了井下硬件网络，上位机软件则是由操作界面和数据库系统组成。信息化矿灯作为上述系统的终端，对系统的实现具有重要的地位。随着无线技术的高速发展，会在越来越多的领域得到应用。二、信息化矿灯及定位系统的发展模式1、LED信息化矿灯是新型的煤矿井下照明方式，与普通矿灯不同，该信息化矿灯不仅具有照明功能，同时集瓦斯监控报警、环境温度监测、矿工生命信号探测、人员精确定位（定位精度3米至5米）、紧急呼救、接收逃生路线、短信传输、语音互通、井下环境

5、摄像等多种功能于一身。它通过全数字、模块化、传感分布式的系统结构，采用控制线将系统中的各种控制功能模块及器件连接在煤矿井下已经建成的wifi网络，通过无线WiFi网络上传至服务器的SQLServer数据库中，系统采用RISC指令集的高速微处理器对所采集的各种信号进行模糊映射和自适应运算，在地面管理的调度所进行综合信息显示，实现煤矿井下安全环境监控、人员定位、灾害风险等功能预警预报，满足系统融合后的功能需求，加快了煤矿物联网实用化进程。2、系统总体设计本方案由硬件系统和软件系统两部分组成.其中硬件系统由分机和主机两部分组成，即人员随身携带设备、中央数据接收、以及

6、控制中心平台,分机采用多功能、低功耗的嵌入式处理器Cortex-A8为控制芯片。有4路传感器能独立采集人员的心电、呼吸血氧饱和度和体温等生命信息，并且同时由模块获得定位信息,通过无线通信传送给主机。根据实际应用场所和条件的不同，由数量不同的分机配以一台或若干台主机组成。分机负责采集救援人员的生命状态信息，并经无线通讯传送给主机。主机接收信息数据，并经处理将监测数据显示出来,能接收分机回应发射的数据与分机号对应存储同时能确定其位置。软件系统主要是由电子地图、信息管理、信息查询、行动标图、动态态势和和动态监控等功能模块组成。硬件设计：分机硬件系统采用模块化设计,由

7、以下子系统构成:1生命状态监测系统;2瓦斯探测系统;3定位子系统;4无线通信系统构成。由嵌入式处理器控制采集下井职工的生命状态信号和定位信息,然后通过无线数传电台发送回控制中心主机。生命信息子系统主要是由4个传感器和模数转换芯片组成,由心率传感器、气敏传感器、血压传感器和体温传感器等组成。定位技术就依托井下布设的wifi网测时和测距以构成定位系统,同时与井下分站配合定位具有观测简便经济效益好的优点。无线传输子系统通过终端矿灯上的功能，可实现多种传输方式,声光报警、短消息、语音通话等等方式传送数据到指挥中心。软件部分调度中心数据处理显示系统软件系统由电子地图、信

8、息管理、信息查询、行动标图、动态态势和