[发明专利]基于煤矿井下精确定位的移动瓦斯监控系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及矿井监测和通信领域，尤其涉及一种基于煤矿井下精确定位的移动瓦斯监控系统和方法。

背景技术

煤矿井下瓦斯爆炸事故属于矿井重大灾害，严重威胁矿工生命安全。实时、有效监测矿井瓦斯浓度，并在瓦斯浓度超限时报警，撤出作业人员并及时切断工作面动力电源，对防止瓦斯爆炸事故灾害有着积极的作用。

现有的煤矿瓦斯监控方法主要利用固定安装在煤矿巷道中的瓦斯（即，甲烷）传感器监测巷道瓦斯浓度，通过置于井下的监控分站将监控数据传送到地面监控中心，监控分站在瓦斯超限时输出切断工作面电源的命令。

但是，这种现有的监控井下瓦斯方法的缺点是传感器布置数量少，覆盖范围小，且工作面瓦斯气流到达传感器的延迟时间长，难以做到实时有效瓦斯监控。

同时，随着技术的发展还出现了改进的技术方案，例如：中国发明专利“矿用瓦斯监控方法及系统”（公开号CN1786422A）提出了通过移动工作单元上的瓦斯传感器采集瓦斯浓度数据，该发明提供的方法不能确定移动单元的位置，所测瓦斯浓度的井下位置不确定，不能对井下瓦斯实施有效监控；另外，中国发明专利“无线传感器网络煤矿瓦斯监测系统”（公开号CN101446205A）提出了传感器网络节点与簇首之间的通信方法，其传感器网络节点带有粉尘和瓦斯传感器，也没有涉及定位测点位置的内容；还有，中国实用新型专利“新型井下瓦斯定位监测系统”（CN201908690U）介绍了一种瓦斯监测器和编码识别器，将监测瓦斯浓度信息通过无线网络、光纤收发机传输到工控机的瓦斯监测系统，该系统仅能识别瓦斯监测器的编码信息，不能确定其监测到的瓦斯浓度的地点。

如上所述的现有技术中，由于无法随着井下人员移动而监测瓦斯，因此不能有效地检测井下工作人员附近的瓦斯浓度，从而无法保证工作环境的安全且不能有效实现井下大面积瓦斯监测。另外，由于无法定位瓦斯检测器的位置，就不能明确移动瓦斯监测的地点。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供能够实现移动瓦斯浓度感测且能够确定感测瓦斯浓度的位置的一种基于煤矿井下精确定位的移动瓦斯监控系统和方法。

根据本发明的实施例的一种基于煤矿井下精确定位的移动瓦斯监控系统，包括：由进入矿井的人员携带的移动瓦斯检测器，用于感测瓦斯浓度；设置于矿井的无线通信基站，通过与移动瓦斯检测器进行无线通信来确定移动瓦斯检测器的位置并接收关于感测的瓦斯浓度的信息；监控中心服务器，从所述无线通信基站接收所述感测的瓦斯浓度的信息以及关于所述移动瓦斯检测器的位置的信息，以进行信息管理。

另外，所述移动瓦斯监控系统，还包括超限断电控制装置，其中，无线通信基站在接收的瓦斯浓度超过预定阈值时向所述超限断电控制装置输出断电控制信息，以使所述超限断电控制装置执行矿井的断电控制操作。

另外，所述移动瓦斯监控系统，还包括与矿井的监控分区相应的子监控网络，其中，每一个子监控网络包括通过各自的通信接口串行连接的多个无线通信基站、与所述多个无线通信基站中的一个无线通信基站连接的总线通信装置以及与所述多个无线通信基站中任意一个无线通信基站连接的超限断电控制装置，其中，子监控网络的无线通信基站通过总线通信装置与所述监控中心服务器进行通信，其中，各个子监控网络的总线通信装置相互连接。

另外，无线通信基站在接收的瓦斯浓度超过预定阈值时直接向所述超限断电控制装置输出断电控制信息，或通过其它无线通信基站向所述超限断电控制装置输出断电控制信息。

另外，所述移动瓦斯检测器设置于由进入矿井的人员佩戴的帽灯。所述移动瓦斯检测器在感测的瓦斯浓度大于预定阈值时通过驱动帽灯的灯具来发出警报。所述移动检测器由所述帽灯的电源供电。

另外，所述移动瓦斯检测器包括：瓦斯监测报警单元，感测瓦斯浓度且当感测的瓦斯浓度大于预定阈值时通过驱动帽灯的灯具来发出警报；第一无线射频定位单元，通过与无线通信基站进行无线通信来执行移动瓦斯检测器的位置确定并将感测的瓦斯浓度发送到无线通信基站。

另外，所述瓦斯检测报警单元包括：感测瓦斯浓度的瓦斯传感器、通过驱动帽灯的灯具来发出警报的报警驱动电路、当感测的瓦斯浓度大于预定阈值时控制所述报警驱动电路发出警报并将感测的瓦斯浓度转换为电信号的瓦斯浓度数据的第一控制器，所述第一无线射频定位单元包括天线、从第一控制器接收所述瓦斯浓度数据的第二控制器、在第二控制器的控制下通过所述天线与无线通信基站进行无线通信来将瓦斯浓度数据发送到无线通信基站并执行移动瓦斯检测器的位置测量的无线射频单元。