基于矿用智能定位手环的煤矿工人健康大数据平台系统的制作方法

1.本发明属于矿用定位及健康管理技术领域，具体涉及一种基于矿用智能定位手环的煤矿工人健康大数据平台系统。

背景技术：

2.煤矿安全生产一直以来是需要重点关注的问题，煤矿工人健康状况是煤矿安全生产的重要组成部分，煤矿工人井下作业时，监管人员无法随时知晓煤矿工人的身体状况，煤矿工人在井下作业时不能及时的掌握周围环境和自身的身体状态，而煤矿工人的身体状况直接影响开采进度，遇到危险情况不能及时的逃离，并且煤矿工人媒体都要携带多种智能卡，很不方便。

3.现有的智能手环可对人体身体状况进行部分监控，并对人员进行定位，但煤矿井下的人员定位方式为一维或二维定位，与现有智能手环的定位方式不同，而且现有智能手环主要在地面使用，地面与煤矿井下通讯方式不同，因此现有智能手环无法直接在煤矿井下使用，无法对煤矿工人健康状况进行监控，无法在井下进行人员定位。

4.此为现有技术的不足，因此，针对现有技术中的上述缺陷，提供一种基于矿用智能定位手环的煤矿工人健康大数据平台系统，是非常有必要的。

技术实现要素：

5.针对现有技术的上述现有智能手环无法直接在煤矿井下使用，无法对煤矿工人健康状况进行监控，无法在井下进行人员定位的缺陷，本发明提供一种基于矿用智能定位手环的煤矿工人健康大数据平台系统，以解决上述技术问题。

6.本发明提供一种基于矿用智能定位手环的煤矿工人健康大数据平台系统，包括矿用智能定位手环、地面通信设备和井下通信设备；

7.地面通信设备包括总调度台和若干地面无线基站；

8.井下通信设备包括若干井下精确定位基站和若干井下无线基站；

9.矿用智能定位手环在地面及井下均采集煤矿工人身体健康数据以及运动信息数据；

10.矿用智能定位手环在地面通过定位卫星进行人员位置定位，而在井下通过uwb定位方式进行人员位置定位；

11.矿用智能定位手环将煤矿工人身体健康数据及人员位置定位信息，在地面通过地面无线基站上传到总调度平台，而在井下通过井下无线基站上传到总调度平台；

12.总调度平台对煤矿工人的身体健康数据进行统计分析，并在煤矿工人身体健康数据异常时，发出警报。

13.进一步地，地面通信设备还包括核心交换机、井口交换机以及若干地面交换机；

14.井下通信设备还包括井下交换机；

15.核心交换机与总调度平台连接，地面交换机与各地面无线基站连接；

16.井下交换机与各井下精确定位基站和各井下无线基站均连接；

17.核心交换机、井口交换机、各地面交换机以及各井下交换机形成万兆环网；

18.地面无线基站以及井下无线基站将矿用智能定位手环采集的煤矿工人身体健康数据及人员位置定位信息按照设定数据格式打包，再将打包后数据进行加密后发送到总调度平台。地面无线基站以及井下无线基站将矿工人身体健康数据及人员位置定位信息打包成json格式，将json格式数据中的关键数据如用户账号对应的密码使用加盐的双重md5加密方式发送到总调度平台，保证数据的安全。

19.进一步地，矿用智能定位手环包括健康数据采集单元、运动数据采集单元、智能定位识别卡、通信单元以及显示单元；

20.健康数据采集单元包括心率检测芯片和人体温度识别芯片；

21.心率检测芯片，用于采集佩戴矿用智能定位手环的煤矿工人的心率数据；

22.人体温度识别芯片，用于采集佩戴矿用智能定位手环的煤矿工人的体温数据；

23.运动状态数据采集单元包括陀螺仪和震动开关；

24.当震动开关触发启动时，通过陀螺仪识别煤矿工人的步伐采集步数；

25.智能定位识别卡在地面通过卫星进行人员位置定位，在井下连接精确定位基站，并通过uwb定位方式进行人员位置定位；

26.通信单元包括地面通信接口和井下通信接口；

27.通信单元，用于在地面连接地面无线基站，在井下连接井下无线基站，实现与总调度平台的通信；

28.显示单元包括显示屏幕；

29.显示单元，用于显示采集的煤矿工人身体健康数据及人员位置定位信息及总调度平台推送的信息。陀螺仪搭配震动开关配合实现步数的采集。

30.进一步地，总调度平台包括数据存储模块、数据统计分析模块、数据展示模块、数据库模块、数据查询模块、定位信息推送模块以及广播信息生成模块；

31.数据存储模块，用于接收矿用智能定位手环采集的煤矿工人身体健康数据、煤矿工人运动信息数据以及人员位置定位信息，并将各数据加密存储到数据库模块；

32.数据统计分析模块，用于将数据库模块的数据进行分类以及统计分析生成健康情况分析表，并在煤矿工人身体健康数据异常时，发出警报；

33.数据展示模块，用于以折线统计图的方式展示体温数据、心率数据、运动数据以及位置数据；

34.数据库模块，用于按照数据分类，存储用户表、体温数据表、心率数据表、运动数据表、位置数据表以及健康情况分析表；

35.数据查询模块，用于设置查询接口，根据查询条件在数据库模块的各表中查询所需体温数据、心率数据、运动数据以及位置数据；

36.定位信息推送模块，用于在煤矿出现紧急情况时，根据各煤矿工人的人员位置定位信息及矿井下地图为每个煤矿工人生成安全逃生路线，并通过矿用智能定位手环向对应煤矿工人推送；

37.广播信息生成模块，用于当某个煤矿工人遇险时，根据该煤矿工人的人员位置定位信息搜索距离该煤矿工人设定区域范围内容的同区域煤矿工人，向所有同区域煤矿工人

的矿用智能手环推送遇险煤矿工人的人员位置定位信息，启动紧急救援。总调度平台基于云服务器搭建，操作系统采用ubuntu17.04，后端采用django2.0以上版本搭建，便于连接mysql5.7上数据库；总调度平台通过模块方式实现存储、统计分析、展示以及查询功能。各煤矿工人可通过调度平台推送的广播信息解到周围其他煤矿工人状况以及执行调度任务，可实现一旦有人员遇险，周围人员可就近进行救援。

38.进一步地，数据统计分析模块包括数据分类单元、数据分析单元以及健康预警单元；

39.数据分类单元，用于按照体温数据、心率数据、运动数据以及位置数据进行分类；

40.数据分析单元，用于对煤矿工人的体温数据、心率数据以及运动数据进行综合分析，生成健康情况分析表，同时从数据库模块获取矿用智能定位手环原有健康大数据，并将健康情况分析表中数据健康大数据进行比对，判断煤矿工人健康状况是否异常；

41.健康预警单元，用于在煤矿工人健康状况异常时，进行健康风险评估，判断健康状况危险等级，生成对应等级的指导方案推送给煤矿工人；

42.当健康状况等级超过阈值时，获取煤矿工人位置数据，生成紧急呼救信息推送给监控人员。通过数据分析，对煤矿工人健康状况进评估，对于健康低风险的情形推送对应等级的指导方案给煤矿工人，对于高风险甚至已经发生危险的情形，需要推送给监控人员，并对煤矿工人根据位置数据进行搜救。

43.进一步地，数据展示模块包括：

44.体温数据展示单元，用于以折线统计图的方式展示每天体温数据，其中横轴为时间，纵轴为体温，并以小时为横轴单位，而以单位时间内最高体温为纵轴对应温度值；

45.心率数据展示单元，用于以折线统计图的方式展示每天心率数据，其中横轴为时间，纵轴为心率，并以小时为横轴单位，而以单位时间内平均心率为纵轴对应心率值；

46.运动数据展示单元，用于以折线统计图的方式展示每周运动数据，其中横轴为时间，纵轴为步数，并以天为横轴单位，而以单位时间内累积步数为纵轴对应步数值；

47.位置数据展示单元，用于以折线统计图的方式展示当前时间点及设定时间段的位置数据，并形成设定时间段内的历史轨迹以及人员热度分布图；所述位置数据为煤矿工人位置处的横纵坐标点。体温数据展示单元以每个煤矿工人每天的体温数据为一张图，数据库模块中保留最近15天的体温情况；心率数据展示单元以每个煤矿工人每天的心率数据为一张图，数据库模块中保留最近7天的心率情况；运动数据展示单元以每个煤矿工人每周的运动情况为一张图，数据库模块中保留最近一个月的运动情况；位置数据展示单元可实时展示煤矿工人的位置数据，并可进行历史轨迹回放。

48.进一步地，数据库模块，采用mysql5.7版本以上的连接池，包括10个子数据库；

49.数据库模块根据用户账号建立各表之间的关联，用户表中存储密码及用户账号字段，体温数据表中存储用户账号、时间及体温字段，心率数据表中存储用户账号、时间及心率字段，运动数据表中存储用户账号、时间以及步数字段，位置数据表中存储用户账号、时间以及位置数据字段，健康情况分析表中存储用户账号、时间以及生理指标字段，所述生理指标为体温、心率以及步数的综合数据。10个子数据库的连接处，减轻了数据库模块的压力。

50.进一步地，数据查询模块采用django2.0以上版本的web框架，连接数据库模块的

连接池；

51.数据查询模块包括用户登录单元、体温数据查询单元、心率数据查询单元、运动数据查询单元以及位置数据查询单元；

52.用户登录单元，用于获取用户登录的账号和密码，以用户登录的账号为主键从用户表中查询对应密码，并在两密码一致时，允许用户登录；

53.体温数据查询单元，用于用户登录后，根据用户的体温查询请求，以用户账号和时间为主键从体温数据表中查询对应体温数据；

54.心率数据查询单元，用于用户登录后，根据用户的心率查询请求，以用户账号和时间为主键从心率数据中查询对应心率数据；

55.运动数据查询单元，用于用户登录后，根据用户的运动数据查询请求，以用户账号和时间为主键从运动数据表中查询运动数据；

56.位置数据查询单元，用于用户登录后，根据用户的位置数据查询请求，以用户账号和时间为主键从位置数据表中查询位置数据。数据库查询模块各单元之间以用户账号建立关联，体温数据查询单元、心率数据查询单元、运动数据查询单元以及位置数据查询单元采用复合主键的方式提高了查询速度。

57.进一步地，地面通信设备还包括不间断电源；

58.不间断电源与核心交换机、井口交换机、各地面交换机以及各地面无线基站均连接；

59.井下通信设备包括矿用隔爆兼本安型不间断电源；

60.矿用隔爆兼本安型不间断电源与井下精确定位基站和井下无线基站均连接。不间断电源为地面通信设备进行供电，而矿用隔爆兼本安型不间断电源给井下通信设备供电。

61.进一步地，智能定位识别卡在地面通过gps或北斗卫星进行人员位置定位；

62.智能定位识别卡在井下向各井下精确定位基站发送数据信号，相邻井下精确定位基站对同一智能定位识别卡在发送的数据信号采用tof算法或toda算法计算出智能定位识别卡相对于井下精确定位基站的距离，进而得到煤矿工人在井下的位置数据；

63.智能定位识别卡定时检测地面卫星信号与井下精确定位基站信号的强度，当检测到地面卫星信号强度低于第一阈值，而井下精确定位基站信号高于第二阈值，判定煤矿工人由地面进入井下，先启动智能定位识别卡与井下精确定位基站的通信，再断开智能定位识别卡与卫星的通信；

64.当检测到井下精确定位基站信号低于第三阈值，而地面卫星信号强度高于第四阈值，判定煤矿工人由井下来到地面，先启动智能定位识别卡与卫星的通信，再断开智能定位识别卡与井下精确定位基站的通信。智能定位识别卡在地面与井下切换时，采用先连接后断开的方式进行定位，防止进入定位盲区，丢失位置数据，确保定位的准确性。智能定位识别卡在井下连接井下精度定位基站采用uwb的定位方式，通过三维定位计算煤矿工人的位置。

65.本发明的有益效果在于：

66.本发明提供的基于矿用智能定位手环的煤矿工人健康大数据平台系统，通过矿用智能定位手环采集煤矿工人的身体健康数据及人员位置定位信息提供给总调度台，并对煤矿工人的身体健康数据进行统计分析，及时发出身体健康数据异常的警报。

67.此外，本发明设计原理可靠，结构简单，具有非常广泛的应用前景。

68.由此可见，本发明与现有技术相比，具有突出的实质性特点和显著的进步，其实施的有益效果也是显而易见的。

附图说明

69.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

70.图1是本发明的基于矿用智能定位手环的煤矿工人健康大数据平台系统示意图。

71.图2是本发明的矿用智能定位手环的结构示意图。

72.图3是本发明的基于矿用智能定位手环的煤矿工人健康大数据平台系统的总调度台示意图。

73.图中，1-矿用智能定位手环；1.1-心率检测芯片；1.2-人体温度识别芯片；1.3-陀螺仪；1.4-震动开关；1.5-智能定位识别卡；1.6-地面通信接口；1.7-井下通信接口；1.8-显示屏幕；2-总调度平台；3-地面无线基站；4-井下精确定位基站；5-井下无线基站；6-定位卫星；7-核心交换机；8-井口交换机；9-地面交换机；10-井下交换机；11-数据存储模块；12-数据统计分析模块；12.1-数据分类单元；12.2-数据分析单元；12.3-健康预警单元；13-数据展示模块；13.1-体温数据展示单元；13.2-心率数据展示单元；13.3-运动数据展示单元；13.4-位置数据展示单元；14-数据库模块；15-数据查询模块；15.1-用户登录单元；15.2-体温数据查询单元；15.3-心率数据查询单元；15.4-运动数据查询单元；15.5-位置数据查询单元；16-定位信息推送模块；17-广播信息生成模块。

具体实施方式

74.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

75.下面对本发明中出现的关键术语进行解释。

76.uwb，是ultra wide band的简称，超宽带技术是一种无线载波通信技术，它不采用正弦载波，而是利用纳秒级的非正弦波窄脉冲传输数据；uwb技术具有系统复杂度低，发射信号功率谱密度低，对信道衰落不敏感，截获能力低，定位精度高等优点，尤其适用于室内等密集多径场所的高速无线接入。

77.tof，是time of flight的简称，飞行时间，即时差法，飞行时间测距的方法属于双向测距方法，主要利用信号在两个收发机之间的飞行时间来测量节点间的距离。

78.toda，是time difference of arrival的简称，是到达时差法，主要是通过比较多个传感器采集到同一目标信号的到达时间不同，来对目标进行定位。

79.实施例1：

80.如图1所示，本发明提供一种基于矿用智能定位手环的煤矿工人健康大数据平台

系统，包括矿用智能定位手环1、地面通信设备和井下通信设备；

81.地面通信设备包括总调度台2和若干地面无线基站3；

82.井下通信设备包括若干井下精确定位基站4和若干井下无线基站5；

83.矿用智能定位手环1在地面及井下均采集煤矿工人身体健康数据以及运动信息数据；

84.矿用智能定位手环1在地面通过定位卫星6进行人员位置定位，而在井下通过uwb定位方式进行人员位置定位；

85.矿用智能定位手环1将煤矿工人身体健康数据及人员位置定位信息，在地面通过地面无线基站3上传到总调度平台2，而在井下通过井下无线基站5上传到总调度平2台；

86.总调度平台2对煤矿工人的身体健康数据进行统计分析，并在煤矿工人身体健康数据异常时，发出警报；

87.地面通信设备还包括核心交换机7、井口交换机8以及若干地面交换机9；

88.井下通信设备还包括井下交换机10；

89.核心交换机7与总调度平台2连接，地面交换机9与各地面无线基站3连接；

90.井下交换机10与各井下精确定位基站4和各井下无线基站5均连接；

91.核心交换机7、井口交换机8、各地面交换机9以及各井下交换机10形成万兆环网；

92.地面无线基站3以及井下无线基站5将矿用智能定位手环1采集的煤矿工人身体健康数据及人员位置定位信息按照设定数据格式打包，再将打包后数据进行加密后发送到总调度平台2；

93.地面通信设备还包括不间断电源；

94.不间断电源与核心交换机7、井口交换机8、各地面交换机9以及各地面无线基站3均连接；

95.井下通信设备包括矿用隔爆兼本安型不间断电源；

96.矿用隔爆兼本安型不间断电源与井下精确定位基站4和井下无线基站5均连接；

97.如图2所示，矿用智能定位手环1包括健康数据采集单元、运动数据采集单元、智能定位识别卡1.5、通信单元及显示单元；

98.健康数据采集单元1包括心率检测芯片1.1和人体温度识别芯片1.2；

99.心率检测芯片1.1，用于采集佩戴矿用智能定位手环的煤矿工人的心率数据；

100.人体温度识别芯片1.2，用于采集佩戴矿用智能定位手环的煤矿工人的体温数据；

101.运动状态数据采集单元包括陀螺仪1.3和震动开关1.4；

102.当震动开关1.4触发启动时，通过陀螺仪1.3识别煤矿工人的步伐采集步数；

103.智能定位识别卡1.5在地面通过卫星进行人员位置定位，在井下连接井下精确定位基站4，并通过uwb定位方式进行人员位置定位；

104.通信单元包括地面通信接口1.6和井下通信接口1.7；

105.通信单元，用于在地面连接地面无线基站3，在井下连接井下无线基站5，实现与总调度平台1的通信；

106.显示单元包括显示屏幕1.8；

107.显示单元，用于显示采集的煤矿工人身体健康数据及人员位置定位信息及总调度平台2推送的信息。

108.上述实施例1中，智能定位识别卡1.5在地面通过gps或北斗卫星进行人员位置定位；

109.智能定位识别卡1.5在井下向各井下精确定位基站4发送数据信号，相邻井下精确定位基站4对同一智能定位识别卡1.5在发送的数据信号采用tof算法或toda算法计算出智能定位识别卡1.5相对于井下精确定位基站的距离，进而得到煤矿工人在井下的位置数据；

110.智能定位识别卡1.5定时检测地面卫星信号与井下精确定位基站信号的强度，当检测到地面卫星信号强度低于第一阈值，而井下精确定位基站信号高于第二阈值，判定煤矿工人由地面进入井下，先启动智能定位识别卡1与井下精确定位基站4的通信，再断开智能定位识别卡1与卫星6的通信；

111.当检测到井下精确定位基站信号低于第三阈值，而地面卫星信号强度高于第四阈值，判定煤矿工人由井下来到地面，先启动智能定位识别卡1与卫星6的通信，再断开智能定位识别卡1与井下精确定位基站4的通信。

112.实施例2：

113.如图3所示，与上述实施例1不同的是，总调度平台2包括数据存储模块11、数据统计分析模块12、数据展示模块13、数据库模块14、数据查询模块15、定位信息推送模块16以及广播信息生成模块17；

114.数据存储模块11，用于接收矿用智能定位手环1采集的煤矿工人身体健康数据、煤矿工人运动信息数据以及人员位置定位信息，并将各数据加密存储到数据库模块14；

115.数据统计分析模块12，用于将数据库模块14的数据进行分类以及统计分析生成健康情况分析表，并在煤矿工人身体健康数据异常时，发出警报；

116.数据展示模块13，用于以折线统计图的方式展示体温数据、心率数据、运动数据以及位置数据；

117.数据库模块14，用于按照数据分类，存储用户表、体温数据表、心率数据表、运动数据表、位置数据表以及健康情况分析表；

118.数据查询模块15，用于设置查询接口，根据查询条件在数据库模块的各表中查询所需体温数据、心率数据、运动数据以及位置数据；

119.定位信息推送模块16，用于在煤矿出现紧急情况时，根据各煤矿工人的人员位置定位信息及矿井下地图为每个煤矿工人生成安全逃生路线，并通过矿用智能定位手环向对应煤矿工人推送；

120.广播信息生成模块17，用于当某个煤矿工人遇险时，根据该煤矿工人的人员位置定位信息搜索距离该煤矿工人设定区域范围内的同区域煤矿工人，向所有同区域煤矿工人的矿用智能手环推送遇险煤矿工人的人员位置定位信息，启动紧急救援；

121.数据统计分析模块12包括数据分类单元12.1、数据分析单元12.2以及健康预警单元12.3；

122.数据分类单元12.1，用于按照体温数据、心率数据、运动数据以及位置数据进行分类；

123.数据分析单元12.2，用于对煤矿工人的体温数据、心率数据以及运动数据进行综合分析，生成健康情况分析表，同时从数据库模块获取矿用智能定位手环原有健康大数据，并将健康情况分析表中数据健康大数据进行比对，判断煤矿工人健康状况是否异常；

124.健康预警单元12.3，用于在煤矿工人健康状况异常时，进行健康风险评估，判断健康状况危险等级，生成对应等级的指导方案推送给煤矿工人；

125.当健康状况等级超过阈值时，获取煤矿工人位置数据，生成紧急呼救信息推送给监控人员；

126.数据展示模块13包括：

127.体温数据展示单元13.1，用于以折线统计图的方式展示每天体温数据，其中横轴为时间，纵轴为体温，并以小时为横轴单位，而以单位时间内最高体温为纵轴对应温度值；

128.心率数据展示单元13.2，用于以折线统计图的方式展示每天心率数据，其中横轴为时间，纵轴为心率，并以小时为横轴单位，而以单位时间内平均心率为纵轴对应心率值；

129.运动数据展示单元13.3，用于以折线统计图的方式展示每周运动数据，其中横轴为时间，纵轴为步数，并以天为横轴单位，而以单位时间内累积步数为纵轴对应步数值；

130.位置数据展示单元13.4，用于以折线统计图的方式展示当前时间点及设定时间段的位置数据，并形成设定时间段内的历史轨迹以及人员热度分布图；所述位置数据为煤矿工人位置处的横纵坐标点；

131.数据库模块14，采用mysql5.7版本以上的连接池，包括10个子数据库；

132.数据库模块14根据用户账号建立各表之间的关联，用户表中存储密码及用户账号字段，体温数据表中存储用户账号、时间及体温字段，心率数据表中存储用户账号、时间及心率字段，运动数据表中存储用户账号、时间以及步数字段，位置数据表中存储用户账号、时间以及位置数据字段，健康情况分析表中存储用户账号、时间以及生理指标字段，所述生理指标为体温、心率以及步数的综合数据；

133.数据查询模块15采用django2.0以上版本的web框架，连接数据库模块的连接池；

134.数据查询模块15包括用户登录单元15.1、体温数据查询单元15.2、心率数据查询单元15.3、运动数据查询单元15.4以及位置数据查询单元15.5；

135.用户登录单元15.1，用于获取用户登录的账号和密码，以用户登录的账号为主键从用户表中查询对应密码，并在两密码一致时，允许用户登录；

136.体温数据查询单元15.2，用于用户登录后，根据用户的体温查询请求，以用户账号和时间为主键从体温数据表中查询对应体温数据；

137.心率数据查询单元15.3，用于用户登录后，根据用户的心率查询请求，以用户账号和时间为主键从心率数据中查询对应心率数据；

138.运动数据查询单元15.4，用于用户登录后，根据用户的运动数据查询请求，以用户账号和时间为主键从运动数据表中查询运动数据；

139.位置数据查询单元15.5，用于用户登录后，根据用户的位置数据查询请求，以用户账号和时间为主键从位置数据表中查询位置数据。

140.尽管通过参考附图并结合优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。技术特征：

1.一种基于矿用智能定位手环的煤矿工人健康大数据平台系统，其特征在于，包括矿用智能定位手环、地面通信设备和井下通信设备；地面通信设备包括总调度台和若干地面无线基站；井下通信设备包括若干井下精确定位基站和若干井下无线基站；矿用智能定位手环在地面及井下均采集煤矿工人身体健康数据以及运动信息数据；矿用智能定位手环在地面通过定位卫星进行人员位置定位，而在井下通过uwb定位方式进行人员位置定位；矿用智能定位手环将煤矿工人身体健康数据及人员位置定位信息，在地面通过地面无线基站上传到总调度平台，而在井下通过井下无线基站上传到总调度平台；总调度平台对煤矿工人的身体健康数据进行统计分析，并在煤矿工人身体健康数据异常时，发出警报。2.如权利要求1所述的基于矿用智能定位手环的煤矿工人健康大数据平台系统，其特征在于，地面通信设备还包括核心交换机、井口交换机以及若干地面交换机；井下通信设备还包括井下交换机；核心交换机与总调度平台连接，地面交换机与各地面无线基站连接；井下交换机与各井下精确定位基站和各井下无线基站均连接；核心交换机、井口交换机、各地面交换机以及各井下交换机形成万兆环网；地面无线基站以及井下无线基站将矿用智能定位手环采集的煤矿工人身体健康数据及人员位置定位信息按照设定数据格式打包，再将打包后数据进行加密后发送到总调度平台。3.如权利要求2所述的基于矿用智能定位手环的煤矿工人健康大数据平台系统，其特征在于，矿用智能定位手环包括健康数据采集单元、运动数据采集单元、智能定位识别卡、通信单元以及显示单元；健康数据采集单元包括心率检测芯片和人体温度识别芯片；心率检测芯片，用于采集佩戴矿用智能定位手环的煤矿工人的心率数据；人体温度识别芯片，用于采集佩戴矿用智能定位手环的煤矿工人的体温数据；运动状态数据采集单元包括陀螺仪和震动开关；当震动开关触发启动时，通过陀螺仪识别煤矿工人的步伐采集步数；智能定位识别卡在地面通过卫星进行人员位置定位，在井下连接井下精确定位基站，并通过uwb定位方式进行人员位置定位；通信单元包括地面通信接口和井下通信接口；通信单元，用于在地面连接地面无线基站，在井下连接井下无线基站，实现与总调度平台的通信；显示单元包括显示屏幕；显示单元，用于显示采集的煤矿工人身体健康数据及人员位置定位信息及总调度平台推送的信息。4.如权利要求3所述的基于矿用智能定位手环的煤矿工人健康大数据平台系统，其特征在于，总调度平台包括数据存储模块、数据统计分析模块、数据展示模块、数据库模块、数据查询模块、定位信息推送模块以及广播信息生成模块；

数据存储模块，用于接收矿用智能定位手环采集的煤矿工人身体健康数据、煤矿工人运动信息数据以及人员位置定位信息，并将各数据加密存储到数据库模块；数据统计分析模块，用于将数据库模块的数据进行分类以及统计分析生成健康情况分析表，并在煤矿工人身体健康数据异常时，发出警报；数据展示模块，用于以折线统计图的方式展示体温数据、心率数据、运动数据以及位置数据；数据库模块，用于按照数据分类，存储用户表、体温数据表、心率数据表、运动数据表、位置数据表以及健康情况分析表；数据查询模块，用于设置查询接口，根据查询条件在数据库模块的各表中查询所需体温数据、心率数据、运动数据以及位置数据；定位信息推送模块，用于在煤矿出现紧急情况时，根据各煤矿工人的人员位置定位信息及矿井下地图为每个煤矿工人生成安全逃生路线，并通过矿用智能定位手环向对应煤矿工人推送；广播信息生成模块，用于当某个煤矿工人遇险时，根据该煤矿工人的人员位置定位信息搜索距离该煤矿工人设定区域范围内的同区域煤矿工人，向所有同区域煤矿工人的矿用智能手环推送遇险煤矿工人的人员位置定位信息，启动紧急救援。5.如权利要求4所述的基于矿用智能定位手环的煤矿工人健康大数据平台系统，其特征在于，数据统计分析模块包括数据分类单元、数据分析单元以及健康预警单元；数据分类单元，用于按照体温数据、心率数据、运动数据以及位置数据进行分类；数据分析单元，用于对煤矿工人的体温数据、心率数据以及运动数据进行综合分析，生成健康情况分析表，同时从数据库模块获取矿用智能定位手环原有健康大数据，并将健康情况分析表中数据健康大数据进行比对，判断煤矿工人健康状况是否异常；健康预警单元，用于在煤矿工人健康状况异常时，进行健康风险评估，判断健康状况危险等级，生成对应等级的指导方案推送给煤矿工人；当健康状况等级超过阈值时，获取煤矿工人位置数据，生成紧急呼救信息推送给监控人员。6.如权利要求5所述的基于矿用智能定位手环的煤矿工人健康大数据平台系统，其特征在于，数据展示模块包括：体温数据展示单元，用于以折线统计图的方式展示每天体温数据，其中横轴为时间，纵轴为体温，并以小时为横轴单位，而以单位时间内最高体温为纵轴对应温度值；心率数据展示单元，用于以折线统计图的方式展示每天心率数据，其中横轴为时间，纵轴为心率，并以小时为横轴单位，而以单位时间内平均心率为纵轴对应心率值；运动数据展示单元，用于以折线统计图的方式展示每周运动数据，其中横轴为时间，纵轴为步数，并以天为横轴单位，而以单位时间内累积步数为纵轴对应步数值；位置数据展示单元，用于以折线统计图的方式展示当前时间点及设定时间段的位置数据，并形成设定时间段内的历史轨迹以及人员热度分布图；所述位置数据为煤矿工人位置处的横纵坐标点。7.如权利要求6所述的基于矿用智能定位手环的煤矿工人健康大数据平台系统，其特征在于，数据库模块，采用mysql5.7版本以上的连接池，包括10个子数据库；

数据库模块根据用户账号建立各表之间的关联，用户表中存储密码及用户账号字段，体温数据表中存储用户账号、时间及体温字段，心率数据表中存储用户账号、时间及心率字段，运动数据表中存储用户账号、时间以及步数字段，位置数据表中存储用户账号、时间以及位置数据字段，健康情况分析表中存储用户账号、时间以及生理指标字段，所述生理指标为体温、心率以及步数的综合数据。8.如权利要求7所述的基于矿用智能定位手环的煤矿工人健康大数据平台系统，其特征在于，数据查询模块采用d j ango2.0以上版本的web框架，连接数据库模块的连接池；数据查询模块包括用户登录单元、体温数据查询单元、心率数据查询单元、运动数据查询单元以及位置数据查询单元；用户登录单元，用于获取用户登录的账号和密码，以用户登录的账号为主键从用户表中查询对应密码，并在两密码一致时，允许用户登录；体温数据查询单元，用于用户登录后，根据用户的体温查询请求，以用户账号和时间为主键从体温数据表中查询对应体温数据；心率数据查询单元，用于用户登录后，根据用户的心率查询请求，以用户账号和时间为主键从心率数据中查询对应心率数据；运动数据查询单元，用于用户登录后，根据用户的运动数据查询请求，以用户账号和时间为主键从运动数据表中查询运动数据；位置数据查询单元，用于用户登录后，根据用户的位置数据查询请求，以用户账号和时间为主键从位置数据表中查询位置数据。9.如权利要求2所述的基于矿用智能定位手环的煤矿工人健康大数据平台系统，其特征在于，地面通信设备还包括不间断电源；不间断电源与核心交换机、井口交换机、各地面交换机以及各地面无线基站均连接；井下通信设备包括矿用隔爆兼本安型不间断电源；矿用隔爆兼本安型不间断电源与井下精确定位基站和井下无线基站均连接。10.如权利要求3所述的基于矿用智能定位手环的煤矿工人健康大数据平台系统，其特征在于，智能定位识别卡在地面通过gps或北斗卫星进行人员位置定位；智能定位识别卡在井下向各井下精确定位基站发送数据信号，相邻井下精确定位基站对同一智能定位识别卡在发送的数据信号采用tof算法或toda算法计算出智能定位识别卡相对于井下精确定位基站的距离，进而得到煤矿工人在井下的位置数据；智能定位识别卡定时检测地面卫星信号与井下精确定位基站信号的强度，当检测到地面卫星信号强度低于第一阈值，而井下精确定位基站信号高于第二阈值，判定煤矿工人由地面进入井下，先启动智能定位识别卡与井下精确定位基站的通信，再断开智能定位识别卡与卫星的通信；当检测到井下精确定位基站信号低于第三阈值，而地面卫星信号强度高于第四阈值，判定煤矿工人由井下来到地面，先启动智能定位识别卡与卫星的通信，再断开智能定位识别卡与井下精确定位基站的通信。

技术总结

本发明提供一种基于矿用智能定位手环的煤矿工人健康大数据平台系统，属于矿用定位及健康管理技术领域，包括矿用智能定位手环、地面通信设备和井下通信设备；地面通信设备包括总调度台和若干地面无线基站；井下通信设备包括若干井下精确定位基站和若干井下无线基站；矿用智能定位手环在地面及井下均采集煤矿工人身体健康数据以及运动信息数据；矿用智能定位手环在地面通过卫星方式进行人员位置定位，而在井下通过UWB定位方式进行人员位置定位。本发明通过矿用智能定位手环采集煤矿工人的身体健康数据及人员位置定位信息提供给总调度台，并对煤矿工人的身体健康数据进行统计分析，及时发出身体健康数据异常的警报。及时发出身体健康数据异常的警报。及时发出身体健康数据异常的警报。

技术研发人员：张存磊 张鹏 程学珍 张海龙 魏虹蕾 董晓玲

受保护的技术使用者：山东蓝锘电子科技有限公司

技术研发日：2022.03.17

技术公布日：2022/6/30