CN102367742A

CN102367742A - 监控系统

Info

Publication number: CN102367742A
Application number: CN2011103022121A
Authority: CN
Inventors: 张志伟; 张东升
Original assignee: BEIJING GREATWE SCI-TECH DEVELOPMENT Co Ltd
Current assignee: BEIJING GREATWE SCI-TECH DEVELOPMENT Co Ltd
Priority date: 2011-10-08
Filing date: 2011-10-08
Publication date: 2012-03-07
Anticipated expiration: 2031-10-08
Also published as: CN102367742B

Abstract

本发明提供了一种监控系统包括：人员定位单元，确定作业人员的位置信息；第一远程控制单元，连接至人员定位单元，将作业人员的位置信息发送至矿井监控系统；瓦斯监测单元，监测各监测点的瓦斯浓度信息；第二远程控制单元，连接至瓦斯监测单元，将监测点的瓦斯浓度信息发送至矿井监控系统；矿井监控系统，存储来自人员定位单元的作业人员的位置信息以及来自瓦斯监测单元的监测点的瓦斯浓度信息，当瓦斯浓度信息超过阈值时以及当没有在预定时间段内获取到来自所述瓦斯监测单元的瓦斯浓度信息时，生成报警信息。将井下作业现场的人员分布和瓦斯浓度结合起来，做有针对性的、差异化的数据挖掘和分析，指导救援和现场避灾。

Description

监控系统

技术领域

本发明涉及监控技术领域，更具体地涉及用于矿井的监控系统。

背景技术

矿井工作环境复杂，灾害多发，瓦斯是煤矿井下各种有毒有害气体的总称，其中以甲烷为主，占80％以上。瓦斯具有可燃性及爆炸性，可以使人窒息，对人的危害主要体现在四个方面：爆炸、突出、窒息和燃烧，容易造成群死群伤的重大事故。

在我国，由于采煤技术落后，瓦斯爆炸事故频频发生，据统计，在矿井自然灾害事故中，瓦斯事故死亡人数占总人数的30％-40％，使得我国矿难死亡人数达到国外的几十倍甚至上百倍。

随着我国经济体制改革不断深入，现代化进程不断加快，国家对煤矿安全日益重视，监管力度不断加强，大中型煤矿和众多乡镇小煤矿均已大量装备了煤矿井下瓦斯监测系统和井下人员定位系统，从一定程度上，保障了煤矿井下安全生产。但是由于监控报警数据常由各个生产厂家的监控采集设备自行处理，不同监控设备之间的数据格式和传输方式不一致，很难进行联通，造成了这些自控系统各自为战，难以集成到一起，为煤矿井下安全生产提供更为丰富、翔实的分析和统计数据。相关技术中，煤矿井下瓦斯监测系统和井下人员定位系统是分开实现的，没有形成一个协同的、交互的煤矿井下瓦斯监测系统和井下人员定位系统的集成解决方案。

(1)现有煤矿井下瓦斯监测系统一般基于传感器、模数转换器和远程控制单元(或上位机)实现，主要用于瓦斯、风速、负压、一氧化碳、温度等模拟量和开停、风门、馈电等开关量的采集，通过转换器将模拟量和开关量转换为数字量，并基于此数据实现瓦斯预警、报警、统计分析和系统故障的报警等功能。使得井上瓦斯调度员能够及时了解井下各个监测点的实时瓦斯浓度信息和设备运转信息。

(2)现有煤矿井下人员定位系统，主要基于射频卡和读卡器实现，并通过远程控制单元(或上位机)读取读卡器数据，用于煤矿井下作业现场的人员实时定位及运行轨迹追踪，包括井下各作业现场位置、作业人员、人数。

从上述描述可知，煤矿井下瓦斯监测系统和井下人员定位系统作为两套独立运行的自控系统，分别实现了瓦斯浓度的监测、报警以及人员的定位和数量统计，但是并没有对井下作业现场的人员分布和瓦斯浓度结合起来，做有针对性的、差异化的数据挖掘和分析，导致井上通风区队安全管理人员不能根据不同现场的瓦斯情况及时采取有针对性的措施。

因此，集成井下瓦斯安全监测系统和井下人员定位系统，更大的发挥信息作用，为煤矿井下安全生产提供更为丰富、翔实和有效的数据支持，显得尤为重要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种监控系统，可以实现系统集成、信息集成和业务集成。

根据本发明的一个方面，提供了一种监控系统，可以包括：人员定位单元，设置于矿井中，确定作业人员的位置信息；第一远程控制单元，连接至所述人员定位单元，将所述作业人员的位置信息发送至矿井监控系统；以及瓦斯监测单元，设置于所述矿井中，监测各监测点的瓦斯浓度信息；以及第二远程控制单元，连接至所述瓦斯监测单元，将所述监测点的瓦斯浓度信息发送至所述矿井监控系统；以及所述矿井监控系统，存储来自所述人员定位单元的位置信息以及来自所述瓦斯监测单元的所述监测点的瓦斯浓度信息，当所述瓦斯浓度信息超过阈值时以及当没有在预定时间段内获取到来自所述瓦斯监测单元的瓦斯浓度信息时，生成报警信息。

在上述技术方案中，优选地，所述矿井监控系统110的数据库可以分为关系数据库和实时数据库，如图6和图7所示，实时数据库用于存放检测出的瓦斯浓度信息和作业人员的位置信息，关系数据库用于存放各瓦斯监测单元、各人员定位单元的位置信息、各自控设备的所属关系、人员的基本信息、矿井下的路径信息等等。

在上述技术方案中，优选地，在所述第二远程控制单元在预定时间内没有接收到来自所述瓦斯监测单元的瓦斯浓度信息时，所述矿井监控系统判断出所述瓦斯监测单元出现故障，发出故障报警信息。

在上述技术方案中，优选地，所述矿井监控系统可以包括：第一数据处理单元，对所集成存储的所述作业人员的位置信息和所述检测点的瓦斯浓度信息以及预存的矿井内所有作业地点信息、人员基本信息和设备基础信息进行统计分析，以实现相关功能，所述相关功能包括瓦斯报警跟踪处理、瓦斯巡检管理、瓦斯报警查询、矿井作业人员管理、矿井作业地点查询和/或应急处置。

在上述技术方案中，优选地，还可以包括：矿井门户系统，通过企业服务总线连接至所述矿井监控系统，用于集成显示所述矿井监控系统推送的所述相关功能并提供启动所述相关功能的入口。

在上述技术方案中，优选地，还可以包括：集团监控系统，通过企业服务总线连接至至少一个所述矿井监控系统，存储所接收的来自至少一个所述矿井监控系统的统计分析数据和瓦斯报警处理数据。

在上述技术方案中，优选地，所述集团监控系统可以包括：第二数据处理单元，对来自至少一个所述矿井监控系统的统计分析数据和瓦斯报警处理数据进行对比分析，以实现相关功能，所述相关功能包括下属矿井的作业人员查询、下属矿井的作业地点查询、下属矿井的瓦斯报警查询、下属矿井瓦斯巡检日报、下属瓦斯巡检统计分析查询和/或下属矿井瓦斯报警处理查询。

在上述技术方案中，优选地，还可以包括：集团门户系统，通过企业服务总线连接至所述集团监控系统，用于集成显示所述集团监控系统推送的所述相关功能并提供启动所述相关功能的入口。

在上述技术方案中，优选地，所述第一远程控制单元还接收来自所述矿井监控系统的指令控制所述人员定位单元。

在上述技术方案中，优选地，所述第二远程控制单元还接收来自所述矿井监控系统的指令控制所述瓦斯监测单元。

在上述技术方案中，优选地，还可以包括：外部系统，通过企业服务总线连接至所述矿井监控系统和/或集团监控系统，用于实现附加服务功能。

在上述技术方案中，优选地，所述人员定位单元可以包括：射频卡和读卡器，所述射频卡由所述作业人员佩戴，记录所述作业人员的身份信息；所述读卡器，读取所述射频卡中的所述身份信息，并将所述身份信息和所述读卡器的标识信息发送至所述第一远程控制单元，根据所述标识信息通过预存的所述读卡器的位置信息与所述标识信息的对应关系，确定所述作业人员的位置信息。

在上述技术方案中，优选地，所述瓦斯监测单元可以包括：传感器，所述传感器检测所述瓦斯浓度信息，获取所述瓦斯浓度信息的模拟信号并发送至所述第二远程控制单元；所述第二远程控制单元可以包括：模数转换器和通信模块，所述模数转换器，将所述模拟信号转换成数字信号并发送给所述通信模块，所述通信模块将所述数字信号发送至所述矿井监控系统。

在上述技术方案中，优选地，所述外部系统可以包括：通知平台，通过所述企业服务总线连接至所述矿井监控系统和/或所述集团监控系统，用于当警报发生时，将警报信息通过短信和/或邮件发送至负责用户的终端；设备管理系统，通过所述企业服务总线连接至所述矿井监控系统和/或所述集团监控系统，用于管理设备基础信息；认证系统，通过所述企业服务总线连接至所述矿井监控系统和/或所述集团监控系统，验证进入所述集团门户系统和/或所述矿井门户系统的用户的权限以及对外部系统的认证。

通过上述技术方案，实现了系统集成和信息集成，集成了煤矿井下作业现场的位置信息、瓦斯浓度信息、人员信息，通过三者的信息比对分析，实现针对不同作业场景下瓦斯浓度采取有差异性的应对措施。

附图说明

图1示出了根据本发明的实施例的监控系统的框图；

图2示出了根据本发明的又一实施例的监控系统的框图；

图3示出了根据本发明的实施例的矿井门户系统集成显示相关功能的示意图；

图4示出了根据本发明的实施例的集团门户系统集成显示相关功能的示意图；

图5示出了根据本发明的实施例的监控系统的技术架构示意图；

图6示出了根据本发明的实施例的瓦斯监测数据的集成示意图；

图7示出了根据本发明的实施例的人员定位数据的集成示意图；以及

图8示出了根据本发明的实施例的动态建点的示意图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明并不限于下面公开的具体实施例的限制。

在下面的实施例中，将以煤矿井下作为主要的监测点，应该理解，本发明的技术方案可以应用于各种矿井。

图1示出了根据本发明的实施例的监控系统的框图。

如图1所示，根据本发明的实施例的监控系统100可以包括：人员定位单元102，设置于矿井中，确定作业人员的位置信息；第一远程控制单元104，连接至人员定位单元102，将作业人员位置信息发送至矿井监控系统；以及瓦斯监测单元106，设置于矿井中，监测各监测点的瓦斯浓度信息；以及第二远程控制单元108，连接至瓦斯监测单元106，将所述监测点的瓦斯浓度信息发送至矿井监控系统110；以及矿井监控系统110，集成存储来自人员定位单元102的作业人员和位置信息以及来自瓦斯监测单元106的监测点的瓦斯浓度信息，当所述瓦斯浓度信息超过阈值时以及当没有在预定时间段内获取到来自所述瓦斯监测单元106的瓦斯浓度信息时，生成报警信息。例如，在第二远程控制单元108在5秒内没有接收到来自瓦斯监测单元106的瓦斯浓度信息时，矿井监控系统110判断出瓦斯监测单元106出现故障，发出故障报警信息。

在上述技术方案中，优选地，所述矿井监控系统110的数据库可以分为关系数据库和实时数据库，如图6和图7所示，实时数据库用于存放检测出的瓦斯浓度信息和作业人员的位置信息，关系数据库用于存放各瓦斯监测单元、各人员定位单元的位置信息、各自控设备的所属关系以及基础信息、人员的基本信息、矿井下的路径信息等等。

在上述技术方案中，优选地，矿井监控系统110可以包括：第一数据处理单元1102，对所集成存储的作业人员的位置信息和检测点的瓦斯浓度信息以及预存的矿井内所有作业地点信息、人员基本信息和设备基础信息进行统计分析，以实现相关功能，相关功能包括瓦斯报警跟踪处理(煤矿安管人员响应报警，采取应对措施，并将应对措施记录在矿井监控系统中的关系数据库中，并基于作业人员的位置信息和检测点的瓦斯浓度信息，安管人员可以跟踪瓦斯报警处理进度)、瓦斯巡检管理(在关系数据库中人工录入巡检路线的信息，根据录入的巡检路线信息可以制定巡检路线，巡检计划等，支持巡检工作)、瓦斯报警查询(可以查询瓦斯监测单元检测出的瓦斯信息和监控系统生成的报警信息)、矿井作业人员管理(由于存储了作业人员的信息，因此可供查询作业人员的信息，包括作业位置、基本信息等)、矿井作业地点查询(同样地，由于存储了检测出的人员位置信息，因此可以查询相关作业地点的信息)以及应急处置(编制瓦斯安全应急预案，并针对重大瓦斯事故启动应急处置流程)。根据检测出的作业人员的位置信息以及人员定位单元的分布路线可以确定作业人员的运行轨迹。

在上述技术方案中，优选地，还可以包括：矿井门户系统112，通过企业服务总线(图中未示出)连接至矿井监控系统110，用于集成显示矿井监控系统推送的相关功能并提供启动相关功能的入口。

在上述技术方案中，优选地，还可以包括：集团监控系统114，通过企业服务总线(图中未示出)连接至至少一个矿井监控系统110，集成存储所接收的来自至少一个矿井监控系统110的统计分析数据(包括作业人员的位置信息、作业地点的瓦斯浓度信息)和瓦斯报警处理数据(对该矿井的报警处理数据上报给集团监控系统)。

在上述技术方案中，优选地，集团监控系统114可以包括：第二数据处理单元1142，对来自至少一个矿井监控系统110的统计分析数据和瓦斯报警处理数据进行对比分析，以实现相关功能，相关功能包括下属矿井的作业人员查询(由于集成存储了下属矿井监控系统推送的作业人员的位置信息，还预存了每个作业人员的基本信息，因此可以查询作业人员的基本信息以及作业人员的位置信息)、下属矿井的作业地点查询(由于集成存储了下属矿井监控系统推送的井下作业地点信息，因此可以查询作业地点的位置信息和作业信息)、下属矿井的瓦斯报警查询(由于下属矿井监控系统将本系统的所有数据上报给集团监控系统，因此，经过集团监控系统的分类处理之后，可以查询各类数据，包括瓦斯报警信息的查询)、下属矿井瓦斯巡检日报、下属瓦斯巡检统计分析查询以及下属矿井瓦斯报警处理查询(同样地，由于下属矿井监控系统将本系统的瓦斯巡检、报警处理等数据上报给集团监控系统，并由集团监控系统进行统计分析，因此，可以通过集团监控系统进行下属矿井瓦斯巡检日报的查看、下属瓦斯巡检统计分析查询以及下属矿井瓦斯报警处理查询)。

在上述技术方案中，优选地，还可以包括：集团门户系统116，通过企业服务总线连接至集团监控系统114，用于集成显示集团监控系统推送的相关功能并提供启动相关功能的入口。

在上述技术方案中，优选地，第一远程控制单元104还接收来自所述矿井监控系统的指令控制人员定位单元。

在上述技术方案中，优选地，第二远程控制单元108还接收来自矿井监控系统的指令控制瓦斯监测单元。

在上述技术方案中，优选地，还可以包括：外部系统118，通过企业服务总线(图中未示出)连接至矿井监控系统和/或集团监控系统，用于实现附加服务功能。

在上述技术方案中，优选地，人员定位单元102可以包括：射频卡，佩戴在作业人员身上，记录作业人员的身份信息；读卡器，读取射频卡中的身份信息，并将所述身份信息和所述读卡器的标识信息发送至所述第一远程控制单元104，根据所述标识信息通过预存的所述读卡器的位置信息与所述标识信息的对应关系，确定所述作业人员的位置信息。人员定位单元还可以为Zigbee无线通信单元。

在上述技术方案中，优选地，瓦斯监测单元106可以包括传感器，检测瓦斯浓度信息，获取瓦斯浓度信息的模拟信号并发送至所述第二远程控制单元108；所述第二远程控制单元108包括模数转换器和通信模块，所述模数转换器将所述模拟信号转换成数字信号并发送给所述通信模块，所述通信模块将所述数字信号发送至所述矿井监控系统110。

在上述技术方案中，优选地，外部系统118可以包括：通知平台1182，通过企业服务总线连接至矿井监控系统和/或集团监控系统，用于当警报发生时，将警报信息通过短信和/或邮件发送至负责用户的终端；设备管理系统1184，通过企业服务总线连接至矿井监控系统和/或集团监控系统，用于管理设备基础信息；认证系统1186，通过企业服务总线连接至矿井监控系统和/或集团监控系统，验证通过矿井门户系统访问矿井监控系统的用户权限以及验证通过集团门户系统访问集团监控系统的用户权限。在此，应该理解，外部系统118还可以包括其他需要的应用服务，例如流程管理系统、报表引擎、主数据平台等，不仅限于图中所示的这些应用服务功能。设备基础信息包括设备的标识、在矿井中的分布情况、功能、故障信息等。

图2示出了根据本发明的又一实施例的监控系统的框图。

如图2所示，监控系统主要实现局矿两级(集团级和煤矿级)的瓦斯安全监测、报警和处置，监控系统主要包括集团监控系统400、煤矿监控系统300、煤矿井下自控系统200三部分。

在集团管理端(即集团监控系统400端)，管理多个煤矿监控系统300，对来自煤矿管理端的集成数据进行分析以实现相关功能，例如对下属所有煤矿的井下作业现场的人员查询、作业地点查询、瓦斯报警查询、瓦斯巡检查询，跟踪煤矿对瓦斯报警处理的过程，并提供统计分析报表(煤矿作业现场瓦斯报警统计、煤矿瓦斯安全排名)以及基础平台(权限、日志等)。还提供集团门户系统402，该集团门户系统402通过企业服务总线1与集团监控系统400连接，集成显示集团监控系统400实现的相关功能，提供客户端进入相关功能的入口。集团监控系统400中的集团实时数据库404集成存储了所有下属煤矿的人员定位数据和瓦斯监测数据，集团关系数据库406集成存储了所属各煤矿的上下级关系、人员定位单元分布关系、瓦斯监测单元分布关系以及相关操作业务关系。根据集团实时数据库404和集团关系数据库406进行统计分析，根据分析结果向集团门户系统402推送集成实现的相关功能。正是集团监控系统中的数据处理单元(例如图1中的第二数据处理单元1142)将各煤矿的所有人员信息和定位信息以及各煤矿的瓦斯信息和瓦斯监测点以及各煤矿的作业地点信息进行了统计以及各项信息的综合对比，因此，可以实现相关的功能。例如，查询当前进行作业人员的信息以及作业现场的瓦斯浓度信息、统计分析单个巷道掘进或者工作面回采过程中的瓦斯浓度变化趋势，形成曲线图。当发生报警时，可以层层通知到各级人员，包括作业人员、煤矿端管理人员、集团端管理人员。在集团监控系统400中可以接入通信单元，当瓦斯浓度超出阈值时或者因为自控设备故障停止运行时，可以将生成的警报信息发送至管理人员(集团端预先设置了管理人员的联系方式，可以通过短信、邮件告知管理人员)。

在煤矿管理端(即煤矿监控系统300端)，实现对整个煤矿井下作业人员的管理、作业地点的管理，集成井下瓦斯监测单元206(瓦斯监测单元206为多个)，对作业现场进行瓦斯浓度报警，跟踪通风区安管人员的瓦斯处理进度，针对重大瓦斯事故启动应急处置流程等。同时，在煤矿管理端，还支持通风调度员的日常瓦斯巡检工作，并基于此与瓦斯监测单元检测的瓦斯数据进行对比分析，为通风安管人员的决策提供充分的数据支持。局矿两级的井下作业现场瓦斯安全监控系统通过企业服务总线(Enterprise Service Bus，ESB)集成交互，如图中所示，集团监控系统 400通过企业服务总线3连接至煤矿监测系统300，形成数据交互。还提供矿井门户系统302，矿井门户系统302通过企业服务总线2与煤矿监控系统300连接，通过该矿井门户系统302可以集成显示煤矿监控系统300实现的功能，客户端可以从矿井门户系统(portal)302启动相关的功能，相当于提供客户端查询统计数据的入口。煤矿监控系统300中煤矿实时数据库集成存储了所属煤矿的人员定位信息和瓦斯监测数据，煤矿关系数据库306集成存储了集团、煤矿、煤矿井下自控系统的上下级关系、人员定位单元的分布、瓦斯监测单元的分布以及操作业务关系等。

煤矿井下自控系统200包括第一远程控制单元202、人员定位单元204、瓦斯监测单元206和第二远程控制单元。

人员定位单元204，连接至第一远程控制单元202，主要实现煤矿井下作业人员的定位、跟踪，远程控制单元(Remote Terminal Units，RTU)202或上位机将人员定位单元204检测出的人员定位信息发送至所属煤矿监控系统300并存储在煤矿实时数据库304中，煤矿监控系统300将煤矿实时数据库304与关系数据库306进行集成，然后将集成的数据进行统计分析，根据统计分析结果向矿井门户系统302推送井下作业地点信息和人员信息，该远程控制单元202还接收来自井上管理端(煤矿监控系统300或集团监控系统400)的指令，控制人员定位单元204的运行。

其中，人员定位单元204可以包括射频卡和读卡器(图2中未示出)，射频卡由作业人员佩戴，记录作业人员的身份信息，读卡器，读取射频卡中的身份信息，并将身份信息和所述读卡器的标识信息发送至第一远程控制单元202，根据所述标识信息通过预存的所述读卡器的位置信息与所述标识信息的对应关系，确定所述作业人员的位置信息。

瓦斯监测单元206，连接至第二远程控制单元208，主要实现井下作业现场的瓦斯浓度监测和报警，第二远程控制单元208将监测的瓦斯信息发送至煤矿监控系统300，煤矿监控系统300将瓦斯信息存储在煤矿实时数据库304中，将煤矿实时数据库304与煤矿关系数据库306进行集成，然后将集成的数据进行统计分析，根据统计分析结果向客户端推送井下作业地点的瓦斯浓度和报警信息。第二远程控制单元208，还接收来自井上管理端(煤矿监控系统300或集团监控系统400)的指令(包括报警信息)，控制该瓦斯监测单元206的运行。

瓦斯监测单元206可以包括传感器(图2中未示出)，传感器检测瓦斯浓度信息，获取瓦斯浓度信息的模拟信号并发送至所述第二远程控制单元208；第二远程控制单元208包括模数转换器和通信模块，模数转换器将所述模拟信号转换成数字信号并发送给所述通信模块，通信模块将数字信号发送至煤矿监控系统300。

监控系统还提供外部系统500，通过企业服务总线4分别与煤矿监控系统300和集团监控系统400连接，辅助煤矿监控系统300和集团监控系统400实现其预期管理目的，包括推送报警信息的短信平台(通知平台506)、管理系统中人员、作业地点等主数据的主数据管理系统504、管理井下人员定位单元和瓦斯监测单元等设备的设备管理平台508(由于瓦斯监测单元在预定时间段内没有检测到瓦斯浓度信息，第二远程控制单元在预定时间段内就未能将瓦斯浓度信息上传至矿井监控系统，则矿井监控系统可以判断出瓦斯监测单元出现故障，因此，矿井监控系统可以对设备运转信息进行统一管理，监控设备的运行状态，是否发生故障，哪些监测点的设备发生了故障)、系统认证和权限管理的LDAP认证系统502等。还提供调度大屏600，用于展示系统功能，通过该系统功能可以获取实时数据和曲线图等。其中，企业服务总线1、企业服务总线2、企业服务总线3和企业服务总线4为同一条企业服务总线。

门户系统(Portal)通过企业服务总线集成煤矿监控系统300、集团监控系统400、煤矿井下自控系统200以及其他扩展应用系统(外部系统500)，实现系统集成、信息集成，并通过信息对比、分析和推送，实现业务的集成。

如图3所示，是煤矿监控系统300对应的煤矿门户系统显示示意图，煤矿监控系统实现的业务应用主要有以下几个部分：

人员管理：管理本煤矿所有井下作业人员的信息，包括人员基本信息、人员工作经历、培训考核和资质信息等。

井下作业地点管理：管理本煤矿所有的井下作业地点，包括作业地点的基本信息、位置信息和作业信息，并使之与井下人员定位系统的数据采集位置信息、瓦斯安全监测系统的数据采集位置信息准确对应。

瓦斯报警查询：供煤矿管理端实时查询瓦斯监测单元上报的瓦斯浓度和瓦斯报警信息。

瓦斯报警跟踪处理：煤矿通风区队安全管理人员响应瓦斯报警，采取应对措施，并持续上报系统，矿领导或通风区队负责人实时跟进瓦斯报警的处理进度。

瓦斯巡检管理：支持煤矿通风调度员的日常瓦斯巡检工作，包括巡检路线制定、巡检计划编制、巡检任务单打印、巡检数据上报、瓦斯班报编制、瓦斯日报编制等。

应急处置：煤矿管理端编制瓦斯安全应急预案，并针对重大瓦斯事故启动应急处置流程。以及

统计分析报表包括作业现场瓦斯报警统计、瓦斯报警跟踪处理统计和作业现场瓦斯浓度趋势分析等。

如图4所示，是集团监控系统400的集团门户系统显示示意图，集团监控系统实现的业务应用主要有以下几个部分：

煤矿人员查询：供集团管理端查看所有煤矿的井下作业人员，以及作业人员的资质信息。

煤矿井下作业地点查询：供集团管理端查看当前所有煤矿的井下作业地点，包括作业地点的基本信息、位置信息和作业信息。

煤矿瓦斯报警查询：供集团管理端实时查询下属所有煤矿的瓦斯报警信息，包括作业地点、瓦斯浓度和报警时间等。

煤矿瓦斯巡检日报：查看各煤矿每日上报的瓦斯巡检日报，包括巡检点、甲烷浓度、一氧化碳浓度和温度，并查看煤矿每日通风调度台账。

瓦斯巡检对比分析查询：结合瓦斯巡检以及瓦斯监测单元，综合对比瓦斯浓度数据，分析井下关键作业地点的瓦斯变化趋势。

煤矿瓦斯报警处理查询：跟踪下属煤矿的瓦斯报警处理过程，实时了解煤矿的瓦斯治理情况。

将检测出的监测点对应的瓦斯浓度信息、检测出的作业人员的位置信息和矿井下所有的作业地点分布路径进行对比分析，可以知道作业人员是否安全，是否可能出现险情，当出现险情时，如何安排作业人员撤离等，还可提供作业人员信息查询，作业地点查询，报警处理情况等，为安管人员提供应急处理依据，应对各种突发状况，这样的信息综合处理方案，使矿井监测数据形成一个系统。

在整体上说明了根据本发明的监控系统之后，下面结合图5介绍根据本发明的监控系统的技术构架。

如图5所示，煤矿井下作业现场瓦斯安全监控管理系统分为五层架构，包括客户端A、接入层B、应用层C、集成层D以及外部系统E。客户端A主要是用户应用的接口，包括两部分，一部分是基于内网Intranet的应用，另一部分是基于互联网Internet的第三方系统集成应用，如与政府安监部门的接口调用。

接入层B为Web服务器，主要承担三部分的应用：(1)静态页面数据的响应；(2)性能优化的负载均衡；(3)第三方接口数据的消息监控，分为FTP(文件传输协议)和JMS两种方式。

应用层C是业务应用系统的核心组成部分，包括：(1)负责授权认证的LDAP系统；(2)局矿两级(集团级和煤矿级)监控系统的应用服务，例如人员管理、瓦斯报警管理、作业地点管理等；(3)数据库服务器，用于存储关系数据和自控系统采集的实时数据；(4)负责第三方数据信息的监控和格式转化的第三方网关。

集成层D即为数据集成服务器，主要通过企业服务总线ESB的方式实现，实现系统集成、信息集成，并通过信息对比、分析和推送，实现业务的集成。

外部系统E(即外部系统500)包括其他与监控系统相关的业务应用系统，如主数据平台、设备管理系统、短信平台、邮件系统、报表引擎、流程管理系统(BPM)等。这些外部系统与监控系统紧密协作，共同为局矿两级的井下作业现场人员定位以及作业现场的瓦斯浓度监测提供服务。

以上说明了根据本发明的监控系统的技术构架和系统实现，下面具体说明瓦斯监测数据的集成方案和煤矿井下作业人员定位信息的集成方案。

为了满足内在管理对生产实时信息的需求，生产平台中的实时数据库模块的实施将严格执行国家、省市及行业标准中对实时数据的采集规范，参照AQ6201、AQ6210、AQ1029、AQ1048、MT/T1082、MT/T1004、MT/T1008等行业与国家技术标准、规程中的功能要求设计。

根据系统功能需求，需要搭建局、矿两级实时数据库系统，下属煤矿相应的自控系统、设备的实时现场数据，确保数据的有效性和采集的规范性。

图6示出了根据本发明的实施例的瓦斯监测数据的集成示意图。

瓦斯监测单元实时监控瓦斯浓度等信息，监测出的瓦斯信息数据需要保存在实时数据库中和关系数据库中，集团层面展示的信息来自实时数据库和关系数据库，其中，集团层面展示的关键设备、工艺的实时状态和指标等监测信息来自实时数据库。如图6所示，集团30管理的煤矿有多个，图中只表示出两个煤矿11(例如图2中的煤矿监控系统)和煤矿22(例如图2中的煤矿监控系统)。煤矿11中的瓦斯监测单元110(例如，图2中的瓦斯监测单元206和图1中的瓦斯监测单元106)将检测的瓦斯数据保存在该煤矿对应的煤矿监控系统300中的实时数据库112(即图2中煤矿实时数据库304)，关系数据库114(即图2中的集团数据库406)存储了集团30和远程控制单元116(例如图2中的第二远程控制单元208)的上下级关系以及操作业务关系，煤矿11中可以有多个瓦斯监测单元110和多个远程控制单元116。将煤矿11的实时数据库112(例如图2中的煤矿实时数据库304)中的实时数据上传至集团30中的实时数据库38，将煤矿11中的关系数据上传至集团30中的关系数据库40。同理，煤矿22中实时数据也上传至集团30中的实时数据库38，煤矿22中的关系数据也上传至集团30中的关系数据库40。集团30分析统计实时数据库38中的实时数据和关系数据库40中的关系数据，实现了各种应用，例如趋势分析曲线图32、管理查询34(作业地点查询、作业人员查询等)、作业人员分布36等。这样，就实现了瓦斯信息的集成。

图7示出了根据本发明的实施例的人员定位数据的集成示意图。人员定位数据的集成与瓦斯监测数据的集成过程类似，如图7所示，各煤矿将各自的人员定位数据上传至集团30中的实时数据库42中，并将各自的关系数据上传至集团30中的关系数据库44中，实现了人员定位信息的集成。

下面分别说明瓦斯监测数据和人员定位数据的数据编码格式以及相应的集团侧的数据采集接口。

1、瓦斯监测数据的编码

1)编码格式规范

实时数据库的位号编码规范通常要求以字母开头，可以包含“_”等特殊字符，总长度不大于20位(具体的长度以实施数据库的不同有所差异)。

采用煤矿简称+自控系统简称+顺序编号的方式：

其中，煤矿简称的具体编码可以如下表1所示：

序号	山煤集团下属矿名称	编码
			1	长治煤矿	CZ
2	大同煤矿	DT

表1

自控系统简称的具体编码可以如下表2所示：

序号	自控系统名称	编码
			1	人员定位	DW
2	安全监测	AJ

表2

2)实时数据位号定义

瓦斯监测单元的数据信息主要来自传感器，传感器读取附近的有毒气体的浓度等信息，实时数据库仅保存实时数据文件中的分站运行状态、传感器运行状态、传感器测量值、传感器累加值、传感器每五分钟平均值、传感器每五分钟最大值、传感器每五分钟最小值。

瓦斯监测单元的实时数据位号点表结构如下所示：

MM_AJAAAA.ST 分站运行状态

MM_AJAAAADDDDDDDDDD.ST 传感器运行状态

MM_AJAAAADDDDDDDDDD.PV 传感器测量值

MM_AJAAAADDDDDDDDDD.SUM 传感器累加值

MM_AJAAAADDDDDDDDDD.AVG.5mSUM传感器每五分钟平均值

MM_AJAAAADDDDDDDDDD.MAX.5mSUM传感器每五分钟最大值

MM_AJAAAADDDDDDDDDD.MIN.5mSUM传感器每五分钟最小值

其中：

1)MM：表示煤矿的编码；

2)AJ：表示瓦斯监测单元的编码；

3)AAAA：0-9四位数字，用来区分分站，使用的是实时数据文件中分站编码；

4)DDDDDDDDDD：0-9十位数字，用来区分传感器，使用的是传感器编码；

5)ST(固定)：表示分站、传感器状态值；

6)PV(固定)：表示传感器采集的是数据过程值；

7)SUM(固定)：表示传感器采集的是数据累加值；

8)5mSUM(固定)：表示传感器采集的是每五分钟统计值；

2、集团侧的数据采集接口

集团实时数据库采集煤矿实时数据库中的实时数据，根据集团、煤矿两级实时数据库的不同，接口方式也会随之不同：

1)如果集团与煤矿采用同一实时数据库厂商提供的产品，采用数据库间的数据同步、映射等内部支持的数据采集、交换接口，实现集团实时数据库的数据采集；

2)如果集团与煤矿采用不同实时数据库厂商提供的产品，并且煤矿实时数据库作为标准OPC Server发布数据，则集团侧采用标准的OPC协议，采集集团下属煤矿实时数据库中的实时数据。

集团实时数据库在采集下属煤矿的实时数据的同时，还会涉及手工录入数据以及计算数据，因此，根据实时数据来源的不同，为了确保位号的动态时间邮戳，采集接口一般分为3类，其中，所有手工录入数据基于同一个手动点接口，所有计算点基于同一个计算点接口，另外，为了确保煤管局要求的数据通讯频率下的网络负荷最小，集团实时数据库将采用基于不同频率的接口，采集下属煤矿的实时数据。

各类接口的具体编码规则如下：

1)实时数据采集接口：

RDI+煤矿编码+1 ----30秒频度(安全)

RDI+煤矿编码+2 ----120秒频度(人员)

RDI+煤矿编码+3 ----300秒频度(产量)

RDI+煤矿编码+4(...)----其它频度(其它自控系统)

2)手工录入数据接口：

RDI+M

3)计算点接口：

RDI+V

下面说明人员定位数据的编码定义。

1、人员定位数据的编码

1)编码格式规范

采用煤矿简称+自控系统简称+顺序编号的方式，其中，煤矿简称的具体编码可以如下表3所示：

序号	山煤集团下属矿名称	编码
			1	长治煤矿	CZ
2	大同煤矿	DT

表3

自控系统简称的具体编码可以如下表4所示：

序号	自控系统名称	编码
			1	人员定位	DW
2	安全监测	AJ

表4

2)实时数据位号定义

煤矿侧的人员定位单元的数据信息主要来自人员定位单元的读卡器，读卡器读取通过读卡器的射频卡的卡号等信息，通过关系数据库分析人员的行动轨迹，实时数据库保存实时数据文件中的当前井下总人数、区域总人数和分站总人数。

人员定位单元的实时位号点表结构可以如下所示：

MM_DWDDD.PV --------井下总人数

MM_DWAADDD.PV --------区域总人数

MM_DWAABBDDD.PV --------分站总人数

其中：

MM：表示煤矿的编码；

DW：表示人员定位单元的编码；

AA：0-9两位数字，用来区分区域，使用的是实时数据文件中区域编码的后两位；

BB：0-9两位数字，用来区分分站，使用的是实时数据文件中分站编码的后两位；

DDD：定义传感器位号的变化，主要用于动态建点，如：001；

PV：定义数据采集的类别，代表过程测量值。

2、集团数据采集接口

1)如果集团与煤矿采用同一实时数据库厂商的产品，则采用数据库间的数据同步、映射等内部支持的数据采集、交换接口，实现集团实时数据库的数据采集；

2)如果集团与煤矿采用不同实时数据库厂商的产品，并且煤矿实时数据库作为标准OPC Server发布数据，则集团侧采用标准的OPC协议，采集集团下属煤矿实时数据库中的实时数据。

采集接口各分类的具体编码规则如下：

1)实时数据采集接口：

RDI+煤矿编码+1 ----30秒频度(安全)

RDI+煤矿编码+2 ----120秒频度(人员)

RDI+煤矿编码+3 ----300秒频度(产量)

RDI+煤矿编码+4(...) -----其它频度(其它自控系统)

2)手工录入数据接口：

RDI+M

3)计算点接口：

RDI+V

在说明了本发明的数据处理方案之后，下面详细说明根据本发明的动态建点方案。

目前，下属煤矿的人员定位单元和瓦斯监测单元均支持联网系统要求的测点定义自动识功能，当人员定位单元或瓦斯监测单元内部的传感器发生变化时，根据变化情况输出相应信息，用于通知其它联网系统，告知人员定位单元或瓦斯监测单元中的传感器测点定义发生的变化，如新增测点、改变、删除等。

动态建点、修改参数主要是指在传感器的测点定义变化时，上层自控管理系统能自动识别传感器的测点定义变化，无须人工重新定义，煤矿和集团的实时数据数据库自动完成位号的修改工作。

根据传统的实时数据库组态方法，无法实现动态建点、修改参数功能，根据本发明的动态建点方案通过编程调用实时数据库的API(应用程序接口)或SDK(软件开发工具包)函数，操作实时数据库的位号本身信息，完成动态建点、修改位号参数。

如图8所示，根据本发明的动态建点架构具体如下：

煤矿端的自动建点监测程序根据各子系统(瓦斯监测单元或人员定单位单元)提供的点位变更文件，将修改的点位和增加的点位信息更新到煤矿端的实时数据库中，实时数据库上的自动建点程序将变更的点位信息通过API函数的方式更新到集团端的实时数据库中。

1、动态建点的实现方式

动态建点分为两部分来实现：一是从Buffer机(例如图中的Buffer1和Buffer2)到矿端实时数据库(例如图中的矿端实时数据库服务器111和矿端实时数据库服务器222)的动态建点；二是从矿端的实时数据库到集团实时数据库(例如图中的集团实时数据库服务器211和集团实时数据库服务器311)的动态建点。

1)从Buffer机到矿端实时数据库动态建点：

Buffer机上的自动建点监测程序将采集到的点位变更文件转换为实时数据库要求的格式并生成CSV文件，格式如下：

[Command]

Header(Keywords)

values(separated by commas)

示例：

[Tags]

Tagname，Description，DataType，HiEngineeringUnits，LoEngineeringUnits

TIGER.IMPORT_TAG1.F_CV，Import Tag 1，Scaled，35000，0

TIGER.IMPORT_TAG2.F_CV，Import Tag 2，Scaled，35000，0

TIGER.IMPORT_TAG3.F_CV，Import Tag 3，Scaled，35000，0

Buffer机上的自动建点监测程序将生成的CSV文件存放到矿端实时数据库服务器指定的文件夹下，由矿端实时数据库提供的File Collector实现自动建点。

2)从矿端实时数据库到集团实时数据库动态建点：

a.调用实时数据库提供的API实现集团的动态建点

根据采集到的点位变更文件，逐条解析后生成点位变更数据集TagRecordset，连接到集团实时数据库，调用WriteRecordset进行集团实时数据库点位信息的更新。

ihSDK.dll中方法TagRecordSet的描述：

public bool TagRecordset.WriteRecordset(ref bool useMasterTag)。

b.调用实时数据库提供的API进行动态建点

根据采集到的点位变更文件，逐条解析后生成点位变更数据集TagRecordset，先连接到矿端通过调用WriteRecordset进行矿端实时数据库点位信息的更新，之后连接到集团再次调用WriteRecordset进行集团实时数据库点位信息的更新。

ihSDK.dll中方法TagRecordSet的描述：

public bool TagRecordset.WriteRecordset(ref bool useMasterTag)。

2、加载数据源

流程图上数据的动态刷新，需要实时数据库数据源的支持，流程图组态的最后一步工作就是加载数据源，将Item绑定到具体的实时位号上，具体工作根据实时数据库的种类略有不同。

最后说明根据本发明的实时数据接口的实现方式。

根据相关要求，规范人员定位单元和瓦斯监测单元中TXT文件的生成时间，其中实时数据文件每120秒生成一次。

针对上述的情况，为了尽可能保持数据采集接口类别的统一，确定了采集人员定位单元和瓦斯监测单元实时数据的标准：基于FTP-TXT文件传输方式实施采集。

由此，提出了如下的数据采集方案：

1)在实时数据库支持文本文件数据采集的前提下，优先考虑使用实时数据库的标准接口直接采集；

2)实时数据库不支持文本文件数据采集，解析TXT文件打包成标准的OPC Server方式发布相关系统数据，实时数据库通过OPC方式实现数据采集，确保系统的标准化与接口的相对独立；

3)针对不宜打包成标准的OPC Server方式的一些基于FTP-TXT进行数据传输的人员定位单元和瓦斯监测单元，定制开发接口数采程序，实现数据采集。

在实施例中，针对上述TXT文件的数据采集规范，定义数据采集接口，扫描频率分配和定义如下：

接口名称：RDI_DW00；扫描时间：110s。

以上结合附图详细说明了本发明的技术方案，通过本发明的技术方案可以达到以下技术效果：

(1)在软硬件集成方面，在煤矿前端，瓦斯监测单元集成了甲烷等传感器、A/D转换器等，人员定位单元集成了可读写的射频卡、读卡器和井下工业环网等。

(2)在系统集成方面，在管理后端，基于Portal集成了矿井监控系统、集团监控系统以及井下自控系统，集成了煤矿井下作业现场的位置信息、瓦斯浓度信息、人员信息，通过三者的信息比对分析，实现针对不同作业场景下瓦斯浓度采取有差异性的应对措施。

(3)在信息交互方面，井下自控系统基于Portal实现了集成和信息交互，井下自控系统向Portal推送井下作业现场位置信息、作业现场的瓦斯浓度信息、作业现场的人员信息，并基于对比分析做预警、报警，同时，Portal向作业现场推送调度信息，指导现场作业人员应急救险和避灾。

(4)实现了自动建点、修改参数，联网系统能自动识别联网矿井人员定位单元和瓦斯监测单元中传感器的测点定义的变化，如新增测点、改变、删除等，无须人工重新定义，并在远程联网时，自动把测点定义的变化传输到地面监测中心，并在各矿井及地面中心站的实时数据报表画面中及时自动反映出来。

(5)数据的实时发布。在地面中心站利用互联网技术建立监测系统的WEB网站，系统可自动不断更新实时数据报表页面；有关人员通过局域网，用IE浏览器即可及时方便的浏览各矿井的人员实时位置数据画面以及作业现场的瓦斯浓度信息。

(6)动态图形的实时显示。具有动态图形实时显示、存储；在实时动态图形显示中，直观的显示各重要传感器的安装位置、类型、当前数值、通信状态；联网系统具有实时数据与曲线同时显示、实时数据全屏翻页显示等多种浏览方式，方便查询，满足调度室调度大屏显示的各种需求。

(7)监控系统实时将现场瓦斯浓度信息推送到Portal中，分析其影响区域，并通过集成人员定位系统的人员信息、位置信息，向影响区域内的人员推送报警信息。并且，井上通风区队安全管理人员能够根据井下瓦斯情况，指导作业现场人员疏散、避险。同时，联网系统具有手机移动浏览查询功能，当系统报警时，自动将报警的位置信息、报警内容等发送到预置的管理中心相关负责人手机上，便于及时采取应对措施。

(8)趋势分析。联网的监控系统具有历史曲线的显示、查询、打印功能，可以同时显示多条实时曲线，使用户可以进行对比分析；用户可以方便选择任意测点，任意时间范围，查看其实时曲线，实时数据，以及历史曲线及数据。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种监控系统，其特征在于，包括：

人员定位单元，设置于矿井中，确定作业人员的位置信息；

第一远程控制单元，连接至所述人员定位单元，将所述作业人员的位置信息发送至矿井监控系统；

瓦斯监测单元，设置于所述矿井中，监测各监测点的瓦斯浓度信息；

第二远程控制单元，连接至所述瓦斯监测单元，将所述监测点的瓦斯浓度信息发送至所述矿井监控系统；以及

所述矿井监控系统，存储来自所述人员定位单元的所述作业人员位置信息以及来自所述瓦斯监测单元的所述监测点的瓦斯浓度信息，当所述瓦斯浓度信息超过阈值时以及当没有在预定时间段内获取到来自所述瓦斯监测单元的瓦斯浓度信息时，生成报警信息。

2.根据权利要求1所述的监控系统，其特征在于，所述矿井监控系统包括：第一数据处理单元，对所集成存储的所述作业人员的位置信息和所述检测点的瓦斯浓度信息以及预存的矿井内所有作业地点信息、人员基本信息和设备基础信息进行统计分析，以实现相关功能，所述相关功能包括瓦斯报警跟踪处理、瓦斯巡检管理、瓦斯报警查询、矿井作业人员管理、矿井作业地点查询和/或应急处置。

3.根据权利要求2所述的监控系统，其特征在于，还包括：矿井门户系统，通过企业服务总线连接至所述矿井监控系统，用于集成显示所述矿井监控系统推送的所述相关功能并提供启动所述相关功能的入口。

4.根据权利要求1所述的监控系统，其特征在于，还包括：集团监控系统，通过企业服务总线连接至至少一个所述矿井监控系统，存储所接收的来自至少一个所述矿井监控系统的统计分析数据和瓦斯报警处理数据。

5.根据权利要求4所述的监控系统，其特征在于，所述集团监控系统包括：第二数据处理单元，对来自至少一个所述矿井监控系统的统计分析数据和瓦斯报警处理数据进行对比分析，以实现相关功能，所述相关功能包括下属矿井的作业人员查询、下属矿井的作业地点查询、下属矿井的瓦斯报警查询、下属矿井瓦斯巡检日报、下属瓦斯巡检统计分析查询和/或下属矿井瓦斯报警处理查询。

6.根据权利要求5所述的监控系统，其特征在于，还包括：集团门户系统，通过所述企业服务总线连接至所述集团监控系统，用于集成显示所述集团监控系统推送的所述相关功能并提供启动所述相关功能的入口。

7.根据权利要求4所述的监控系统，其特征在于，所述第一远程控制单元还接收来自所述矿井监控系统的指令控制所述人员定位单元。

8.根据权利要求7所述的监控系统，其特征在于，所述第二远程控制单元还接收来自所述矿井监控系统的指令控制所述瓦斯监测单元。

9.根据权利要求1所述的监控系统，其特征在于，

所述人员定位单元包括射频卡和读卡器，所述射频卡由所述作业人员佩戴，记录所述作业人员的身份信息，所述读卡器，读取所述射频卡中的所述身份信息，并将所述身份信息和所述读卡器的标识信息发送至所述第一远程控制单元，根据预存的所述读卡器的位置信息与所述标识信息的对应关系，确定所述作业人员的位置信息；

所述瓦斯监测单元包括传感器，所述传感器检测所述瓦斯浓度信息，获取所述瓦斯浓度信息的模拟信号并发送至所述第二远程控制单元；所述第二远程控制单元包括模数转换器和通信模块，所述模数转换器将所述模拟信号转换成数字信号并发送给所述通信模块，所述通信模块将所述数字信号发送至所述矿井监控系统。

10.根据权利要求3至9中任一项所述的监控系统，其特征在于，还包括：外部系统，通过所述企业服务总线连接至所述矿井监控系统和/或所述集团监控系统，用于实现附加服务功能，其中，所述外部系统包括：

通知平台，通过所述企业服务总线连接至所述矿井监控系统和/或所述集团监控系统，用于当警报发生时，将所述警报信息通过短信和/或邮件发送至负责用户的终端；

设备管理系统，通过所述企业服务总线连接至所述矿井监控系统和/或所述集团监控系统，用于管理所述设备基础信息；以及

认证系统，通过所述企业服务总线连接至所述矿井监控系统和/或所述集团监控系统，验证进入所述集团门户系统和/或所述矿井门户系统的用户的权限。