本发明公开了一种井下实时监控与人员定位系统，它包括智能头盔，智能头盔与信息控制平台无线连接，信息控制平台与地面监控平台无线连接；信息控制平台安装在井下巷道中，智能头盔由工作人员随身携带；解决了现有技术中井下安全巡视采用人工值班巡视存在的实时性差，而且容易造成漏巡和矿难发生后由于不能对井下人员进行实时定位，不清楚进行人员的具体位置导致救援滞后，救援难度大等技术问题。
1.一种井下实时监控与人员定位系统，它包括智能头盔，其特征在于：智能头盔与信息控制平台无线连接，信息控制平台与地面监控平台无线连接；信息控制平台安装在井下巷道中，智能头盔由工作人员随身携带；所述智能头盔包括主控制器，主控制器与RFID标签、针孔摄像头、信号接收器、人员健康数据采集模块、无线传输模块和语音通话模块导线连接；所述智能头盔采用矿灯进行供电；所述信息控制平台包括主机处理器，主机处理器与RFID阅读器、报警模块、无线收发模块、环境参数测量模块和固定摄像头单元连接；
所述主控制器：控制语音通话模块以及人员健康数据采集模块，将采集来的信号通过无线传送模块传递给信息控制平台；
所述RFID标签：RFID标签用于存储佩戴者的个人信息，RFID标签采用休眠唤醒工作方式，当收到RFID阅读器的唤醒指令时才被唤醒工作，并将佩戴者的位置信息发送给RFID阅读器；
所述针孔摄像头：采用500万像素的无线摄像头并且内置储存模块，安装在头盔前沿处，当信号接收器接收到来自信息控制平台的无线收发模块发送的控制信号时，打开针孔摄像头；利用矿灯来照明，实现视频录制功能；针孔摄像头将录制的视频自动储存在内存卡，利用McWiLL宽带无线通信技术，将信号发送至地面监控平台；
所述信号接收器：接收来自信息控制平台发送的信号，打开无线摄像头；
人员健康数据采集模块：设置在头盔主体两侧，用于实时监测井下作业人员的健康数据进而综合评估作业人员的健康状态，实时监测获得的健康参数，通过无线传送至信息控制平台，健康数据包括作业人员的脉搏、体温、步数、血压及行走距离；
无线传送模块：将采集来的健康数据发送至信息监控平台；
语音通话模块：用于通过井下无线网络与井上人员进行通话，采用3G、4G通话和wifi通话；
所述信息控制平台包括主机处理器，主机处理器与RFID阅读器、报警模块、无线收发模块、环境参数测量模块和固定摄像头单元连接；
所述RFID阅读器：当工作人员佩戴智能头盔经过阅读器覆盖范围时，RFID阅读器读取佩戴有智能头盔人员的RFID标签或者电子标签，将读取的信号发送至主机处理器，由主机处理器进行数据分析，采用RSSI定位算法对人员进行定位；并将接收到佩戴者的人员位置信息通过无线或光纤通信传送至地面监控平台；
固定摄像头单元包括固定摄像头与云台，安装在巷道中，用于监控工作人员的操作行为，当RFID阅读器接收到标签信息后，主机处理器打开固定摄像头和云台，当RFID阅读器接收不到标签信息后，关闭固定摄像头和云台，并将摄像头获取的视频信息连接到视频编码器进行视频压缩，并通过无线光纤将视频实时发送至地面监控平台；
所述无线收发模块利用矿用无线通信技术，接收智能头盔的人员信息，包括：工作人员的健康状态参数以及个人基本信息，行动轨迹；并用于激活智能头盔前沿的针孔摄像头；
环境参数测量模块包括：用于监测井下各个参数的情况，包括甲烷气体浓度检测单元、温湿度检测单元、粉尘浓度检测单元，将检测的数据通过无线或光纤通信传至地面监控平台；
在主机处理器中设有数据分析处理模块：采用RFID阅读器识别的信号激活RSSI定位算法并存储人员定位信息RSSI值；对无线收发模块从智能头盔上接收到的人员信息进行处理，处理结束后，将人员位置信息、环境监测信息、人员基本信息通过无线或光纤传送给地面监控平台；
所述报警模块：当环境参数超过设定上限值时，激活报警装置提醒井下工作人员；
绘制并显示整个巷道的电子地图，将人员以热点形式显示，地面监控平台事先将信息控制平台以及固定摄像头的位置存入电子地图；
将信息控制平台发送来的员工基本信息、人员定位信息以及环境监测信息进行可视化显示，显示图像具有放大、缩小、回放、鹰眼、全图显示可视化功能；
显示各摄像头的视频画面，监控工作人员的操作行为；并且将视频存储下来；
显示和存储由McWiLL宽带无线通信技术发送来的巷道工作人员佩戴的智能头盔上的摄像头视频；
报警分析和处置：视频发现人员有不安全行为，立即启动安全预警处置程序，激活井下报警装置；环境监测数据超出规定范围，除井下报警外，地面监控室进行降低指标的相关操作；
位置分布查询：采用在图形上选定区域或区域列表选择方式对该区域进行人员的位置分布查询，以图形热点方式或列表方式显示查询结果，并链接进一步显示查询对象的详细信息；
运动轨迹查询：使用计算机，输入个人信息查询某人在某个时段的运动轨迹，采用点击屏幕中图形热点来查询其运动轨迹；并在电子地图或三维场景中显示、回放和打印；
事后追溯查询：利用系统存储的定位和视频监控历史数据，在图形界面上调取视频录像对过去某个时段、某区域的人员操作的行为、运动轨迹信息进行追溯查询和回放，实现“事故后点名 ”功能。
2.根据权利要求1所述的一种井下实时监控与人员定位系统，其特征在于：针孔摄像头安装在头盔前沿处。
3.根据权利要求1所述的一种井下实时监控与人员定位系统，其特征在于：所述信息控制平台数量至少2个。
一种井下实时监控与人员定位系统
技术领域
[0001] 本发明属于井下安全控制技术，尤其涉及一种井下实时监控与人员定位系统。
背景技术
[0002] 矿井如煤矿、锌矿、金矿等各种矿内的安全一直以来都是令人头疼的问题，许多事故的发生并非是自然原因造成，而是井下工作人员违规操作导致，现有技术中对于井下人员的违规操作没法进行实时监控，只能通过值班人员人工巡视发现隐患问题，然后采用人工巡视实时性差，而且容易造成漏巡；在矿难发生后，由于不清楚井下人员的具体位置，导致救援滞后，救援难度大等问题。
发明内容
[0003] 本发明要解决的技术问题：提供一种井下实时监控与人员定位系统，以解决现有技术中井下安全巡视采用人工值班巡视存在的实时性差，而且容易造成漏巡和矿难发生后由于不能对井下人员进行实时定位，不清楚进行人员的具体位置导致救援滞后，救援难度大等技术问题。
[0004] 本发明技术方案：
[0005] 一种井下实时监控与人员定位系统，它包括智能头盔，智能头盔与信息控制平台无线连接，信息控制平台与地面监控平台无线连接；信息控制平台安装在井下巷道中，智能头盔由工作人员随身携带。
[0006] 所述智能头盔包括主控制器，主控制器与RFID标签、针孔摄像头、信号接收器、人员健康数据采集模块、无线传输模块和语音通话模块导线连接；所述智能头盔采用矿灯进行供电。
[0007] 针孔摄像头安装在头盔前沿处。
[0008] 所述信息控制平台包括主机处理器，主机处理器与RFID阅读器、报警模块、无线收发模块、环境参数测量模块和固定摄像头单元连接。
[0009] 所述信息控制平台数量至少2个。
[0010] 本发明有益效果：
[0011] 本发明利用视频与图像处理技术、传感器技术、射频识别技术和无线通信技术实现井下的人员操作行为监控以及实现人员安全定位；为了达到监控效果，本发明采用固定摄像头与可携带针孔摄像头相结合的方案，实现全方位、不同视角的监控记录，实现避免因操作不当造成的人身财产损害；除此之外，本发明还具备人员定位、环境监测、广播通话、人员健康诊断等功能，真正做到智能安全，解决了现有技术中井下安全巡视采用人工值班巡视存在的实时性差，而且容易造成漏巡和矿难发生后由于不能对井下人员进行实时定位，不清楚进行人员的具体位置导致救援滞后，救援难度大等技术问题。
[0012] 附图说明：
[0013] 图1为本发明整体结构示意图；
[0014] 图2为本发明智能头盔控制器件原理结构示意图；
[0015] 图3为本发明信息控制平台结构示意图。
[0016] 具体实施方式：
[0017] 一种井下实时监控与人员定位系统，它包括智能头盔，智能头盔与信息控制平台无线连接，信息控制平台与地面监控平台无线连接；信息控制平台安装在井下巷道中，智能头盔由工作人员随身携带。
[0018] 所述智能头盔包括主控制器，主控制器与RFID标签、针孔摄像头、信号接收器、人员健康数据采集模块、无线传输模块和语音通话模块导线连接；所述智能头盔采用矿灯进行供电。
[0019] 针孔摄像头安装在头盔前沿处。
[0020] 主控制器：控制语音通话模块以及人员健康数据采集模块，将采集来的信号通过无线传送模块传递给信息控制平台。
[0021] RFID标签：RFID标签用于存储佩戴者的个人信息，RFID标签采用休眠唤醒工作方式，当收到RFID阅读器的唤醒指令时才被唤醒工作，并将佩戴者的位置信息发送给RFID阅读器；
[0022] 针孔摄像头：本发明采用500万像素的无线摄像头并且内置储存模块，将其安装在头盔前沿处，当信号接收器接收到来自信息控制平台的无线收发模块发送的控制信号时，打开针孔摄像头。利用矿灯来照明，实现视频录制功能；本摄像头具备将录制的视频自动储存在内存卡的功能，因为采用无线摄像头，所以自身同时还可发出视频信号，利用McWiLL宽带无线通信技术，将信号发送至地面监控平台。因此，对视频数据采用了两种处理方式。
[0023] 信号接收器：接收来自信息控制平台发送的信号，打开无线摄像头。
[0024] 人员健康数据采集模块：设置在头盔主体两侧，用于实时监测井下作业人员的健康数据进而综合评估作业人员的健康状态，实时监测获得的健康参数，其值通过无线传送至信息控制平台，其中，健康数据包括作业人员的脉搏、体温、步数、血压及行走距离。
[0025] 无线传送模块：将采集来的健康数据发送至信息监控平台。
[0026] 语音通话模块：用于通过井下无线网络与井上人员进行通话，优选的三种方式为：3G、4G通话和wifi通话。
[0027] 所述信息控制平台包括主机处理器，主机处理器与RFID阅读器、报警模块、无线收发模块、环境参数测量模块和固定摄像头单元连接。
[0028] 所述信息控制平台数量至少2个。
[0029] RFID阅读器：当工作人员佩戴智能头盔经过阅读器覆盖范围时，RFID阅读器读取佩戴有智能头盔人员的RFID标签或者电子标签，将读取的信号发送至主机处理器，由主机处理器进行数据分析，采用RSSI定位算法对人员进行定位。并将接收到佩戴者的人员位置信息通过无线或光纤通信传送至地面监控平台。
[0030] 固定摄像头单元包括固定摄像头与云台，安装在巷道中，用于监控工作人员的操作行为。当RFID阅读器接收到标签信息后，主机处理器打开固定摄像头和云台，当RFID阅读器接收不到标签信息后，关闭固定摄像头和云台，并将摄像头获取的视频信息连接到视频编码器进行视频压缩，并通过无线光纤将视频实时发送至地面监控平台。
[0031] 无线收发模块：利用矿用无线通信技术，接收智能头盔的人员信息，包括：工作人员的健康状态参数以及其个人基本信息，行动轨迹；并用于激活智能头盔前沿的针孔摄像头。
[0032] 环境参数测量模块包括：用于监测井下各个参数的情况，包括甲烷气体浓度检测单元、温湿度检测单元、粉尘浓度检测单元，将检测的数据通过无线或光纤通信传至地面监控平台。
[0033] 在主机处理器中设有数据分析处理模块：采用RFID阅读器识别的信号激活定位算法（RSSI）并存储人员定位信息（RSSI值）；另外，对无线收发模块从智能头盔上接收到的人员信息进行处理，判断人员是否身体健康；并且对环境监测模块测得的数据进行分析，若结果符合报警条件则数据分析处理模块输出信号到报警模块。处理结束后，将人员位置信息、环境监测信息、人员基本信息通过无线或光纤传送给地面监控平台。
[0034] 报警模块：当环境参数超过设定上限值时，激活报警装置提醒井下工作人员。
[0035] 地面监控平台可以实现下述功能：
[0036] 绘制并显示整个巷道的电子地图，将人员以热点形式显示。地面监控平台事先将信息控制平台以及固定摄像头的位置存入电子地图。
[0037] 将信息控制平台发送来的员工基本信息（名字，编号，健康状况）、人员定位信息以及环境监测信息进行可视化显示，显示图像具有放大、缩小、回放、鹰眼、全图显示等可视化功能。
[0038] 显示各摄像头的视频画面，监控工作人员的操作行为。并且将视频存储下来。
[0039] 显示和存储由McWiLL宽带无线通信技术发送来的巷道工作人员佩戴的智能头盔上的摄像头视频。
[0040] 报警分析和处置：视频发现人员有不安全行为，立即启动安全预警处置程序，激活井下报警装置。另外，环境监测数据超出规定范围，除井下报警外，地面监控室可进行降低指标的相关操作，例如：瓦斯超标，可以加大通风力度。
[0041] 查询功能：
[0042] a )位置分布查询：采用在图形上选定区域或区域列表选择方式对该区域进行人员的位置分布查询，以图形热点方式或列表方式显示查询结果，并可链接进一步显示查询对象的详细信息，如人员名称、进入区域时间、停留时间等。
[0043] b）运动轨迹查询：使用计算机，输入个人信息查询某人在某个时段的运动轨迹，也可以采用点击屏幕中图形热点来查询其运动轨迹。并在电子地图或三维场景中显示、回放和打印。
[0044] c) 事后追溯查询：利用系统存储的定位和视频监控历史数据，在图形界面上迅速调取视频录像（包括固定摄像头视频和佩戴的针孔摄像头视频）可对过去某个时段、某些区域的人员操作的行为、运动轨迹等信息进行追溯查询和回放，实现“事故后点名 ”功能。
[0045] 定期删除各视频文件。
