煤礦井下重大危險源物聯(lián)網(wǎng)動態(tài)監(jiān)測預(yù)警方法
【專利摘要】一種煤礦井下重大危險源物聯(lián)網(wǎng)動態(tài)監(jiān)測預(yù)警方法,屬于煤礦井下動態(tài)監(jiān)測預(yù)警方法。包括井下傳感平臺、井下預(yù)警控制平臺、井上下網(wǎng)絡(luò)平臺、井上監(jiān)測管理平臺,井下傳感平臺采用光纖光柵傳感器構(gòu)成監(jiān)測裝置采集重大危險源信息,通過井上下網(wǎng)絡(luò)平臺傳送數(shù)據(jù),井上監(jiān)測管理平臺接收數(shù)據(jù)后提供應(yīng)用進行分析處理并將結(jié)果提供給各方使用,井下預(yù)警控制平臺根據(jù)接收的指令控制井下聯(lián)動設(shè)備及裝置。本發(fā)明基于物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建,采用光纖光柵傳感技術(shù),實現(xiàn)了煤礦井下重大危險源的動態(tài)監(jiān)測預(yù)警;監(jiān)測結(jié)果更準確,抗干擾能力強,現(xiàn)場安全,信號傳輸距離與速度都大為提高;為重大危險源的跨學科跨領(lǐng)域分析提供了平臺和基礎(chǔ),能滿足不同方面對的動態(tài)管理要求。
【專利說明】煤礦井下重大危險源物聯(lián)網(wǎng)動態(tài)監(jiān)測預(yù)警方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于一種煤礦井下動態(tài)監(jiān)測預(yù)警方法,具體是煤礦井下重大危險源物聯(lián)網(wǎng)動態(tài)監(jiān)測預(yù)警。
【背景技術(shù)】
[0002]煤礦井下重大危險源情況復(fù)雜,礦壓、瓦斯、煤塵、火、水等因素都對我國煤礦安全生產(chǎn)產(chǎn)生了嚴重影響。雖然近年來煤礦井下監(jiān)測系統(tǒng)的發(fā)展很快,但仍然存在較多問題,如對重大危險源分類不清晰、檢測覆蓋范圍過窄、學科融合度和集成度低、傳感器件易受惡劣環(huán)境干擾、監(jiān)測數(shù)據(jù)精確度不夠、數(shù)據(jù)分析深度不足、數(shù)據(jù)處理平臺接口不兼容、實時動態(tài)在線功能較差等,目前為止沒有形成較為完善的技術(shù)及管理體系,這就要求建立一個合理、完善、先進的煤礦井下重大危險源監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng),滿足對煤礦安全信息的處理及分析要求。
[0003]光纖光柵傳感技術(shù)是隨著光纖光柵制作技術(shù)的迅速發(fā)展而崛起的一種嶄新的傳感技術(shù)。相比較傳統(tǒng)的傳感器,光纖光柵傳感器具有抗電磁干擾、抗腐蝕、電絕緣、高靈敏度等優(yōu)點,并且容易實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化、實時化、系統(tǒng)化監(jiān)測,為煤礦井下重大危險源監(jiān)測預(yù)警提供了技術(shù)基礎(chǔ)。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]技術(shù)問題:為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足,本發(fā)明提供一種煤礦井下重大危險源物聯(lián)網(wǎng)動態(tài)監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng),解決目前煤礦井下還沒有形成較為完善的技術(shù)及管理體系的問題。
[0005]技術(shù)方案:本發(fā)明的目的通過如下技術(shù)方案實現(xiàn):
[0006]煤礦井下重大危險源物聯(lián)網(wǎng)動態(tài)監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng),包括井下傳感平臺、井下預(yù)警控制平臺、井上下網(wǎng)絡(luò)平臺、井上監(jiān)測管理平臺;
[0007]井下傳感平臺是監(jiān)測數(shù)據(jù)采集單元,采用光纖光柵傳感器,所述的光纖光柵傳感器包括:光纖光柵應(yīng)力傳感器、光纖光柵應(yīng)變傳感器、光纖光柵溫度傳感器、光纖光柵氣體傳感器、光纖光柵化學傳感器、光纖光柵流量傳感器、光纖光柵位移傳感器、光纖光柵電磁傳感器、光纖光柵加速度傳感器和光纖陀螺儀,分別構(gòu)成礦山壓力監(jiān)測裝置、井下氣體成分及濃度監(jiān)測裝置、煤巖體表層及氣體溫度監(jiān)測裝置和液體流速及液位測量裝置的監(jiān)測裝置;將各監(jiān)測裝置采集到的原始監(jiān)測數(shù)據(jù)發(fā)送入井上下網(wǎng)絡(luò)平臺,再通過井上下網(wǎng)絡(luò)平臺傳送至井上監(jiān)測管理平臺;
[0008]井下預(yù)警控制平臺是井下設(shè)備控制單元,井上監(jiān)測管理平臺發(fā)出指令數(shù)據(jù)到井下預(yù)警控制平臺,井下預(yù)警控制平臺根據(jù)井上監(jiān)測管理平臺指令,控制井下聯(lián)動設(shè)備及裝置的開關(guān)閉合;其可控制的井下聯(lián)動設(shè)備及裝置包括采煤機、液壓支架、風機、水泵、刮板輸送機、膠帶輸送機、局部通風機、惰性氣體噴射裝置、設(shè)備斷電防爆裝置和聲光報警裝置;
[0009]井上下網(wǎng)絡(luò)平臺是數(shù)據(jù)傳輸單元,包括井上下光纖網(wǎng)絡(luò)、光纖光柵解調(diào)裝置和監(jiān)測數(shù)據(jù)庫,合法有效地傳遞數(shù)據(jù);接收井下傳感平臺發(fā)送的監(jiān)測數(shù)據(jù),傳送至監(jiān)測數(shù)據(jù)庫進行存儲,同時監(jiān)測數(shù)據(jù)庫將信息傳送至井上監(jiān)測管理平臺;接收井上監(jiān)測管理平臺發(fā)送的指令數(shù)據(jù),并傳送至井下控制平臺;
[0010]井上監(jiān)測管理平臺是智能化數(shù)據(jù)分析處理單元,包括數(shù)據(jù)接口、數(shù)據(jù)分析服務(wù)器、人機交互接口、第三方應(yīng)用接口和二次開發(fā)接口,接收井上下網(wǎng)絡(luò)平臺傳送的數(shù)據(jù),提供應(yīng)用對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行分析處理,并將數(shù)據(jù)及結(jié)果提供給本系統(tǒng)客戶端用戶、本系統(tǒng)其他平臺、本系統(tǒng)本平臺其他應(yīng)用、外部系統(tǒng)的其他平臺使用。
[0011]有益效果:由于采用了上述方案,包括井下傳感平臺、井下預(yù)警控制平臺、井上下網(wǎng)絡(luò)平臺、井上監(jiān)測管理平臺,井下傳感平臺采用光纖光柵傳感器構(gòu)成監(jiān)測裝置采集重大危險源信息,通過井上下網(wǎng)絡(luò)平臺安全有效地傳送數(shù)據(jù),井上監(jiān)測管理平臺接收數(shù)據(jù)后提供應(yīng)用對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行分析處理并將數(shù)據(jù)及結(jié)果提供給各方使用,井下預(yù)警控制平臺根據(jù)接收到的指令數(shù)據(jù)控制井下聯(lián)動設(shè)備及裝置。本發(fā)明基于物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建,采用光纖光柵傳感技術(shù),實現(xiàn)了煤礦井下重大危險源的動態(tài)監(jiān)測及預(yù)警;監(jiān)測結(jié)果更加準確,抗干擾能力強,現(xiàn)場安全,信號傳輸距離與傳輸速度都大為提高;為重大危險源的跨學科跨領(lǐng)域分析提供了平臺和基礎(chǔ),能滿足不同方面對重大危險源的動態(tài)管理要求。解決了目前煤礦井下還沒有形成較為完善的技術(shù)及管理體系的問題。
[0012]優(yōu)點:
[0013]1、基于物聯(lián)網(wǎng)的概念及理論構(gòu)建了感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層,實現(xiàn)了煤礦井下重大危險源的動態(tài)監(jiān)測及預(yù)警,符合科技發(fā)展的先進方向。
[0014]2、采用光纖光柵傳感技術(shù),可使監(jiān)測結(jié)果更加準確,且不受礦井水、瓦斯及電磁輻射的影響,抗干擾能力強,無源工作,井下不需供電也不存在電信號和電子器件,保證現(xiàn)場安全。采用光纖作為網(wǎng)絡(luò),使得信號傳輸距離與傳輸速度都大為提高。
[0015]3、利用計算機技術(shù)實現(xiàn)了各類危險源數(shù)據(jù)的存儲、分析處理并可供第三方應(yīng)用及二次開發(fā)使用,為重大危險源的跨學科跨領(lǐng)域分析提供了平臺和基礎(chǔ),能滿足企業(yè)、政府等不同方面對重大危險源的動態(tài)管理要求,可以為煤礦井下安全生產(chǎn)、重大危險源事故的預(yù)防和分析、煤礦井下安全技術(shù)的發(fā)展提供幫助。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖2為本發(fā)明的井下傳感平臺結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖3為本發(fā)明的井下預(yù)警控制平臺結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖4為本發(fā)明的井上下網(wǎng)絡(luò)平臺結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖5為本發(fā)明的井上監(jiān)測管理平臺結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的一個實施例作進一步的描述:
[0022]實施例1:基于光纖光柵傳感技術(shù)的煤礦井下重大危險源物聯(lián)網(wǎng)動態(tài)監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng),包括井下傳感平臺1、井下預(yù)警控制平臺2、井上下網(wǎng)絡(luò)平臺3、井上監(jiān)測管理平臺4。
[0023]井下傳感平臺I是監(jiān)測數(shù)據(jù)采集單元,具有采集重大危險源的應(yīng)力、壓力、壓強、變形、溫度、濃度、成分、速度、位置等物理量及化學量信息的功能,采用光纖光柵傳感器,所述的光纖光柵傳感器包括:光纖光柵應(yīng)力傳感器10101、光纖光柵應(yīng)變傳感器10102、光纖光柵溫度傳感器10103、光纖光柵氣體傳感器10104、光纖光柵化學傳感器10105、光纖光柵流量傳感器10106、光纖光柵位移傳感器10107、光纖光柵電磁傳感器10108、光纖光柵加速度傳感器10109和光纖陀螺儀10110,分別構(gòu)成礦山壓力監(jiān)測裝置10201、井下氣體成分及濃度監(jiān)測裝置10202、煤巖體表層及氣體溫度監(jiān)測裝置10203和液體流速及液位測量裝置10204的監(jiān)測裝置;將各監(jiān)測裝置采集到的原始監(jiān)測數(shù)據(jù)發(fā)送入井上下網(wǎng)絡(luò)平臺3,再通過井上下網(wǎng)絡(luò)平臺3傳送至井上監(jiān)測管理平臺4 ;
[0024]井下預(yù)警控制平臺2是井下設(shè)備控制單元,井上監(jiān)測管理平臺4發(fā)出指令數(shù)據(jù)到井下預(yù)警控制平臺2,井下預(yù)警控制平臺2根據(jù)井上監(jiān)測管理平臺4指令,控制井下聯(lián)動設(shè)備及裝置201的開關(guān)閉合;其可控制的井下聯(lián)動設(shè)備及裝置包括采煤機20101、液壓支架20102、風機20103、水泵20104、刮板輸送機20105、膠帶輸送機20106、局部通風機20107、惰性氣體噴射裝置20108、設(shè)備斷電防爆裝置20109和聲光報警裝置20110 ;
[0025]井上下網(wǎng)絡(luò)平臺3是數(shù)據(jù)傳輸單元,包括井上下光纖網(wǎng)絡(luò)301、光纖光柵解調(diào)裝置302和監(jiān)測數(shù)據(jù)庫303,合法有效地傳遞數(shù)據(jù);接收井下傳感平臺I發(fā)送的監(jiān)測數(shù)據(jù),傳送至監(jiān)測數(shù)據(jù)庫303進行存儲,同時監(jiān)測數(shù)據(jù)庫303將信息傳送至井上監(jiān)測管理平臺4 ;接收井上監(jiān)測管理平臺4發(fā)送的指令數(shù)據(jù),并傳送至井下控制平臺2 ;
[0026]井上監(jiān)測管理平臺4是智能化數(shù)據(jù)分析處理單元,包括數(shù)據(jù)接口 401、數(shù)據(jù)分析服務(wù)器402、人機交互接口 403、第三方應(yīng)用接口 404和二次開發(fā)接口 405,接收井上下網(wǎng)絡(luò)平臺3傳送的數(shù)據(jù),提供應(yīng)用對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行分析處理,并將數(shù)據(jù)及結(jié)果提供給本系統(tǒng)客戶端用戶406、本系統(tǒng)其他平臺407、本系統(tǒng)本平臺其他應(yīng)用408、外部系統(tǒng)的其他平臺409使用。
[0027]通過以上的具體實施,本發(fā)明提供了一種煤礦井下重大危險源物聯(lián)網(wǎng)動態(tài)監(jiān)測預(yù)警方法,包括井下傳感平臺、井下預(yù)警控制平臺、井上下網(wǎng)絡(luò)平臺、井上監(jiān)測管理平臺,井下傳感平臺采用光纖光柵傳感器構(gòu)成監(jiān)測裝置采集重大危險源信息,通過井上下網(wǎng)絡(luò)平臺安全有效地傳送數(shù)據(jù),井上監(jiān)測管理平臺接收數(shù)據(jù)后提供應(yīng)用對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行分析處理并將數(shù)據(jù)及結(jié)果提供給各方使用,井下預(yù)警控制平臺根據(jù)接收到的指令數(shù)據(jù)控制井下聯(lián)動設(shè)備及裝置。本發(fā)明基于物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建,采用光纖光柵傳感技術(shù),實現(xiàn)了煤礦井下重大危險源的動態(tài)監(jiān)測及預(yù)警;監(jiān)測結(jié)果更加準確,抗干擾能力強,現(xiàn)場安全,信號傳輸距離與傳輸速度都大為提高;為重大危險源的跨學科跨領(lǐng)域分析提供了平臺和基礎(chǔ),能滿足不同方面對重大危險源的動態(tài)管理要求。
【權(quán)利要求】
1.一種煤礦井下重大危險源物聯(lián)網(wǎng)動態(tài)監(jiān)測預(yù)警方法,其特征在于:包括井下傳感平臺、井下預(yù)警控制平臺、井上下網(wǎng)絡(luò)平臺和井上監(jiān)測管理平臺; 井下傳感平臺是監(jiān)測數(shù)據(jù)采集單元,采用光纖光柵傳感器,所述的光纖光柵傳感器包括:光纖光柵應(yīng)力傳感器、光纖光柵應(yīng)變傳感器、光纖光柵溫度傳感器、光纖光柵氣體傳感器、光纖光柵化學傳感器、光纖光柵流量傳感器、光纖光柵位移傳感器、光纖光柵電磁傳感器、光纖光柵加速度傳感器和光纖陀螺儀,分別構(gòu)成礦山壓力監(jiān)測裝置、井下氣體成分及濃度監(jiān)測裝置、煤巖體表層及氣體溫度監(jiān)測裝置和液體流速及液位測量裝置的監(jiān)測裝置;將各監(jiān)測裝置采集到的原始監(jiān)測數(shù)據(jù)發(fā)送入井上下網(wǎng)絡(luò)平臺,再通過井上下網(wǎng)絡(luò)平臺傳送至井上監(jiān)測管理平臺; 井下預(yù)警控制平臺是井下設(shè)備控制單元,井上監(jiān)測管理平臺發(fā)出指令數(shù)據(jù)到井下預(yù)警控制平臺,井下預(yù)警控制平臺根據(jù)井上監(jiān)測管理平臺指令,控制井下聯(lián)動設(shè)備及裝置的開關(guān)閉合;其可控制的井下聯(lián)動設(shè)備及裝置包括采煤機、液壓支架、風機、水泵、刮板輸送機、膠帶輸送機、局部通風機、惰性氣體噴射裝置、設(shè)備斷電防爆裝置和聲光報警裝置; 井上下網(wǎng)絡(luò)平臺是數(shù)據(jù)傳輸單元,包括井上下光纖網(wǎng)絡(luò)、光纖光柵解調(diào)裝置和監(jiān)測數(shù)據(jù)庫,合法有效地傳遞數(shù)據(jù);接收井下傳感平臺發(fā)送的監(jiān)測數(shù)據(jù),傳送至監(jiān)測數(shù)據(jù)庫進行存儲,同時監(jiān)測數(shù)據(jù)庫將信息傳送至井上監(jiān)測管理平臺;接收井上監(jiān)測管理平臺發(fā)送的指令數(shù)據(jù),并傳送至井下控制平臺; 井上監(jiān)測管理平臺是智能化數(shù)據(jù)分析處理單元,包括數(shù)據(jù)接口、數(shù)據(jù)分析服務(wù)器、人機交互接口、第三方應(yīng)用接口和二次開發(fā)接口,接收井上下網(wǎng)絡(luò)平臺傳送的數(shù)據(jù),提供應(yīng)用對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行分析處理,并將數(shù)據(jù)及結(jié)果提供給本系統(tǒng)客戶端用戶、本系統(tǒng)其他平臺、本系統(tǒng)本平臺其他應(yīng)用、外部系統(tǒng)的其他平臺使用。
【文檔編號】G01D21/02GK103528613SQ201310509186
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年10月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月25日
【發(fā)明者】方新秋, 劉曉寧, 梁敏富, 樊海亮, 劉宗柱 申請人:中國礦業(yè)大學