專利名稱：礦井安全信息協(xié)同感知與災害實時預警系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種預警系統(tǒng)，具體是指一種能夠提供礦井安全信息監(jiān)控及災害預防控制的預警系統(tǒng)。
背景技術：
我國煤炭資源豐富且煤炭是我國主要能源，目前在我國能源生產(chǎn)和消費中，煤炭約占73%。由于我國煤炭儲存條件復雜，煤礦自動化水平低，井下用人多，生產(chǎn)安全監(jiān)控系統(tǒng)采用的技術比較落后，功能單一，再加上管理等因素，使得生產(chǎn)成本高，安全形勢不容樂觀。全國煤礦事故死亡人數(shù)居高不下，百萬噸死亡率大大高于世界主要產(chǎn)煤國家平均水平，嚴重影響了煤炭工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展和社會的穩(wěn)定。隨著國家對礦山安全的重視程度不斷加強，礦山企業(yè)在各種安全、生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)方面的投入逐年加大，煤礦安全避險“六大系統(tǒng)”的建設對保證礦山的安全和正常生產(chǎn)起到了重要作用?！傲笙到y(tǒng)”中監(jiān)測監(jiān)控、人員定位、緊急避險、壓風自救、供水施救和通信聯(lián)絡系統(tǒng)就是為了完成煤礦井下環(huán)境、設備、人員狀態(tài)信息實時在線監(jiān)測，實現(xiàn)異常信息報警和應急救援。雖然國家對六大系統(tǒng)建設頒布了相關規(guī)定，但是在實際操作中，緊急避險系統(tǒng)目前的建設情況是相對獨立的，并沒有與監(jiān)測監(jiān)控、人員定位、壓風自救等現(xiàn)有安防系統(tǒng)相結合。各個子系統(tǒng)之間存在網(wǎng)絡結構、數(shù)據(jù)類型的異構性，同時，現(xiàn)有的安全生產(chǎn)監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)，由于生產(chǎn)廠商和系統(tǒng)建設時期不同，各個系統(tǒng)之間沒有統(tǒng)一的通信協(xié)議和接入技術，系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)結構差異很大，呈現(xiàn)多源性和異構性。礦山生產(chǎn)活動又是始終處于一種隨時間動態(tài)變化的復雜系統(tǒng)之中，所以反映其實際狀態(tài)的各種數(shù)據(jù)，如果得不到有效集成，就只能形成彼此隔離的“信息孤島”。物聯(lián)網(wǎng)概念的問世，打破了之前的傳統(tǒng)思維。過去的思路一直是將物理基礎設施和信息基礎設施分開，而物聯(lián)網(wǎng)是集計算、通信、感知和控制為一體的復雜系統(tǒng)，其目的是使信息世界與物理世界緊密融合，實現(xiàn)對物理世界的高效實時、分布協(xié)同、安全可靠地感知和控制。針對煤礦安全生產(chǎn)而言，如果充分利用物聯(lián)網(wǎng)，將有毒氣體檢測傳感器、電纜、電氣機械設備等單元與控制網(wǎng)絡整合為統(tǒng)一的安全預警基礎設施，同時基于物聯(lián)網(wǎng)對煤礦復雜環(huán)境下生產(chǎn)系統(tǒng)內(nèi)的人員、機器、設備和基礎設施實施更加實時有效的協(xié)同管理和控制，提高集成信息的價值，利用動態(tài)感知技術，提高煤礦安全信息的感知能力，是亟待解決的技術問題。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術存在的問題與不足，本發(fā)明所要解決的技術問題是針對目前煤礦監(jiān)控子系統(tǒng)的獨立性、數(shù)據(jù)的多源性、異構性，從提高煤礦安全信息的時實性、完整性和準確性出發(fā)，利用北斗衛(wèi)星為傳輸核心的北斗衛(wèi)星無線通信單元構建礦井安全信息協(xié)同感知與災害實時預警系統(tǒng)，使得礦山物聯(lián)網(wǎng)信息系統(tǒng)中的多源異構信息相互融合，實現(xiàn)實時監(jiān)控、網(wǎng)絡傳輸、動態(tài)識別及反饋控制技術的統(tǒng)一，有效提高礦山安全控制策略的動態(tài)可靠性。為解決上述技術問題，本發(fā)明所采取的技術方案是，礦井安全信息協(xié)同感知與災害實時預警系統(tǒng)，它包括信息中心監(jiān)控平臺，信息中心監(jiān)控平臺連接北斗衛(wèi)星無線通信單元，北斗衛(wèi)星無線通信單元連接井下光纖環(huán)網(wǎng)通信單元，井下光纖環(huán)網(wǎng)通信單元連接底層無線網(wǎng)絡通信單元，底層無線網(wǎng)絡通信單元連接井下多元異構信息采集控制單元，井下多元異構信息采集控制單元連接基礎信息單元。上述的礦井安全信息協(xié)同感知與災害實時預警系統(tǒng)，其信息中心監(jiān)控平臺與北斗衛(wèi)星無線通信單元雙向通信連接。上述的礦井安全信息協(xié)同感知與災害實時 預警系統(tǒng)，其北斗衛(wèi)星無線通信單元與井下光纖環(huán)網(wǎng)通信單元雙向通信連接。上述的礦井安全信息協(xié)同感知與災害實時預警系統(tǒng)，其井下光纖環(huán)網(wǎng)通信單元與底層無線網(wǎng)絡通信單元雙向通信連接。上述的礦井安全信息協(xié)同感知與災害實時預警系統(tǒng)，其底層無線網(wǎng)絡通信單元與井下多元異構信息采集控制單元雙向通信連接。上述的礦井安全信息協(xié)同感知與災害實時預警系統(tǒng)，其井下多元異構信息采集控制單元與基礎信息單元雙向通信連接。上述的礦井安全信息協(xié)同感知與災害實時預警系統(tǒng)，其雙向通信連接為信息采集接收與控制命令發(fā)送雙向通信方式。上述的礦井安全信息協(xié)同感知與災害實時預警系統(tǒng)，其基礎信息單元包括礦山環(huán)境狀態(tài)信息模塊、人員狀態(tài)定位模塊、緊急避險設施狀態(tài)模塊、安全設備參狀態(tài)模塊。本發(fā)明具有如下優(yōu)點及有益技術效果
I、本發(fā)明利用信息中心監(jiān)控平臺各個系統(tǒng)單元順次連接，構建起較為完善的礦山物聯(lián)網(wǎng)，一方面能夠從最基層的基礎信息單元中將礦山地理、地質(zhì)、礦山建設、礦山生產(chǎn)、安全管理、產(chǎn)品加工與運銷、礦山生態(tài)等各種礦山綜合信息全面數(shù)字化并加以充分利用；另一方面將感知技術、傳輸技術、信息處理、智能計算、現(xiàn)代控制技術、現(xiàn)代信息管理等與現(xiàn)代采礦及礦物加工技術緊密相結合，構成礦山中人與人、人與物、物與物相聯(lián)的網(wǎng)絡，動態(tài)詳盡地描述并控制礦山安全生產(chǎn)與運營的全過程。2、本發(fā)明利用北斗衛(wèi)星為傳輸核心的北斗衛(wèi)星無線通信單元，數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)量大、實時性強，能實現(xiàn)各級煤礦安全管理機構對礦區(qū)的安全狀況的在線監(jiān)測及避難硐室(救生艙)等關鍵設備的狀態(tài)的實時監(jiān)控，確保煤礦井下人員的工作環(huán)境的安全性和異常狀態(tài)下生存的可行性。3、本發(fā)明基礎信息單元包括多個信息模塊，針對煤礦安全監(jiān)控環(huán)境復雜的實際情況，考慮煤礦安全避險“六大系統(tǒng)”(即監(jiān)測監(jiān)控、人員定位、緊急避險、壓風自救、供水施救和通信聯(lián)絡系統(tǒng))的需求性，能夠較為完善的實現(xiàn)礦山物聯(lián)網(wǎng)信息系統(tǒng)中安全信息協(xié)同感知過程中的多源異構信息實時感知融合、異構網(wǎng)絡傳輸、動態(tài)事件模型識別及反饋控制技術的應用，提高整體系統(tǒng)信息感知的完整性、實時性、準確性，提高礦山安全控制策略的動態(tài)可靠性，以確保礦山安全生產(chǎn)的效率。4、本發(fā)明信息中心監(jiān)控平臺及模塊之間實現(xiàn)信息采集接收與控制命令發(fā)送的雙向通信方式擴大了系統(tǒng)整體的信息檢測能力，實現(xiàn)煤礦設備、人員、環(huán)境狀況的在線監(jiān)測與異常預警，實現(xiàn)煤礦事故隱患提示實時性及可靠控制等功能，從而大大提高礦山安全生產(chǎn)管理能力。項目的成功有助于提升礦山安全生產(chǎn)管理效率，其市場前景不言而喻。


圖I是本發(fā)明的系統(tǒng)原理框圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發(fā)明作進一步的詳細說明
如圖所示，本發(fā)明的礦井安全信息協(xié)同感知與災害實時預警系統(tǒng)，它包括信息中心監(jiān)控平臺，信息中心監(jiān)控平臺連接北斗衛(wèi)星無線通信單元，北斗衛(wèi)星無線通信單元連接井下
光纖環(huán)網(wǎng)通信單元，井下光纖環(huán)網(wǎng)通信單元連接底層無線網(wǎng)絡通信單元，底層無線網(wǎng)絡通信單元連接井下多元異構信息采集控制單元，井下多元異構信息采集控制單元連接基礎信息單元。北斗衛(wèi)星無線通信單元采用北斗衛(wèi)星傳輸通信，北斗衛(wèi)星傳輸信息數(shù)據(jù)量大、實時性強，將監(jiān)控信息及時發(fā)送給信息中心監(jiān)控平臺，同時迅速傳遞控制命令給井下光纖環(huán)網(wǎng)通信單元，實現(xiàn)實時監(jiān)控。信息中心監(jiān)控平臺與各個系統(tǒng)單元順次連接，構建起礦山物聯(lián)網(wǎng)，從最基層的基礎信息單元中將礦山地理、地質(zhì)、礦山建設、礦山生產(chǎn)、安全管理、產(chǎn)品加工與運銷、礦山生態(tài)等綜合信息進行數(shù)字化處理；構成礦山中人與人、人與物、物與物相聯(lián)的網(wǎng)絡，動態(tài)詳盡地描述并控制礦山安全生產(chǎn)與運營的全過程?；A信息單元包括礦山環(huán)境狀態(tài)信息模塊、人員狀態(tài)定位模塊、緊急避險設施狀態(tài)模塊、安全設備參狀態(tài)模塊等，針對煤礦安全監(jiān)控環(huán)境復雜的實際情況，將礦山物聯(lián)網(wǎng)信息系統(tǒng)中安全信息協(xié)同感知過程中的多源異構信息實時監(jiān)控利用。基礎信息單元及時采集不同模塊中的信息數(shù)據(jù)在礦山環(huán)境狀態(tài)信息模塊中采集溫度、濕度、瓦斯?jié)舛鹊劝踩夹g指標；在人員狀態(tài)定位模塊中采集井下作業(yè)人員的位置信息；在緊急避險設施狀態(tài)模塊中采集避難室的溫度、濕度及通風設施的運行狀況等信息；在安全設備參狀態(tài)模塊中提取風機、運輸機、提升機等運行參數(shù)；有效提高整體系統(tǒng)信息的完整性、實時性、準確性，提高礦山安全控制策略的動態(tài)可靠性，確保礦山安全生產(chǎn)效率。本發(fā)明的礦井安全信息協(xié)同感知與災害實時預警系統(tǒng)工作過程如下
井下多元異構信息采集控制單元采集接收基礎信息單元的信息，并發(fā)送給底層無線網(wǎng)絡通信單元，底層無線網(wǎng)絡通信單元接收采集信息后繼續(xù)發(fā)送給井下光纖環(huán)網(wǎng)通信單元，井下光纖環(huán)網(wǎng)通信單元接收采集信息后繼續(xù)發(fā)送給北斗衛(wèi)星無線通信單元，北斗衛(wèi)星無線通信單元接收采集信息后發(fā)送給信息中心監(jiān)控平臺，信息中心監(jiān)控平臺進行分析，形成控制方案，然后發(fā)送控制命令給北斗衛(wèi)星無線通信單元，然后北斗衛(wèi)星無線通信單元傳送控制命令，依次經(jīng)由井下光纖環(huán)網(wǎng)通信單元、底層無線網(wǎng)絡通信單元、井下多元異構信息采集控制單元，發(fā)送給基礎信息單元，基礎信息單元接到控制命令后，及時發(fā)出指令，控制調(diào)整相應模塊的運行狀況或者及時發(fā)出預警信息。信息中心監(jiān)控平臺及模塊之間實現(xiàn)信息采集接收與控制命令發(fā)送的雙向通信方式擴大了系統(tǒng)整體的信息檢測能力，實現(xiàn)煤礦設備、人員、環(huán)境狀況的在線監(jiān)測與異常預警，提高礦山安全生產(chǎn)管理能力。
以上所述，僅是對本發(fā)明的較佳實施例而已，并非是對本發(fā)明做其他形式的限制，任何熟悉本專業(yè)的技術人員可能利用上述揭示的技術內(nèi)容加以變更或改型為等同變化的等效實施例。但是，凡是未脫離本發(fā)明方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術實質(zhì)對以上實施例所做
的任何簡單修改、等同變化與改型，仍屬于本發(fā)明的保護范圍。
權利要求
1.礦井安全信息協(xié)同感知與災害實時預警系統(tǒng)，其特征在于它包括信息中心監(jiān)控平臺，信息中心監(jiān)控平臺連接北斗衛(wèi)星無線通信單元，北斗衛(wèi)星無線通信單元連接井下光纖環(huán)網(wǎng)通信單元，井下光纖環(huán)網(wǎng)通信單元連接底層無線網(wǎng)絡通信單元，底層無線網(wǎng)絡通信單元連接井下多元異構信息采集控制單元，井下多元異構信息采集控制單元連接基礎信息單J Li ο
2.根據(jù)權利要求I所述的礦井安全信息協(xié)同感知與災害實時預警系統(tǒng)，其特征在于所述信息中心監(jiān)控平臺與北斗衛(wèi)星無線通信單元雙向通信連接。
3.根據(jù)權利要求I所述的礦井安全信息協(xié)同感知與災害實時預警系統(tǒng)，其特征在于所述北斗衛(wèi)星無線通信單元與井下光纖環(huán)網(wǎng)通信單元雙向通信連接。
4.根據(jù)權利要求I所述的礦井安全信息協(xié)同感知與災害實時預警系統(tǒng)，其特征在于所述井下光纖環(huán)網(wǎng)通信單元與底層無線網(wǎng)絡通信單元雙向通信連接。
5.根據(jù)權利要求I所述的礦井安全信息協(xié)同感知與災害實時預警系統(tǒng)，其特征在于所述底層無線網(wǎng)絡通信單元與井下多元異構信息采集控制單元雙向通信連接。
6.根據(jù)權利要求I所述的礦井安全信息協(xié)同感知與災害實時預警系統(tǒng)，其特征在于所述井下多元異構信息采集控制單元與基礎信息單元雙向通信連接。
7.根據(jù)權利要求1-6任意一項所述的礦井安全信息協(xié)同感知與災害實時預警系統(tǒng)，其特征在于所述雙向通信連接為信息采集接收與控制命令發(fā)送雙向通信方式。
8.根據(jù)權利要求1-6任意一項所述的礦井安全信息協(xié)同感知與災害實時預警系統(tǒng)，其特征在于所述基礎信息單元包括礦山環(huán)境狀態(tài)信息模塊、人員狀態(tài)定位模塊、緊急避險設施狀態(tài)模塊、安全設備參狀態(tài)模塊。
全文摘要
本發(fā)明提供一種礦井安全信息感知與災害預警系統(tǒng)，它包括信息中心監(jiān)控平臺，信息中心監(jiān)控平臺連接北斗衛(wèi)星無線通信單元，北斗衛(wèi)星無線通信單元連接井下光纖環(huán)網(wǎng)通信單元，井下光纖環(huán)網(wǎng)通信單元連接底層無線網(wǎng)絡通信單元，底層無線網(wǎng)絡通信單元連接井下多元異構信息采集控制單元，井下多元異構信息采集控制單元連接基礎信息單元。本發(fā)明利用北斗衛(wèi)星為傳輸核心的北斗衛(wèi)星無線通信單元構建礦井安全信息協(xié)同感知與災害實時預警系統(tǒng)，使得礦山物聯(lián)網(wǎng)信息系統(tǒng)中的多源異構信息相互融合，實現(xiàn)實時監(jiān)控、網(wǎng)絡傳輸、動態(tài)識別及反饋控制技術的統(tǒng)一，有效提高礦山安全控制策略的動態(tài)可靠性。
文檔編號E21F17/18GK102857557SQ20121028375
公開日2013年1月2日 申請日期2012年8月10日 優(yōu)先權日2012年8月10日
發(fā)明者孟祥忠, 白星振, 于慶先, 肖文光, 王強 申請人:青島太陽能電力研究院有限公司