地下礦山安全系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及地下礦山安全系統(tǒng)及其所采用的網(wǎng)絡(luò)。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著地下礦山安全六大系統(tǒng)在國內(nèi)的應(yīng)用推廣，地下礦山安全網(wǎng)絡(luò)建設(shè)引發(fā)了技 術(shù)專家們的討論。地下礦山網(wǎng)絡(luò)不同于地面網(wǎng)絡(luò)，地面網(wǎng)絡(luò)空間開闊，基站覆蓋范圍大，在 地面建立通信基站的方式就能夠覆蓋大部分地域。礦山地下空間有限，多是平巷，豎井和斜 坡道，平巷尺寸有限，彎道多，要求通信節(jié)點(diǎn)數(shù)也相對增多，節(jié)點(diǎn)的通信范圍有限。
[0003] 安全六大系統(tǒng)中搭建的礦山安全網(wǎng)絡(luò)，存在著諸多問題。礦山井巷的不規(guī)則性，導(dǎo) 致礦山網(wǎng)絡(luò)存在著很多的盲點(diǎn)和死角；另外，在礦山掘進(jìn)過程中，隨著掘進(jìn)距離的延長，礦 山網(wǎng)絡(luò)如果不能快速覆蓋到掘進(jìn)工作面，人員尋找仍然不能通過礦山網(wǎng)絡(luò)完成；而是從井 上派人到井底尋找工作人員，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。已有的礦山安全網(wǎng)絡(luò)沒有大幅度提高礦山的安全 生產(chǎn)效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種地下礦山安全系統(tǒng)，能大幅度提高地下礦 山通信范圍和通信效率，從而大幅度提高礦山的安全生產(chǎn)效率。
[0005] 本發(fā)明解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是： 地下礦山安全系統(tǒng)，包括地面主控中也、地下監(jiān)控分站、網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備、環(huán)境監(jiān)測設(shè)備 和人員監(jiān)控設(shè)備，所述地面主控中也通過TCP^P網(wǎng)絡(luò)連接地下監(jiān)控分站，所述地下監(jiān)控分 站通過ubiquitous網(wǎng)絡(luò)連接所述網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備，所述網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備通過ubiquitous網(wǎng)絡(luò) 連接所述環(huán)境監(jiān)測設(shè)備和人員監(jiān)控設(shè)備。
[0006] 本發(fā)明的安全系統(tǒng)連接多種感知設(shè)備，包括氣體傳感器，溫度傳感器，濕度傳感 器，地壓傳感器，通風(fēng)風(fēng)速傳感器，對礦山環(huán)境和人員物品進(jìn)行監(jiān)控，并且提供呼叫和報(bào)警 功能，在地下金屬礦山布線，主干網(wǎng)絡(luò)采用有線通信，RFID感知設(shè)備采用無線通信，氣體傳 感器設(shè)備采用無線通信，地壓傳感器采用無線通信，部分傳感器采用ubiquitous網(wǎng)絡(luò)的有 線通信，連接ubiquitous網(wǎng)絡(luò)的多接口控制器，滿足礦山空間狹小，地形復(fù)雜并且通信距 離長的通信要求。
[0007] 進(jìn)一步地，所述ubiquitous網(wǎng)絡(luò)采用有線網(wǎng)絡(luò)通信配合無線網(wǎng)絡(luò)通信的方式進(jìn) 行布線，所述有線網(wǎng)絡(luò)采用RS485網(wǎng)絡(luò)，所述無線網(wǎng)絡(luò)通信采用無線終端節(jié)點(diǎn)和sink節(jié)點(diǎn) 進(jìn)行通信。
[0008] 進(jìn)一步地，所述網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備包括網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、集中器、無線訪問sink節(jié)點(diǎn)、 無線終端節(jié)點(diǎn)，所述網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、集中器、無線訪問sink節(jié)點(diǎn)、無線終端節(jié)點(diǎn)之間通過 ubiquitous網(wǎng)絡(luò)建立通信。
[0009] 進(jìn)一步地，所述環(huán)境監(jiān)測設(shè)備包括地壓檢測傳感器、溫度濕度傳感器、設(shè)備開停傳 感器、氣體監(jiān)測傳感器、通風(fēng)風(fēng)速傳感器。
[0010] 進(jìn)一步地，所述人員監(jiān)控設(shè)備包括RFID標(biāo)簽和RFID讀卡器。
[0011] 本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的地下礦山安全系統(tǒng)符合礦山安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，讓礦 山安全系統(tǒng)從無到有，糾正礦山管理者不重視礦山安全管理的現(xiàn)狀。本發(fā)明的地下礦山的 網(wǎng)絡(luò)建設(shè)采用有線通信配合無線節(jié)點(diǎn)的方式可W覆蓋更多的區(qū)域，礦山安全網(wǎng)絡(luò)建立W 后，可W監(jiān)控各個(gè)環(huán)節(jié)的安全狀況，監(jiān)控安全避難洞石、地下油庫、地下變電所、爆破器材 室、設(shè)備管理所等，跟蹤人員和物品的移動(dòng)履歷，發(fā)生事故后，及時(shí)向井下工作人員指示避 難位置，向搜救隊(duì)伍提供井下工作人員的位置和狀況信息，改善安全管理現(xiàn)狀，應(yīng)用本發(fā)明 的安全系統(tǒng)對地下礦山進(jìn)行監(jiān)管后，可W在不增加安全管理人員的情況下，對各個(gè)安全監(jiān) 控點(diǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，減少安全管理人員的無效移動(dòng)距離，實(shí)現(xiàn)對礦山安全的全面細(xì)致的監(jiān) 控。
【附圖說明】
[0012] 圖1為本發(fā)明的ubiquitous網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)構(gòu)成圖。
[0013] 圖2為本發(fā)明的網(wǎng)絡(luò)的地面服務(wù)器構(gòu)成圖。
[0014] 圖3為本發(fā)明的ubiquitous網(wǎng)絡(luò)和RS485網(wǎng)絡(luò)的連接示意圖。
[0015] 圖4為無線節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)送信和受信的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016] 本發(fā)明的包括地面主控中也1、地下監(jiān)控分站2、網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備、環(huán)境監(jiān)測設(shè)備和 人員監(jiān)控設(shè)備，地面主控中也1通過TCP^P網(wǎng)絡(luò)連接地下監(jiān)控分站2。地下監(jiān)控分站通過 ubiquitous網(wǎng)絡(luò)連接網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備，網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備通過ubiquitous網(wǎng)絡(luò)連接環(huán)境監(jiān)測設(shè) 備和人員監(jiān)控設(shè)備。
[0017] 網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備包括網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)3、集中器4、無線訪問sink節(jié)點(diǎn)5、無線終端節(jié)點(diǎn) 6,網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)3、集中器4、sink節(jié)點(diǎn)5W及無線終端節(jié)點(diǎn)6之間通過ubiquitous網(wǎng)絡(luò)連 接并建立通信，環(huán)境監(jiān)測設(shè)備包括地壓檢測傳感器7、溫度濕度傳感器8、設(shè)備開停傳感器 9、氣體監(jiān)測傳感器10、通風(fēng)風(fēng)速傳感器11，集中器4通過ubiquitous網(wǎng)絡(luò)與地壓檢測傳感 器7、溫度濕度傳感器8、設(shè)備開停傳感器9、氣體監(jiān)測傳感器10、通風(fēng)風(fēng)速傳感器11該些環(huán) 境監(jiān)測設(shè)備之間建立連接并進(jìn)行通信，人員監(jiān)控設(shè)備包括RFID標(biāo)簽12和RFID讀卡器13， RFID標(biāo)簽和RFID讀卡器之間通過無線通信建立連接，RFID讀卡器13通過ubiquitous網(wǎng) 絡(luò)連接集中器4并能夠通過集中器4與地下監(jiān)控分站2和地面主控中也1聯(lián)絡(luò)并接收和發(fā) 送信息，從而對RFID標(biāo)簽12進(jìn)行監(jiān)控，也即對地下礦山工作人員和物品進(jìn)行監(jiān)控，確保安 全。
[0018]ubiquitous網(wǎng)絡(luò)采用有線網(wǎng)絡(luò)和無線網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的綜合布線方式?；痠quitous 的本意是無論何時(shí)無論何地?zé)o論何人都能接入網(wǎng)絡(luò)的意思，ubiquitousnetwork framework是ubiquitous網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的開發(fā)平臺(tái)，包括ubiqiutousKernel(開源代碼），網(wǎng) 絡(luò)協(xié)議找，W及其他的周邊協(xié)議群。主要應(yīng)用在嵌入式設(shè)備開發(fā)。應(yīng)用領(lǐng)域包括網(wǎng)絡(luò)計(jì)算 環(huán)境（LTE，F(xiàn)emtoCell,Wimax，動(dòng)畫，內(nèi)容);家庭計(jì)算環(huán)境(智能家電，復(fù)合家電，P0S機(jī)，智 能空調(diào)）;終端設(shè)備計(jì)算環(huán)境(智能手機(jī)，功能手機(jī)，智能手持式設(shè)備）;汽車計(jì)算環(huán)境（電動(dòng)汽 車，汽車導(dǎo)航儀，汽車音響)。本申請附有自己的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議找代碼。該網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)應(yīng)用在嵌入 式開發(fā)，為嵌入式設(shè)備在有限的RAM/ROM容量，有限的CPU性能的網(wǎng)絡(luò)開發(fā)環(huán)境提供開發(fā)平 臺(tái)。在本發(fā)明中，中也控制主機(jī)和地下監(jiān)控分站采用TCP^P網(wǎng)絡(luò)通信，地下監(jiān)控分站和交 換機(jī)，交換機(jī)和集線器，交換機(jī)和無線訪問點(diǎn)，集線器和各個(gè)感知設(shè)備之間采用ubiquitous 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)通信，人員物品定位系統(tǒng)采用自有的RFID感知設(shè)備，ubiquitous網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)總體構(gòu) 成圖參見圖1。
[0019]ubiquitous網(wǎng)絡(luò)采用有線網(wǎng)絡(luò)通信配合無線網(wǎng)絡(luò)通信的方式進(jìn)行布線，有線網(wǎng)絡(luò) 采用RS485網(wǎng)絡(luò)，無線網(wǎng)絡(luò)通信采用無線終端節(jié)點(diǎn)和sink節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信。
[0020] 無線終端節(jié)點(diǎn)和sink節(jié)點(diǎn)之間的通信要通過中間節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)接和路由，無線節(jié)點(diǎn) 是使用電源供電的設(shè)備，為了延長設(shè)備的使用壽命，需要減少發(fā)送兀余報(bào)文來節(jié)省通信過 程的電力消耗。如下H個(gè)原則可W減少數(shù)據(jù)通信量： (1) 節(jié)點(diǎn)根據(jù)距離sink節(jié)點(diǎn)（有源網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)）的跳數(shù)分層，丟棄同層節(jié)點(diǎn)的消息； (2) 終端節(jié)點(diǎn)主動(dòng)發(fā)送的握手報(bào)文采用短報(bào)文； (3) 目的地址明確的數(shù)據(jù)報(bào)文采用長報(bào)文，避免長報(bào)文的多徑傳輸。
[0021] 無線節(jié)點(diǎn)注冊的通信過程如下： 1)無線節(jié)點(diǎn)初始狀態(tài)的節(jié)點(diǎn)跳數(shù)為OxFF，路由表為空。
[002引 2)節(jié)點(diǎn)向鄰居節(jié)點(diǎn)發(fā)送Negotiation握手報(bào)文，附加自己的跳數(shù)值OxFF。
[0023] 3)鄰居節(jié)點(diǎn)接收到握手報(bào)文后，比較握手報(bào)文內(nèi)的跳數(shù)和自己的跳數(shù)值，若小于 等于自己的跳數(shù)值，丟棄該報(bào)文，不做應(yīng)答。若大于自己的跳數(shù)值，發(fā)送應(yīng)答報(bào)文告訴自己 的跳數(shù)值。
[0024] 4)節(jié)點(diǎn)在超時(shí)時(shí)間段內(nèi)沒有接收到應(yīng)答報(bào)文(其他節(jié)點(diǎn)的跳數(shù)值為OxFF或該節(jié) 點(diǎn)處在信息孤島），退避一個(gè)時(shí)間段，然后重新發(fā)送Negotiation握手報(bào)文。返回步驟3。
[0025] 5)節(jié)點(diǎn)在超時(shí)時(shí)間段內(nèi)若接收到多個(gè)應(yīng)答報(bào)文，比較所有應(yīng)答報(bào)文的跳數(shù)值，選 擇其中最小跳數(shù)值加1作為自己的跳數(shù)值保存到RAM,同時(shí)把跳數(shù)值最小報(bào)文的地址保存 到自己的上向路由表中作為主上向路由地址；若跳數(shù)值最小報(bào)文有兩個(gè)