[发明专利]矿井监控系统

说明书

技术领域

本发明涉及矿井监控系统。

背景技术

 煤炭作为我国的主要能源，在一次能源生产和消费结构中始终占70%左右，但目前我国煤矿安全生产形势严峻，我国煤炭工业有300多万从业人员，同时也具有全球最高的人均矿难事故发生率，伤亡人数为世界上主要采煤国家死亡总数的４倍。煤矿企业存在规模巨大、人员众多、作业点分散、工作环境恶劣、事故突发性强的特点，国家对煤矿的安全生产也日益重视，监管力度在不断加强。“安全生产”已经成为目前煤炭企业的生存之本。

 随着传感器技术、无线通信技术、网络技术和嵌入式技术的不断发展，近几年来出现的无线传感器网络技术为解决煤矿安全问题提供了可能的解决方案。无线传感器网络监控系统有着成本低，体积小，安装、配置、维护简便，可重复利用，自动动态组网，持续工作时间比较长的特点，通过无线网络传播信息，由这些微小的智能传感设备所组成的网络，不但能取代传统的传感设备，还能完成许多传统控制，监视设备所做不到的任务，特别适合在煤矿瓦斯监测和人员定位方面的应用。

本发明致力于从整体上提高矿井灾害监测预警系统性能，以最大程度减少或避免矿井塌方和瓦斯爆炸等灾害事故发生。

发明内容

本发明所采用的技术方案是：一种煤矿安全生产无线智能监控系统，包括：手持机、定位器、气体监测器、中心服务器、地质监测器、信息传输器器、信息收集器、处理计算机、显示屏；所述的手持机有无线通讯和RFID识别模块，可实现多种功能，下井工人必备，并将工人的个人信息与手持机的ID绑定并存储在控制中心服务器；所述的定位器装有无源的无线射频装置，主要在主通道和各巷道沿途编号按距设置，主要将一些信息传输给手持机和保证与地面的通信畅通；所述的地质监测器主要实时监测巷道地质状况等自然信息，在主通道和巷道沿途设置；所述的气体监测器主要实时监测井下瓦斯、风速、一氧化碳、甲烷等信息，在主通道和巷道沿途设置；所述的中心服务器主要负责收发信息、居中调度、GIS等，安装对应的数据库管理软件；所述的信息传输器主要负责手持机的实时信息上传控制中心信息收集器，主要设置在入口处；所述的信息收集器主要是负责接收信息传输器的信息，并将信息上传至中心服务器；计算机主要根据信息收集器的相关信息和与中心服务器交互信息等。整个系统采用无源的RFID定位，便于安装，且成本较低。

系统融合了传感器技术、无线通信技术、网络技术和嵌入式技术。     作品开发了一种具有自主知识产权的工业级无线协议栈，而且已经成功应用于无线污水监测系统，本协议栈针对于工业坏境更强调可靠性，易用性与可移植性，而且使传感器网络规模真正达到千级水平，这是其他协议栈无法比拟的。

1.人员定位方案：利用区域定位技术，根据矿井的结构布置无线网络，根据布置的网络结构做定位算法，定位应用算法的改进，当目标节点一直处于移动状态时，目标位置的估计值会出现波动。通过现场实际测量并进行适当算法校正，做精确定位。

    2.渗水监测：上位机采用地理信息系统（GIS）把矿区的数据信息组织、分析     3.技术优势：多节点自组网适用于煤矿井下巷道多曲折、多风门等结构特点，优秀的电源管理方案着眼于电源供电限制严格的特点，网络具有容量大、时延短、安全、有效范围小、工作频段灵活等特点，彻底消除监测盲区，能替代原有的485/232总线，适用于线状，一主多从的网状网络，能替代原有的GPRS系统，实现低安装成本，低运营成本的数据传输系统。

本发明所要实现的技术效果是：主要是将无线射频、无线远程通信等技术应用于煤矿安全生产的人员定位、气体检测、地质监测、事故预防报警和求救等方面。将带有无线射频、无线远程通信模块的手持机配发给下井工人，在主通道和各巷道沿线等间隔以及特殊点布置射频定位器，工人进入巷道后手持机自动与经过的射频定位器进行数据交换，从而实现人员定位等功能。途中通过无线远程通信模块与控制中心交换数据及通话，实现事故报警、求援、地址状况和气体状况等安全事项的提醒等功能。

从应用前景上看，目前煤矿事故频发，监控系统需求迫切，一套功能完备、成本低廉的系统有很大的应用前景。

附图说明

图1是井下系统

图2是地面系统

其中：1.挖空区域 2.定位器 3.工人 4.巷道 5.地质探测器 6.主通道 7.入口 8.信号传输器 9.通风道 10.气体调节器 11.地面 12.气体监测器 13.待挖区 14.计算机 15.中心服务器 16.显示屏 17.控制台 18.信号接收器。