專利名稱：煤礦瓦斯測(cè)報(bào)及人員定位系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種定位及測(cè)報(bào)系統(tǒng)，特別涉及一種煤礦瓦斯測(cè)報(bào)及人員定位系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
煤炭是我國(guó)的重要能源之一，電力、化工等許多行業(yè)都把煤作為重要原料，煤炭經(jīng)濟(jì)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要支柱。
煤礦生產(chǎn)安全工作也是政府十分關(guān)心的問題之一，隨著行業(yè)管理和安全管理的深入，對(duì)生產(chǎn)安全的要求逐步提高。但是在某些特殊的行業(yè)，事故仍然經(jīng)常發(fā)生。近年煤礦重大事故中，瓦斯爆炸占據(jù)了相當(dāng)大的比例，并且造成的人員傷亡較大，許多煤礦都加大了對(duì)瓦斯報(bào)警設(shè)備的投入，并加大了對(duì)三防的管理力度，從一定程度上提高了生產(chǎn)的安全性。
由于現(xiàn)有瓦斯檢測(cè)設(shè)備的固有特點(diǎn)，瓦斯檢測(cè)不能達(dá)到理想效果，從配備有檢測(cè)設(shè)備的煤礦仍然發(fā)生瓦斯爆炸可以看出，瓦斯預(yù)防牽扯到多方面的問題，其中有檢測(cè)設(shè)備精度的問題，報(bào)警和聯(lián)動(dòng)的可靠性問題，瓦斯檢測(cè)分布位置與安裝數(shù)量的問題，也有工作人員的責(zé)任心、警惕性問題，所有這些問題要完全解決都不是一個(gè)輕松的事情，傳統(tǒng)設(shè)備的設(shè)備精度很難保持長(zhǎng)期一致，校準(zhǔn)要求專業(yè)技術(shù)，而且校準(zhǔn)后設(shè)備基本不能達(dá)到出廠時(shí)的精度標(biāo)準(zhǔn)；專職檢測(cè)人員配備數(shù)量不會(huì)很多，要求每天把所有巷道走遍，檢查完所有工作面是不可能的問題，況且還有瓦斯突出事故無法做到定人定崗嚴(yán)防死守；生產(chǎn)工人每天都工作在第一線，長(zhǎng)期處于這種環(huán)境，把生產(chǎn)量擺在第一位置是很正常的，不能把瓦斯檢測(cè)的重要性提高到生產(chǎn)之上也可以理解。
由于以上原因，使安全檢查工作很難做到隨時(shí)、隨地、不留死角，再加上瓦斯的不可預(yù)見性、突發(fā)性，使預(yù)防工作很難達(dá)到理想的效果，單純通過加強(qiáng)管理就能夠完全解決是不現(xiàn)實(shí)的，必須不斷提高安全設(shè)備的實(shí)際效能。
要有效的預(yù)防瓦斯事故，瓦斯檢測(cè)設(shè)備的先進(jìn)性、配備量、運(yùn)行效率起到?jīng)Q定性作用，智能化瓦斯測(cè)控必將會(huì)使煤礦安全有本質(zhì)的飛躍。
當(dāng)前市場(chǎng)急需更高要求的瓦斯及人員、設(shè)備安全綜合測(cè)控系統(tǒng)?，F(xiàn)有瓦斯檢測(cè)設(shè)備按照使用方式分為便攜和固定安裝兩種，基本都采用催化燃燒式的傳感器，為了提高精度，采用補(bǔ)償傳感器和檢測(cè)傳感器一體設(shè)計(jì)的方法，此方法技術(shù)比較成熟。
電路一般采用89C51或者PIC系列的芯片，使用軟件模擬的AD處理或者使用8位AD轉(zhuǎn)換器，精度一般。校準(zhǔn)一般采取調(diào)整放大系數(shù)，先標(biāo)定零點(diǎn)。再使用某一待定濃度的標(biāo)準(zhǔn)氣體做標(biāo)定，不能有效解決傳感器的非線性問題，并且標(biāo)定需要專業(yè)技能，校準(zhǔn)精度明顯低于出廠精度。
現(xiàn)有產(chǎn)品的主要缺點(diǎn)有三個(gè)；一是靈敏度定期校準(zhǔn)未實(shí)現(xiàn)智能化，難以達(dá)到精度要求產(chǎn)且很難達(dá)到規(guī)定的校準(zhǔn)間隔周期；二是有線報(bào)警裝置的安裝數(shù)量一般都不大，新掘進(jìn)面瓦斯報(bào)警器安裝跟不上，非采掘區(qū)經(jīng)常沒有安裝瓦斯報(bào)警報(bào)，通風(fēng)死角積累瓦斯的情況容易出現(xiàn)，出現(xiàn)檢測(cè)死角；三是專職檢測(cè)人員不可能每個(gè)工作地點(diǎn)都檢查到。
上述原因造成瓦斯檢測(cè)設(shè)備的實(shí)際使用效果受到嚴(yán)重影響，某些對(duì)瓦斯報(bào)警器校準(zhǔn)工作落實(shí)不好的礦甚至瓦檢儀基本不能準(zhǔn)確報(bào)警，造成重大安全隱患。

發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型為了彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種提高整個(gè)系統(tǒng)的抗破壞性能、提高突發(fā)故障和災(zāi)難發(fā)生時(shí)的系統(tǒng)自持能力的煤礦瓦斯測(cè)報(bào)及人員定位系統(tǒng)。
本實(shí)用新型是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種煤礦瓦斯測(cè)報(bào)及人員定位系統(tǒng)，包括井上設(shè)備和井下設(shè)備，其特殊之處在于所述井上設(shè)備包括服務(wù)器、與服務(wù)器分別雙向傳輸?shù)娜舾芍髡竞托畔⒎终?，每個(gè)主站連接通訊轉(zhuǎn)換器；井上設(shè)備包括若干通訊分站，每個(gè)通訊分站連接分別與其雙向傳輸?shù)娜舾苫?，每個(gè)基站連接分別與其雙向傳輸?shù)娜舾勺诱?；所述通訊轉(zhuǎn)換器與通訊分站雙向傳輸連接。
主站與通訊轉(zhuǎn)換器之間232通訊、通訊轉(zhuǎn)換器與通訊分站之間光纜通訊，通訊分站與基站之間通過CAN BUS進(jìn)行通訊，基站與子站之間為射頻通訊。
所述主站包括工控機(jī)、打印機(jī)；子站包括無線瓦斯測(cè)報(bào)器和設(shè)備接口。
所述工控機(jī)、打印機(jī)、通訊轉(zhuǎn)換器安裝在控制室內(nèi)；通訊分站安裝在井下主干電纜分支處；無線基站安裝在井下平巷；無線瓦斯測(cè)報(bào)器安裝在礦燈的燈殼內(nèi)，設(shè)備接口安裝在皮帶機(jī)、通風(fēng)機(jī)、斷路機(jī)等設(shè)備的電器箱內(nèi)。
根據(jù)調(diào)查分析的結(jié)果，我們將設(shè)計(jì)重點(diǎn)放在如何以更低的投入，實(shí)現(xiàn)更多的測(cè)控點(diǎn)，并且使系統(tǒng)的安裝調(diào)試簡(jiǎn)單化。為了簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，首先固定安裝的系統(tǒng)設(shè)備應(yīng)安裝調(diào)試簡(jiǎn)單；為了在低投入的情況下增加測(cè)控點(diǎn)，必須進(jìn)行小型化設(shè)計(jì)，例如將設(shè)備測(cè)控接口設(shè)計(jì)為無線聯(lián)網(wǎng)，微型化，直接安裝在受控設(shè)備的電器箱內(nèi)。為了達(dá)到使井下遍布瓦斯測(cè)量點(diǎn)，將瓦斯檢測(cè)裝置與礦燈一體設(shè)計(jì)，并采用無線數(shù)據(jù)傳輸，可以低成本實(shí)現(xiàn)瓦斯測(cè)控。
上述設(shè)計(jì)使得電纜和防爆殼體的使用最大大減少，即減輕了施工的技術(shù)難度，減輕了施工工作量。微型化的電路設(shè)計(jì)使得生產(chǎn)成本進(jìn)一步降低。銷售價(jià)格的降低使得用戶用同樣多的付出，實(shí)現(xiàn)幾倍以上的瓦斯測(cè)量點(diǎn)，使檢測(cè)沒有任何死角。
為了解決校準(zhǔn)精度的問題，新系統(tǒng)中設(shè)計(jì)了傳感器智能校準(zhǔn)，此技術(shù)為國(guó)內(nèi)首創(chuàng)，只需按動(dòng)幾個(gè)按鈕就能夠輕松操作，高效率，高精度。有效保障了瓦斯檢測(cè)設(shè)備的長(zhǎng)期穩(wěn)定準(zhǔn)確，解決了煤礦對(duì)設(shè)備標(biāo)定的難題，使生產(chǎn)安全性更有保障。同時(shí)，系統(tǒng)中加入了人員實(shí)時(shí)定位，雙向呼叫，求救報(bào)警等網(wǎng)絡(luò)功能。
本系統(tǒng)應(yīng)用計(jì)算機(jī)和電子技術(shù)，組成龐大的工業(yè)無線測(cè)控網(wǎng)絡(luò)，測(cè)量煤礦井下環(huán)境信息和設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)，并傳送到井上的控制室。系統(tǒng)中固定安裝的設(shè)備分為兩類，一類為數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備，一類為生產(chǎn)設(shè)備的測(cè)控接口。數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)主站和子站之間通訊，交換數(shù)據(jù)，并控制子站；子站負(fù)責(zé)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的工作設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)，接收主站的控制和調(diào)整。無線瓦斯報(bào)警礦燈檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)瓦斯?jié)舛取⑷藛T是否跌倒、是否手動(dòng)報(bào)警等與人員相關(guān)的信息，通過無線通訊將數(shù)據(jù)送到網(wǎng)絡(luò)。并接收主站的設(shè)定和呼叫等，這種方式將瓦斯檢測(cè)工作由以前的專門工作變成無負(fù)擔(dān)的附帶工作，測(cè)控裝置由每一個(gè)井下人員攜帶，人到哪里，檢測(cè)裝置就到哪要，無須干預(yù)，檢測(cè)值就自動(dòng)傳送到了井上，這樣的配備量，可以解決漏檢問題。
主站功能巡檢現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)通過串行接口上傳到主站，存入數(shù)據(jù)庫(kù)。數(shù)據(jù)庫(kù)按照人員(礦燈ID)作一個(gè)人員流動(dòng)數(shù)據(jù)表，按照基站位置做一個(gè)瓦斯測(cè)報(bào)數(shù)據(jù)表，按照設(shè)備類型或位置做設(shè)備工作狀態(tài)數(shù)據(jù)表，生成報(bào)表和曲線圖等。
數(shù)據(jù)分類查詢根據(jù)設(shè)備類型、時(shí)間、安裝位置等條件從數(shù)據(jù)庫(kù)中查詢，查詢列表可輸出到打印機(jī)或網(wǎng)絡(luò)共享。
曲線分析曲線生成可根據(jù)固定點(diǎn)的時(shí)間變化、采掘進(jìn)度變化、從巷道入口的距離，采掘點(diǎn)深度等。
報(bào)警列表查詢；瓦斯超限報(bào)警，瓦斯溢出速度加快報(bào)警，人員安全報(bào)警，求救報(bào)警，設(shè)備異常報(bào)警。
主機(jī)報(bào)警功能級(jí)別報(bào)警(監(jiān)視氣體、設(shè)備溫度、速度等)，人員安全報(bào)警、求助報(bào)警，多媒體音箱輸出多種報(bào)警聲音。
數(shù)據(jù)庫(kù)歷史記憶在硬盤中短期保存數(shù)據(jù)，每一定階段將數(shù)據(jù)刻錄進(jìn)光盤，可讀取光盤庫(kù)，用于歷史曲線分析。
對(duì)瓦斯測(cè)報(bào)器的呼叫、報(bào)警命令發(fā)出、停止人員呼叫，發(fā)出、停止撤離報(bào)警。呼叫音、報(bào)警音等明顯區(qū)別。(單人、類別、區(qū)域、組，可按照分站ID，基站ID、子站ID、設(shè)備類ID分組)。
對(duì)測(cè)控子站的動(dòng)作命令斷電等設(shè)備的動(dòng)作指令發(fā)出。
聯(lián)動(dòng)邏輯輸入需要報(bào)警聯(lián)動(dòng)的設(shè)備按照設(shè)定的邏輯進(jìn)行聯(lián)動(dòng)。
設(shè)備名稱，地址名稱，人員名稱的輸入、定義、鏈接等。
信息分站功能
1、信息錄入礦工信息人工錄入，身份證掃描(掃描儀)，指紋掃描或掌紋掃描(類似考勤機(jī))，登記入數(shù)據(jù)庫(kù)，數(shù)據(jù)更新數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)送到控制主機(jī)和考勤主機(jī)。
2、礦燈發(fā)放發(fā)放時(shí)通過指紋掃描識(shí)別身份，并和礦燈編碼對(duì)應(yīng)登記到數(shù)據(jù)庫(kù)中，交回礦燈時(shí)再次登記，信息送到控制主機(jī)和考勤主機(jī)，在本機(jī)保留7天。
3、礦燈下井超過12小時(shí)報(bào)警功能。
4、充電效果查詢功能，對(duì)充電不良和容量不足的進(jìn)行提示，更換電池。
子站功能無線入網(wǎng)，可隨時(shí)檢測(cè)人員所在位置的瓦斯(氧氣或一氧化碳)，并可進(jìn)行人員倒地報(bào)警，佩帶人員可通過手動(dòng)按鈕報(bào)警。
可接受網(wǎng)絡(luò)傳送的呼叫和報(bào)警、以及撤離警報(bào)信號(hào)。
與基站配合進(jìn)行人員定位檢測(cè)。
在系統(tǒng)進(jìn)行在崗位考勤，杜絕在井下脫崗。
重點(diǎn)場(chǎng)所門禁功能。
安全人員(例如瓦檢員)的電子巡更功能。
本實(shí)用新型將瓦斯測(cè)控、人員實(shí)時(shí)定位、雙向信號(hào)報(bào)警、崗位考勤、門禁、電子巡更和生產(chǎn)設(shè)備測(cè)控，煤塵、煙霧、水位、水量等綜合測(cè)控功能全部整合到一個(gè)系統(tǒng)中，在綜合成本優(yōu)勢(shì)下，可以將整個(gè)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)部分設(shè)計(jì)成神經(jīng)單元結(jié)構(gòu)；現(xiàn)場(chǎng)鋪設(shè)多路光纜(分別在不同的豎井和斜井中鋪設(shè))，提高整個(gè)系統(tǒng)的抗破壞性能。
本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了對(duì)危險(xiǎn)信息的自動(dòng)預(yù)警、報(bào)警和災(zāi)害記錄，并對(duì)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)控制，實(shí)現(xiàn)了礦井的智能測(cè)控、透明管理。


以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明。
附圖為本實(shí)用新型的原理框圖。
圖中，1井上設(shè)備，2井下設(shè)備。
具體實(shí)施方式
附圖為本實(shí)用新型的一種具體實(shí)施例。該實(shí)施例包括井上設(shè)備1和井下設(shè)備2，井上設(shè)備1包括服務(wù)器、與服務(wù)器分別雙向傳輸?shù)娜舾芍髡竞托畔⒎终?，每個(gè)主站連接通訊轉(zhuǎn)換器；井下設(shè)備2包括若干通訊分站，每個(gè)通訊分站連接分別與其雙向傳輸?shù)娜舾苫荆總€(gè)基站連接分別與其雙向傳輸?shù)娜舾勺诱荆煌ㄓ嵽D(zhuǎn)換器與通訊分站雙向傳輸連接。主站包括工控機(jī)、打印機(jī)；子站包括無線瓦斯測(cè)報(bào)器和設(shè)備接口。工控機(jī)、打印機(jī)、通訊轉(zhuǎn)換器安裝在控制室內(nèi)；通訊分站安裝在井下主干電纜分支處；無線基站安裝在井下平巷；無線瓦斯測(cè)報(bào)器安裝在礦燈的燈殼內(nèi)，設(shè)備接口安裝在皮帶機(jī)、通風(fēng)機(jī)、斷路機(jī)等設(shè)備的電器箱內(nèi)。
主站和信息分站與服務(wù)器進(jìn)行高速信息交換，傳輸人員登記和礦燈發(fā)放信息。通訊轉(zhuǎn)換器、分站和基站負(fù)責(zé)通訊的分層管理和數(shù)據(jù)傳輸，服務(wù)于主站和子站之間，傳輸瓦斯報(bào)警和設(shè)備控制及檢測(cè)數(shù)據(jù)。通訊分站在每個(gè)平巷入口安裝，可使用分支技術(shù)延長(zhǎng)距離安裝。通訊基站間隔一定距離安裝，射頻信號(hào)重疊覆蓋1/5-1/3的區(qū)域，基站與子站組成無線數(shù)具網(wǎng)絡(luò)，通過專用的協(xié)議，測(cè)控裝置將現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)送到通訊基站，打包后上傳給主站，控制指令傳輸過程與之相反。
測(cè)控部分安裝完畢后，向芯片寫入唯一的用戶編碼和設(shè)備編號(hào)，使用時(shí)，只需要打開電源，無須任何操作。員工初次下井時(shí)，在礦燈領(lǐng)取處將個(gè)人信息(身份證號(hào)碼、身份證掃描、電子影象、指紋、崗位信息)錄入到數(shù)據(jù)庫(kù)。井時(shí)領(lǐng)取礦燈時(shí)，下井人員在小鍵盤上敲入員工編號(hào)登記。信息分站自動(dòng)將礦燈的電子ID碼和領(lǐng)取者的ID對(duì)應(yīng)顯示。確認(rèn)無誤發(fā)放礦燈，主站以礦燈的電子ID來確認(rèn)人員ID；實(shí)現(xiàn)對(duì)人員的定位和呼叫等功能。設(shè)備識(shí)別也是根據(jù)ID進(jìn)行，設(shè)備類型、接收信息定義和發(fā)送數(shù)據(jù)的定義均從主站設(shè)定，主站根據(jù)定義來解釋接收到的信息，并將控制數(shù)據(jù)排列成固定格式的數(shù)據(jù)流，數(shù)據(jù)格式按照設(shè)備類型在特定的格式中選取。
測(cè)控裝置在整個(gè)區(qū)域內(nèi)不定點(diǎn)使用，第一次進(jìn)入某一區(qū)域，會(huì)在通訊間隔期間發(fā)出登陸申請(qǐng)信號(hào)，通訊基站記憶下該測(cè)控裝置的編碼并巡回檢查測(cè)控裝置的瓦斯檢測(cè)值，并通過有線網(wǎng)絡(luò)把有用信息送到工控機(jī)。當(dāng)出現(xiàn)某一個(gè)測(cè)控裝置的通訊失敗情況，井上控制機(jī)會(huì)通知相鄰?fù)ㄓ嵒具M(jìn)行信號(hào)找尋，如在30秒鐘內(nèi)不能找到，便發(fā)出警報(bào)，通知人員搜救。
系統(tǒng)支持實(shí)時(shí)監(jiān)控，無須在下班返回井上時(shí)核對(duì)，隨時(shí)報(bào)告危險(xiǎn)或失蹤，能夠在發(fā)生危險(xiǎn)的短時(shí)間內(nèi)發(fā)出警告，方便井下人員就近救援，并且人員精確分布儲(chǔ)存在工控機(jī)中，可對(duì)事故現(xiàn)場(chǎng)人員進(jìn)行搜尋和定位，以便及時(shí)救護(hù)。
權(quán)利要求1.一種煤礦瓦斯測(cè)報(bào)及人員定位系統(tǒng)，包括井上設(shè)備(1)和井下設(shè)備(2)，其特征在于所述井上設(shè)備(1)包括服務(wù)器、與服務(wù)器分別雙向傳輸?shù)娜舾芍髡竞托畔⒎终?，每個(gè)主站連接通訊轉(zhuǎn)換器；井下設(shè)備(2)包括若干通訊分站，每個(gè)通訊分站連接分別與其雙向傳輸?shù)娜舾苫?，每個(gè)基站連接分別與其雙向傳輸?shù)娜舾勺诱?；所述通訊轉(zhuǎn)換器與通訊分站雙向傳輸連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤礦瓦斯測(cè)報(bào)及人員定位系統(tǒng)，其特征在于所述主站包括工控機(jī)、打印機(jī)；子站包括無線瓦斯測(cè)報(bào)器和設(shè)備接口。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的煤礦瓦斯測(cè)報(bào)及人員定位系統(tǒng)，其特征在于所述工控機(jī)、打印機(jī)、通訊轉(zhuǎn)換器安裝在控制室內(nèi)；通訊分站安裝在井下主干電纜分支處；無線基站安裝在井下平巷；無線瓦斯測(cè)報(bào)器安裝在礦燈的燈殼內(nèi)，設(shè)備接口安裝在皮帶機(jī)、通風(fēng)機(jī)、斷路機(jī)設(shè)備的電器箱內(nèi)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種煤礦瓦斯測(cè)報(bào)及人員定位系統(tǒng)。該煤礦瓦斯測(cè)報(bào)及人員定位系統(tǒng)，包括井上設(shè)備和井下設(shè)備，其特殊之處在于所述井上設(shè)備包括服務(wù)器、與服務(wù)器分別雙向傳輸?shù)娜舾芍髡竞托畔⒎终?，每個(gè)主站連接通訊轉(zhuǎn)換器；井上設(shè)備包括若干通訊分站，每個(gè)通訊分站連接分別與其雙向傳輸?shù)娜舾苫荆總€(gè)基站連接分別與其雙向傳輸?shù)娜舾勺诱?；所述通訊轉(zhuǎn)換器與通訊分站雙向傳輸連接。本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了對(duì)危險(xiǎn)信息的自動(dòng)預(yù)警、報(bào)警和災(zāi)害記錄，并對(duì)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)控制，實(shí)現(xiàn)了礦井的智能測(cè)控、透明管理。
文檔編號(hào)H04B7/00GK2839563SQ200520086299
公開日2006年11月22日 申請(qǐng)日期2005年8月18日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月18日
發(fā)明者李繼華 申請(qǐng)人:李繼華