本實(shí)用新型涉及一種基于北斗一代的煤礦井下監(jiān)控系統(tǒng)，屬于礦山安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨近年來(lái)，隨著國(guó)家對(duì)煤礦企業(yè)安全生產(chǎn)要求的不斷提高和企業(yè)自身發(fā)展的需要，我國(guó)各大、中、小煤礦的礦井安全監(jiān)測(cè)、監(jiān)控和預(yù)警系統(tǒng)已經(jīng)迫在眉睫，此類系統(tǒng)的裝備能夠大大提高礦井安全生產(chǎn)水平和安全生產(chǎn)管理效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決煤礦企業(yè)安全生產(chǎn)的問(wèn)題，本實(shí)用新型提出了一種基于北斗一代的煤礦井下信息實(shí)時(shí)采集與發(fā)送、本地與遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控的系統(tǒng)。該方法實(shí)現(xiàn)了對(duì)井下安全實(shí)時(shí)監(jiān)控以及多層報(bào)警的功能，采用北斗一代技術(shù)即提高了傳輸可靠性又大大節(jié)省了建立基站的成本。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案：基于北斗一代的煤礦井下監(jiān)控系統(tǒng)包括遠(yuǎn)程監(jiān)控端A、本地監(jiān)控端B和井下監(jiān)控終端C三部分，所述遠(yuǎn)程監(jiān)控端A包括北斗一代收發(fā)天線ⅠA1、北斗一代收發(fā)模塊ⅠA2、主控端控制模塊A3、報(bào)警模塊ⅠA4、web服務(wù)器A5、InternetA6和政府相關(guān)部門(mén)A7組成，所述北斗一代收發(fā)模塊ⅠA2、web服務(wù)器A5分別和主控端控制模塊A3互聯(lián)，主控端控制模塊A3輸出端與報(bào)警模塊ⅠA4輸入端相連，北斗一代收發(fā)模塊A2與北斗一代收發(fā)天線ⅠA1互聯(lián)，web服務(wù)器A5通過(guò)InternetA6與政府相關(guān)部門(mén)A7連接；

所述本地監(jiān)控端B包括井下監(jiān)控接口模塊ⅠB1、光纖B2、監(jiān)控端控制模塊B3、太陽(yáng)能供電模塊B4、報(bào)警模塊ⅡB5、北斗一代收發(fā)模塊ⅡB6和北斗一代收發(fā)天線ⅡB7，所述北斗一代收發(fā)模塊ⅡB6與監(jiān)控端控制模塊B3互聯(lián)，井下監(jiān)控模塊ⅠB1通過(guò)光纖B2與監(jiān)控端控制模塊B3互聯(lián)，太陽(yáng)能供電模塊B4輸出端與監(jiān)控端控制模塊B3輸入端相連，北斗一代收發(fā)天線ⅡB7和北斗一代收發(fā)模塊ⅡB6互聯(lián)，報(bào)警模塊ⅡB5輸入端與監(jiān)控端控制模塊B3輸出端相連；

所述井下監(jiān)控終端C包括井下監(jiān)控接口模塊ⅡC1、ARM控制單元C2、攝像頭模塊C3、報(bào)警模塊ⅢC4、A/D轉(zhuǎn)換模塊C5和數(shù)據(jù)采集模塊C6，所述井下監(jiān)控接口模塊ⅡC1與ARM控制單元C2互聯(lián)，攝像頭模塊C3與ARM控制單元C2互聯(lián)，A/D轉(zhuǎn)換模塊C5與ARM控制單元C2互聯(lián)，報(bào)警模塊ⅢC4輸入端與ARM控制單元C2輸出端相連，數(shù)據(jù)采集模塊C6輸出端與A/D轉(zhuǎn)換模塊C5輸入端相連。

遠(yuǎn)程監(jiān)控端A將從北斗一代收發(fā)天線ⅠA1接收的數(shù)據(jù)經(jīng)北斗一代收發(fā)模塊ⅠA2傳送到總部主控端控制模塊A3，主控端控制模塊A3將監(jiān)控端控制模塊B3處理后的信息與關(guān)鍵數(shù)據(jù)比對(duì)并作出相應(yīng)的回復(fù)應(yīng)答并經(jīng)北斗一代收發(fā)模塊ⅠA2對(duì)本地監(jiān)控端B實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控，同時(shí)將處理后信息以及相關(guān)數(shù)據(jù)上傳web服務(wù)器A5，web服務(wù)器A5經(jīng)防火墻進(jìn)入InternetA6，可有政府相關(guān)部門(mén)A7查詢指導(dǎo)。若主控端控制模塊A3發(fā)現(xiàn)處理信息與關(guān)鍵數(shù)據(jù)不符，則啟動(dòng)報(bào)警模塊ⅠA4。主控端控制模塊A3可以是個(gè)人電腦或服務(wù)器，主控端控制模塊A3發(fā)送的數(shù)據(jù)可以傳送到企業(yè)總部局域網(wǎng)便于參考、研究給出最合理的安全監(jiān)控方案，也可以傳送到web服務(wù)器中，經(jīng)由Internet與政府相關(guān)部門(mén)7通信，政府相關(guān)部門(mén)7可以對(duì)煤礦的安全生產(chǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)管。政府相關(guān)部門(mén)7為安監(jiān)局、煤監(jiān)局。報(bào)警模塊ⅠA4可以分為黃色預(yù)警、橙色預(yù)警、紅色預(yù)警。黃色預(yù)警是對(duì)本地監(jiān)控系統(tǒng)所給出數(shù)據(jù)與其對(duì)應(yīng)的解決方案不符但不影響生產(chǎn)；橙色預(yù)警是對(duì)本地監(jiān)控系統(tǒng)所給數(shù)據(jù)與其對(duì)應(yīng)的解決方案嚴(yán)重錯(cuò)誤有可能影響正常生產(chǎn)并產(chǎn)生危險(xiǎn)；紅色警報(bào)是對(duì)發(fā)生重大失誤或礦難的應(yīng)急處理。

本地監(jiān)控端通過(guò)將井下監(jiān)控接口模塊ⅠB1的數(shù)據(jù)經(jīng)由光纖B2上傳到地面上的監(jiān)控端控制模塊B3，監(jiān)控端控制模塊B3將根據(jù)這些具體的數(shù)據(jù)來(lái)分析判斷各項(xiàng)數(shù)據(jù)是否正常，并作出相應(yīng)的判斷。北斗一代收發(fā)模塊ⅡB6將監(jiān)控端控制模塊B3發(fā)出的處理信息以及從井下采集到的關(guān)鍵數(shù)據(jù)經(jīng)由北斗一代收發(fā)天線ⅡB7發(fā)送出去。如果出現(xiàn)異常監(jiān)控端控制模塊B3啟動(dòng)報(bào)警模塊ⅡB5，停止井下作業(yè)排查警報(bào)來(lái)源并除險(xiǎn)。太陽(yáng)能供電模塊B4用于在太陽(yáng)光下實(shí)現(xiàn)自動(dòng)充電功能，并在監(jiān)控端控制模塊B3的控制下，對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行供電和斷電操作，特別是耗電量大的圖像采集部分，降低監(jiān)控端的功耗，以及延長(zhǎng)斷電情況下井下作業(yè)和監(jiān)控時(shí)間。本地監(jiān)控中的監(jiān)控端控制模塊B3可以是個(gè)人電腦、服務(wù)器或手持設(shè)備，除此之外還包含有液晶顯示屏來(lái)對(duì)礦井下關(guān)鍵現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控。遠(yuǎn)程監(jiān)控端A和本地監(jiān)控端B所用北斗一代收發(fā)模塊均為高集成度的北斗一代收發(fā)模塊。該模塊能利用地球同步衛(wèi)星為工作人員提供快速定位、簡(jiǎn)短數(shù)字報(bào)文通信和授時(shí)服務(wù)，其工作頻率為2491.75MHz。報(bào)警模塊ⅡB5同樣分為三種，分別為黃色預(yù)警、橙色預(yù)警、紅色預(yù)警。黃色預(yù)警是井下相關(guān)傳感器數(shù)據(jù)有輕微異常但不影響正常生產(chǎn)；橙色預(yù)警是井下相關(guān)傳感器參數(shù)嚴(yán)重超標(biāo)，禁止礦工作業(yè)。紅色預(yù)警是出現(xiàn)險(xiǎn)情及危及礦工生命安全。

井下監(jiān)控端中A/D轉(zhuǎn)換模塊C5通過(guò)數(shù)據(jù)采集模塊C6采集數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)采集模塊可以通過(guò)溫度傳感器、濕度傳感器、壓力傳感器、風(fēng)速傳感器、風(fēng)壓傳感器、氣體傳感器、開(kāi)停傳感器等將當(dāng)前采集到的溫度、濕度、頂棚壓力、氣壓、風(fēng)速、風(fēng)壓、甲烷濃度、一氧化碳濃度、設(shè)備開(kāi)停狀態(tài)等數(shù)據(jù)搜集上來(lái)并通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換模塊C5將模擬量轉(zhuǎn)換成信號(hào)量發(fā)送至ARM控制單元C2做簡(jiǎn)單處理，同時(shí)攝像頭模塊C3也將采集到的圖像數(shù)據(jù)發(fā)送到ARM控制單元C2并做處理，然后一并發(fā)送到井下監(jiān)控接口模塊ⅡC1。如果出現(xiàn)嚴(yán)重異常，則ARM控制單元將會(huì)不經(jīng)地面系統(tǒng)在井下發(fā)出報(bào)警ⅢC4。

本實(shí)用新型的有益效果：

通過(guò)使用本監(jiān)控系統(tǒng)，工作人員能夠遠(yuǎn)程監(jiān)控本地人員的操作并給予指導(dǎo)并對(duì)井下險(xiǎn)情做到多層次預(yù)報(bào)和監(jiān)控，從而從井下、本地、總部各層保障井下安全作業(yè)環(huán)境，提高監(jiān)控效率以及安全系數(shù)。這樣不僅保證了井下險(xiǎn)情的及時(shí)發(fā)現(xiàn)，還能通過(guò)北斗一代險(xiǎn)情定位，從而對(duì)險(xiǎn)情做到早發(fā)現(xiàn)、早預(yù)報(bào)、早撲救，變有災(zāi)為無(wú)災(zāi)、變大災(zāi)為小災(zāi)的效果，保障了國(guó)家的資源安全以及人民的生命安全。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型遠(yuǎn)程監(jiān)控端的原理方框圖；

圖2為本實(shí)用新型本地監(jiān)控端的原理方框圖；

圖3為本實(shí)用新型井下監(jiān)控端原理方框圖；

圖中各標(biāo)號(hào)：A-遠(yuǎn)程監(jiān)控端，A1-北斗一代收發(fā)天線Ⅰ，A2-北斗一代收發(fā)模塊Ⅰ，A3-主控端控制模塊，A4-報(bào)警模塊Ⅰ，A5-企業(yè)局域網(wǎng)，A6-Internet，A7-政府部門(mén)；B-本地監(jiān)控端，B1-井下監(jiān)控接口模塊Ⅰ，B2-光纖，B3-監(jiān)控端監(jiān)控模塊，B4-太陽(yáng)能供電模塊，B5-報(bào)警模塊Ⅱ，B6-北斗一代收發(fā)模塊Ⅱ，B7-北斗一代收發(fā)天線Ⅱ；C-井下監(jiān)控端，C1-井下監(jiān)控接口模塊Ⅱ，C2-ARM控制單元，C3-攝像頭模塊，C4-報(bào)警模塊Ⅲ，C5-A/D轉(zhuǎn)換模塊，C6-數(shù)據(jù)采集模塊。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。

實(shí)施例1：本實(shí)用新型中基于北斗一代的煤礦井下監(jiān)控系統(tǒng)包括遠(yuǎn)程監(jiān)控端A、本地監(jiān)控端B和井下監(jiān)控終端C三部分。如圖1所示，遠(yuǎn)程監(jiān)控端A包括北斗一代收發(fā)天線ⅠA1、北斗一代收發(fā)模塊ⅠA2、主控端控制模塊A3、報(bào)警模塊ⅠA4、企業(yè)局域網(wǎng)A5、InternetA6和政府政府相關(guān)部門(mén)7部門(mén)A7組成，所述北斗一代收發(fā)模塊ⅠA2、企業(yè)局域網(wǎng)A5分別和主控端控制模塊A3互聯(lián)，主控端控制模塊A3輸出端與報(bào)警模塊ⅠA4輸入端相連，北斗一代收發(fā)模塊A2與北斗一代收發(fā)天線ⅠA1互聯(lián)，企業(yè)局域網(wǎng)A5通過(guò)InternetA6與政府政府相關(guān)部門(mén)7部門(mén)A7連接。

如圖2所示，本地監(jiān)控端B包括井下監(jiān)控接口模塊ⅠB1、光纖B2、監(jiān)控端控制模塊B3、太陽(yáng)能供電模塊B4、報(bào)警模塊ⅡB5、北斗一代收發(fā)模塊ⅡB6和北斗一代收發(fā)天線ⅡB7，所述北斗一代收發(fā)模塊ⅡB6與監(jiān)控端控制模塊B3互聯(lián)，井下監(jiān)控模塊ⅠB1通過(guò)光纖B2與監(jiān)控端控制模塊B3互聯(lián)，太陽(yáng)能供電模塊B4輸出端與監(jiān)控端控制模塊B3輸入端相連，北斗一代收發(fā)天線ⅡB7和北斗一代收發(fā)模塊ⅡB6互聯(lián)，報(bào)警模塊ⅡB5輸入端與監(jiān)控端控制模塊B3輸出端相連。

如圖3所示，井下監(jiān)控終端C包括井下監(jiān)控接口模塊ⅡC1、ARM控制單元C2、攝像頭模塊C3、報(bào)警模塊ⅢC4、A/D轉(zhuǎn)換模塊C5和數(shù)據(jù)采集模塊C6，所述井下監(jiān)控接口模塊ⅡC1與ARM控制單元C2互聯(lián)，攝像頭模塊C3與ARM控制單元C2互聯(lián)，A/D轉(zhuǎn)換模塊C5與ARM控制單元C2互聯(lián)，報(bào)警模塊ⅢC4輸入端與ARM控制單元C2輸出端相連，數(shù)據(jù)采集模塊C6輸出端與A/D轉(zhuǎn)換模塊C5輸入端相連。

數(shù)據(jù)采集模塊C6包括溫度傳感器、濕度傳感器、壓力傳感器、開(kāi)停傳感器、風(fēng)向傳感器、風(fēng)速傳感器和氣體傳感器。web服務(wù)器A5可替換為企業(yè)局域網(wǎng)。太陽(yáng)能供電模塊B4包括蓄電池組，以及分別與蓄電池組連接的太陽(yáng)能電池板。攝像頭模塊C3為CMOS攝像頭。

實(shí)施例2：本實(shí)施例其余部分與實(shí)施例1相同，其中所述北斗一代收發(fā)天線ⅠA1、北斗一代收發(fā)天線ⅡB7采用FB0503型北斗一代收發(fā)天線，其工作頻率為2491.75MHz。

所述北斗一代收發(fā)模塊ⅠA2、北斗一代收發(fā)模塊ⅡB6采用FB3141型北斗一代收發(fā)模塊。

所述主控端控制模塊A3主芯片可以采用ARM11（S3C6410）。

所述報(bào)警模塊ⅠA4、報(bào)警模塊ⅡB5、報(bào)警模塊ⅢC4采用12V直流電壓LED旋轉(zhuǎn)警示燈LTE-1101L。

所述政府相關(guān)機(jī)構(gòu)A7為安監(jiān)局、煤監(jiān)局。

所述井下監(jiān)控接口模塊ⅠB1、井下監(jiān)控接口模塊ⅡC1采用液晶屏LCD12864。

所述光纖B2采用WPD-SC-SC光纖跳線。

所述本地監(jiān)控端控制模塊B3和ARM控制單元C2主芯片均可以采用ARM9（S3C2440）。

所述太陽(yáng)能供電模塊B4采用CXS-FD太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)。

所述攝像頭模塊C3采用?？低旸S-2CD3T45-I8型網(wǎng)絡(luò)攝像頭。

所述A/D轉(zhuǎn)換模塊C5采用C2000 MDI8型A/D轉(zhuǎn)換模塊。

所述數(shù)據(jù)采集模塊C6采用溫度傳感器、濕度傳感器、壓力傳感器、風(fēng)速傳感器、風(fēng)壓傳感器、氣體傳感器、開(kāi)停傳感器。

上面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施例作了詳細(xì)說(shuō)明，但是本實(shí)用新型并不限于上述實(shí)施例，在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識(shí)范圍內(nèi)，還可以在不脫離本實(shí)用新型宗旨的前提下作出各種變化。