矿用人员管理及环境参数移动监测系统

技术领域

本发明涉及矿用监测技术领域，具体是矿用人员管理及环境参数移动监测系统。

背景技术

矿用移动监测是指在矿山中使用移动监测设备对各项参数和情况进行实时监测和记录，这种移动监测可以提供更全面、精确的数据，帮助管理人员实时了解矿山开采的运行状态，并采取相应的措施，这些移动监测设备可以与中央监控系统或控制中心相连，实现数据的集中管理和分析，通过矿用移动监测，管理人员可以更好地了解工作环境、维护工作人员的安全和健康，并及时采取措施保障矿山开采的正常运行；

在现有技术中，往往将不同的环境监测单元放到一个移动监测设备中，这种方式一方面会造成移动监测设备的不便携带，另一方面多个环境监测单元之间也会互相造成影响，且现有技术中，对于矿下人员的定位大多采用一次定位的方法，这种方法经常出现定位不准的情况，针对现有技术的不足，本发明提供了矿用人员管理及环境参数移动监测系统。

发明内容

本发明的目的在于提供矿用人员管理及环境参数移动监测系统，以解决上述问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：矿用人员管理及环境参数移动监测系统，包括矿上管理端，矿上管理端通信连接有若干个矿下监测端，矿下监测端之间互相通信连接；

所述矿下监测端内设置有矿下定位模块和环境监测模块，矿下定位模块用于在矿下人员之间进行双向定位以获得相应的双向定位数据，环境监测模块内设置有一个或多个环境监测单元，通过环境监测单元获得矿下的环境参数数据；

所述矿上管理端内设置有矿上定位模块和数据可视模块，矿上定位模块用于对矿下人员进行单向定位以获得相应的单向定位数据，根据单向定位数据和双向定位数据获得综合定位数据，数据可视模块用于利用GIS技术构建矿下的三维可视地图，并将综合定位数据和环境参数数据上传至三维可视地图进行同步。

优选的，所述矿下定位模块在矿下人员之间进行双向定位以获得相应的双向定位数据的过程包括：

设置第一射频读写单元和射频标签单元，通过第一射频读写单元发射射频信号以激活射频标签单元，并对射频标签单元在激活后所发射的响应信号进行接收并解码以获得唯一标识码，根据所接收的信号强度和时间延迟获得各个矿下监测端的第一位置信息，进而获得各个矿下监测端之间的第一实时距离，双向定位数据包括第一位置信息和第一实时距离。

优选的，所述矿下定位模块还包括设置安全距离，当矿下人员超出安全距离时发出距离警报，其过程包括：

根据所获得的第一实时距离获得矿下人员的工作距离，设置安全距离，将工作距离与安全距离进行比较，根据比较结果判断矿下人员是否超出安全距离，并生成相应的距离警报信号，控制矿下人员的矿下监测端发出距离警报语音，双向定位数据还包括工作距离，并将双向定位数据和距离警报信号发送至矿上管理端。

优选的，所述环境监测模块设置环境监测单元，通过环境监测单元获得矿下的环境参数数据的过程包括：

将同一批次进入矿下的矿下人员编为一个矿下工作组，将同一矿下工作组内的矿下监测端进行通信连接，获得矿下监测端数量，根据不同的环境参数获得相应的环境监测单元以及环境监测单元种类；

将矿下监测端数量与环境监测单元种类进行比较，根据比较结果在各个环境监测模块内选择设置一个或多个环境监测单元，所设置的环境监测单元的种类能够监测所有环境参数，且所设置的环境监测单元的总数最低，通过环境监测单元对矿下的环境参数进行监测以获得相应的环境参数数据。

优选的，所述环境监测模块还包括设置环境参数阈值，当环境参数数据高于环境参数阈值时发出环境参数警报，其过程包括：

为不同的环境参数设置相应的环境参数阈值，将环境参数数据与其相应的环境参数阈值进行比较，根据比较结果判断环境参数数据是否高于环境参数阈值，并生成相应的环境警报信号，控制矿下工作组的矿下监测端发出环境警报语音，并将环境参数数据和环境警报信号发送至矿上管理端。

优选的，所述矿上定位模块对矿下人员进行单向定位以获得相应的单向定位数据的过程包括：

设置第二射频读写单元，通过第二射频读写单元向矿下监测端发射射频信号以激活射频标签单元，并对射频标签单元在激活后所发射的响应信号进行接收并解码以获得唯一标识码，根据所接收的信号强度和时间延迟获得各个矿下监测端的第二位置信息，进而获得各个矿下监测端与矿上管理端的第二实时距离，单向定位数据包括第二实时距离和第二位置信息。

优选的，所述矿上定位模块根据单向定位数据和双向定位数据获得综合定位数据的过程包括：

设置数据综合单元，通过数据综合单元将单向定位数据和双向定位数据转换为矢量形式并进行矢量叠加以获得相应的叠加矢量，根据叠加矢量获得综合位置信息和综合实时距离，综合定位数据包括综合位置信息和综合实时距离。

优选的，所述数据可视模块构建矿下的三维可视地图，将综合定位数据和环境参数数据上传至三维可视地图进行同步的过程包括：

通过数据可视模块获得矿下信息，利用GIS技术基于矿下信息构建矿下的三维可视地图，并将所获得的综合定位数据和环境参数数据上传至所构建的三维可视地图进行同步，通过矿上管理端对所构建的三维可视地图进行查看。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、通过将不同的环境监测单元分散设置于多个矿下监测端，极大的提高了矿下监测端的便携性，避免了因为多个环境监测单元设置于一个矿下监测端而导致环境监测不准确的情况发生，通过将矿下人员编入矿下工作组，并对每位矿下人员的工作距离进行监测，能够保证所有矿下人员同时处于安全距离内以及环境监测的有效性；

2、通过矿上管理端对各个矿下监测端进行定位以获得单向定位数据，通过各个矿下监测端互相进行定位以获得双向定位数据，通过将单向定位数据和双向定位数据进行综合以获得综合定位数据，改变了以往仅仅进行一次定位所造成的定位不准的问题，进行两次定位则明显提高了对矿下人员定位的准确性。

附图说明

图1为本发明的原理图。

具体实施方式

如图1所示，矿用人员管理及环境参数移动监测系统，包括矿上管理端，矿上管理端通信连接有若干个矿下监测端，矿下监测端之间互相通信连接；

所述矿下监测端内设置有矿下定位模块和环境监测模块，矿下定位模块用于在矿下人员之间进行双向定位以获得相应的双向定位数据，环境监测模块内设置有一个或多个环境监测单元，通过环境监测单元获得矿下的环境参数数据；

所述矿上管理端内设置有矿上定位模块和数据可视模块，矿上定位模块用于对矿下人员进行单向定位以获得相应的单向定位数据，根据单向定位数据和双向定位数据获得综合定位数据，数据可视模块用于利用GIS技术构建矿下的三维可视地图，并将综合定位数据和环境参数数据上传至三维可视地图进行同步。

需要进一步说明的是，在具体实施过程中，所述矿下定位模块在矿下人员之间进行双向定位以获得相应的双向定位数据的过程包括：

在每个矿下监测端的矿下定位模块内设置一个第一射频读写单元和一个射频标签单元，通过第一射频读写单元向周围发射一束射频信号以激活附近的射频标签单元，射频标签单元在被激活后，将向该第一射频读写单元发送一束包含唯一标识码的响应信号，通过第一射频读写单元对响应信号进行接收并解码以获得相应的唯一标识码，根据所接收的信号强度和时间延迟获得各个射频标签单元的第一位置信息，进而获得各个射频标签单元与该第一射频读写单元的第一实时距离；

以此类推，采取同样的方法获得各个矿下监测端的第一位置信息以及不同矿下监测端之间的第一实时距离，双向定位数据包括所获得的第一位置信息和第一实时距离，不同矿下监测端的第一射频读写单元发射射频信号的时间也不同，对矿下监测端进行编号并排序，当上一个第一射频读写单元发射完射频信号并接收到相应的响应信号后，下一个第一射频读写单元才会发射射频信号。

需要进一步说明的是，在具体实施过程中，矿下定位模块还包括设置安全距离，当矿下人员超出安全距离时发出距离警报，其过程包括：

以某一矿下人员的矿下监测端为例，获得该矿下监测端与其他矿下监测端的第一实时距离，将其中数值最大的第一实时距离标记为该矿下人员的工作距离，并将所获得的工作距离标记为g；

设置安全距离g

以此类推，采取同样的方法分别获得其他矿下人员的工作距离，并判断其是否超出安全距离，若超出，则生成相应的距离警报信号，双向定位数据包括所获得的工作距离，并将双向定位数据和距离警报信号发送至矿上管理端。

需要进一步说明的是，在具体实施过程中，所述环境监测模块设置环境监测单元，通过环境监测单元获得矿下的环境参数数据的过程包括：

将同一批次进入矿下进行工作的矿下人员编为一个矿下工作组，并将同一矿下工作组内矿下人员的矿下监测端进行通信连接，以某一矿下工作组为例，获得该矿下工作组内的矿下监测端数量，并将所获得的矿下监测端数量标记为D

根据矿下的实际需要确定需要监测的环境参数，例如：温度、湿度、照明度、噪音度、氧气浓度、粉尘浓度、可燃气体浓度、有害气体浓度等，根据不同的环境参数获得与其相应的环境监测单元，例如：温度监测单元、湿度监测单元、照明监测单元、噪音监测单元等，获得矿下的环境监测单元种类，并将所获得的环境监测单元种类标记为D

将矿下监测端数量与环境监测单元种类进行比较，根据比较结果在各个矿下监测端的环境监测模块内设置一个或多个环境监测单元，若D

通过各个矿下监测端内所有的环境监测单元对矿下所有的环境参数进行监测以获得相应的环境参数数据，以温度为例，通过所设置的温度监测单元对矿下的温度进行监测以获得相应的温度值，并将所获得的温度值标记为w。

需要进一步说明的是，在具体实施过程中，所述环境监测模块还包括设置环境参数阈值，当环境参数数据高于环境参数阈值时发出环境参数警报，其过程包括：

为不同的环境参数设置与其相应的环境参数阈值，例如：温度阈值、湿度阈值、照明阈值、噪音阈值等，同样的以温度为例，将所设置的温度阈值标记为w

将所获得的温度值与所设置的温度阈值进行比较，根据比较结果判断温度值是否高于温度阈值，若w≤w

以此类推，采取同样的方法分别判断其他环境参数数据是否高于环境参数阈值，若高于，则生成相应的环境警报信号，例如：湿度警报信号、照明警报信号等，并将环境参数数据和环境警报信号发送至矿上管理端。

需要进一步说明的是，在具体实施过程中，所述矿上定位模块对矿下人员进行单向定位以获得相应的单向定位数据的过程包括：

在矿上定位模块内设置一个第二射频读写单元，通过第二射频读写单元向矿下监测端发射一束射频信号以激活其中的射频标签单元，射频标签单元在被激活后，将向该第二射频读写单元发送一束包含唯一标识码的响应信号，通过第二射频读写单元对响应信号进行接收并解码以获得相应的唯一标识码，根据所接收的信号强度和时间延迟获得各个射频标签单元的第二位置信息，进而获得各个射频标签单元与该第二射频读写单元的第二实时距离；

以此为基础，获得矿上管理端与各个矿下监测端之间的第二实时距离以及各个矿下监测端的第二位置信息，单向定位数据包括所获得的第二实时距离和第二位置信息，矿上管理端的第二射频读写单元发射射频信号的时间与矿下监测端的不同，当矿下监测端的第一射频读写单元发射完射频信号并接收到相应的响应信号后，矿上管理端的第二射频读写单元才会发射射频信号。

需要进一步说明的是，在具体实施过程中，所述矿上定位模块根据单向定位数据和双向定位数据获得综合定位数据的过程包括：

设置数据综合单元，通过数据综合单元将任一矿下监测端的位置信息作为矢量叠加的基准点，将所获得的单向定位数据和双向定位数据均转换为相应的矢量形式，其中，矢量的起点为基准点，矢量的终点为位置信息，对同一矿下监测端的矢量进行矢量叠加以获得相应的叠加矢量，将叠加矢量的终点作为该矿下监测端的综合位置信息，进而获得各个矿下监测端的综合实时距离，综合定位数据包括所获得的综合位置信息和综合实时距离。

需要进一步说明的是，在具体实施过程中，所述数据可视模块构建矿下的三维可视地图，将综合定位数据和环境参数数据上传至三维可视地图进行同步的过程包括：

通过数据可视模块对矿下信息进行采集，矿下信息包括但不限于洞穴和隧道的形状、大小、位置，地下的高程变化和地形特征，地下岩层和矿产资源的分布，矿下设备的位置、姿态、运动轨迹，管道的位置、连接关系和属性信息；

利用GIS技术基于所采集的矿下信息构建矿下的三维可视地图，并将所获得的综合定位数据和环境参数数据上传至所构建的三维可视地图进行同步，通过矿上管理端对所构建的三维可视地图进行查看。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方法而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方法进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方法的精神和范围。