CN103390212A - 煤矿安全管理系统及其管理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种煤矿安全管理系统，主要解决现有技术中存在的煤矿环境中通信不稳定时，管理系统不能和环境信息相互通信的问题；本发明采用一种煤矿安全管理系统，该系统包括：子系统接口模块、数据共享模块、联动预案库、联动预案图形化编制模块、联动预案调度执行模块、联动记录查询模块、环境信息采集模块组成，采用本方法后，当矿井中单个系统出现故障或检测到异常情况时，可根据预先设定的联动预案，控制关联的子系统采取相应动作，以提高矿井中各子系统的综合性能，可更加高效地应对突发事件，提高煤矿安全生产效率。

Description

煤矿安全管理系统及其管理方法

技术领域

本发明涉及一种煤矿安全管理系统及其管理方法，特别是指能进行工程施工人员定位和安全管理的系统。

背景技术

随着社会经济的发展，基础设施建设步伐加快，大型建设项目如火如荼的展开，施工的过程管理和安全管理对工程的工期、质量和安全起着非常重要的作用。很多工程建设现场环境非常恶劣，需要对施工人员进行实时跟踪，对施工人员进行实时安全管理。当前市场上施工人员定位和安全管理大都采用手机通信和GPS定位，也有采用无线电子标签识别。在有些施工现场，手机信号和GPS信号都非常微弱，通信很不可靠，而无线电子标签识别距离比较短，需要建立很密集的无线定位基站，一般不具备双向通信。另外目前市场上应用的人员定位系统没有环境信息的采集功能，因而不能根据环境变化，诸如在火灾、漫水等事故发生时，施工人员不能主动向监控中心报警，监控中心也不能及时通知施工人员进行撤离，及如何撤离。

 中国专利CN101236252公开了一种井下人员跟踪定位系统及其方法，所述系统包括计算机监控服务器、数据通信接口、分站、中继器、跟踪卡和天线，其特征是：所述计算机监控服务器、数据通信接口和分站为有线连接，所述分站、中继器和跟踪卡为微波通讯方式，所述天线为无线通信的一部分。该系统实用于具有固定线路的地表道路、矿井下的巷道、地下人防工程等地方，主要应用于人员以及设备的跟踪定位和安全管理。

 中国专利CN2702322公开了一种用于煤矿安全管理人员定位系统的身份标识器，所述身份标识器在煤矿安全管理人员定位系统中相配套设计的岗位管理器上使用，并设计可安全供给岗位管理器电源。

本发明采用一种无线定位和安全管理系统，无线定位基站实时采集本站环境温度、烟雾、水浸信息，并实时上报给控制中心，控制中心通过实时分析，根据环境条件对施工人员进行安全管理，较好地解决了现有技术中存在的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题之一是现有技术中存在的煤矿环境中通信不稳定时，管理系统不能和环境信息相互通信的问题；提供一种新的煤矿安全管理系统，采用该系统后，当矿井中单个系统出现故障或检测到异常情况时，可根据预先设定的联动预案，控制关联的子系统采取相应动作，以提高矿井中各子系统的综合性能，可更加高效地应对突发事件，提高煤矿安全生产效率。

本发明所要解决的技术问题之二是提供一种解决上述技术问题之一的煤矿安全管理方法。

为了解决上述技术问题之一，本发明采用的技术方案如下：一种煤矿安全管理系统，包括包括：子系统接口模块、数据共享模块、联动预案库、联动预案图形化编制模块、联动预案调度执行模块、联动记录查询模块、环境信息采集模块、无线定位模块、无线识别装置组成，所述的无线定位模块包括监控单元、无线定位网络单元、便携式无线识别装置；所述监控单元与所述无线定位模块通过光纤相连；所述无线定位模块与便携式无线识别装置通过无线数据传输模块，进行无线通信。

上述技术方案中，优选的技术方案，子系统接口模块与各子系统之间通过工业以太网进行连接，负责采集各个子系统的数据，发送执行动作命令给各子系统。

上述技术方案中，优选的技术方案，子系统接口模块分别与联动预案库和数据共享模块交互式连接；联动预案库分别与联动预案图形化编制模块和联动预案调度执行模块交互式连接；数据共享模块分别与联动预案图形化编制模块、联动预案调度执行模块和联动记录查询模块交互式连接。

上述技术方案中，优选的技术方案，无线定位网络包括无线定位基站和光纤环网，所述无线定位基站与所述光纤环网相连；无线定位基站包括MCU控制单元、无线数传单元、光网络接口单元、报警与显示单元、环境信息采集单元；所述MCU控制单元与所述无线数传单元、光纤网络接口单元、报警与显示单元和环境信息采集单元相连；报警与显示单元包括报警按钮和LED指示灯。

上述技术方案中，优选的技术方案，便携式无线识别装置包括MCU控制单元、无线数传单元、报警按钮与LCD显示单元；所述MCU控制单元与无线数传单元、报警按钮与LCD显示相连；所述的MCU控制单元的处理器采用ARM CORTEX-M3架构的LM3S8962微处理器。

上述技术方案中，优选的技术方案，无线定位基站与监控中心通过光网络连接成一个局域网，无线定位基站与监控中心采用TCP/IP协议进行数据通信。无线定位基站与便携式无线识别装置通过无线射频信号组成星型网络，无线定位基站与便携式无线识别装置的通信采用自定义协议完成；无线射频信号频率为400~500MHZ。

无线定位模块，包括监控中心、无线定位网络、便携式无线识别装置。所述监控中心与所述无线定位网络通过光纤相连；所述无线定位网络与便携式无线识别装置通过无线数据传输模块，进行无线通信。

上述技术方案中，优选的技术方案，无线定位网络包括无线定位基站和光纤环网，所述无线定位基站与所述光纤环网相连。

优选的技术方案，无线定位基站包括MCU控制单元、无线数传单元、光网络接口单元、报警与显示单元、环境信息采集单元。所述MCU控制单元与所述无线数传单元、光纤网络接口单元、报警与显示单元和环境信息采集单元相连。报警与显示单元包括报警按钮和LED指示灯。

优选的技术方案，无线定位基站与监控中心通过光网络连接成一个局域网，无线定位基站与监控中心采用TCP/IP协议进行数据通信；无线定位基站与便携式无线识别装置通过无线射频信号组成星型网络，无线定位基站与便携式无线识别装置的通信采用自定义协议完成。优选的技术方案，便携式无线识别装置包括MCU控制单元、无线数传单元、报警按钮与LCD显示单元。所述MCU控制单元与无线数传单元、报警按钮与LCD显示相连。所述的MCU控制单元的处理器采用ARM CORTEX-M3架构的LM3S8962微处理器；无线射频信号频率为400~500MHZ。

为了解决上述技术问题之二，本发明采用的技术方案如下：一种煤矿安全管理方法，包括以下几个步骤：

a）子系统接口模块负责采集各个子系统的数据，然后存储到数据共享模块，联动预案图形化编制模块通过共享数据模块获取采集的各子系统数据点，配置生成触发事件库与产生事件库，然后由触发事件与产生事件配对、组合生成联动事件，生成的联动事件保存到联动预案库中，联动预案调度执行模块通过联动预案库读取配置好的联动预案，然后定时查询数据共享模块联动预案触发事件数据点当前数值，判断预案触发条件是否成立，一旦成立则执行联动预案产生事件的各种执行动作；

b）便携式无线识别装置在开机后，通过无线数据传输单元定时发出自己唯一的ID信息；

c）无线定位基站收到便携式无线识别装置的ID信息后，将收到的ID信息和站名信息采用TCP/IP协议通过光网络发给监控中心；

d）监控中心根据信息分辨便携式无线识别装置所处位置，从而确定携带便携式识别装置的施工人员所处位置。

上述技术方案中，优选的技术方案，当携带便携式无线识别装置的施工人员遇到紧急情况时，还包括以下几个步骤：

a）按动携带的便携式无线识别装置上的按钮进行报警呼叫；

b）监控中心收到呼叫后，通过无线定位基站向便携式无线识别装置以短信方式发出呼叫受理短信，施工人员可在便携式无线识别装置的LCD显示上看到监控中心的受理短信；

c）如果施工人员在报警呼叫时需要监控中心知道自己的精确位置，还可按下就近无线定位基站上的报警按钮，监控中心知道无线定位基站的报警信息后，发出报警受理信息，无线定位基站的LED指示灯闪烁，显示报警已受理；

d）无线定位基站实时采集本站环境温度、烟雾、水浸信息，并实时上报给控制中心；

e）控制中心通过实时分析，根据煤矿环境条件对施工人员进行安全管理。

上述技术方案中，优选的技术方案，数据共享模块与子系统接口模块进行互联通讯，对子系统接口模块采集的各子系统数据进行组织并存储，对于存储数据，按照模拟量、布尔、计算、延迟、设备控制、开关量、事件动作、统计数据、文本、累计、趋势等数据类型进行分类管理；数据共享模块以OPC服务及关系数据库的方式提供数据输出共享服务，同时接收联动预案调度执行模块发出的动作命令作为数据输入。

上述技术方案中，优选的技术方案，联动预案图形化编制模块通过共享数据模块获取采集的各子系统数据点，配置生成触发事件库与产生事件库，然后由触发事件与产生事件配对、组合生成联动事件，生成的联动事件保存到联动预案库中，联动事件反映多套子系统之间的联动关系以及动作流程。

本发明的工作原理：本方法将井下的多套系统进行集成和整合，对各离散系统的资源信息按照模拟量、布尔、计算、延迟、设备控制、开关量、事件动作、统计数据、文本、累计、趋势等数据类型进行分类组织共享，并通过图形化的组织方法对各系统之间的联合动作关系进行组态配置，形成联动预案，再通过联动预案调度执行模块进行实时判断执行。采用本方法后，当矿井中单个系统出现故障或检测到异常情况时，可根据预先设定的联动预案，控制关联的子系统采取相应动作，以提高矿井中各子系统的综合性能，可更加高效地应对突发事件，提高煤矿安全生产效率。便携式无线识别装置在开机后，会通过无线数传单元定时发出自己唯一的ID信息，无线定位基站收到便携式无线识别装置的ID信息后，将收到的ID信息和自己的站名信息采用TCP/IP协议通过光网络发给监控中心，监控中心就能知道便携式无线识别装置所处位置，从而知道携带便携式识别装置的施工人员所处位置。当施工人员遇到紧急情况时，可按动自己随身携带的便携式无线识别装置上的按钮进行报警呼叫，监控中心收到呼叫后通过无线定位基站向便携式无线识别装置以短信方式发出呼叫受理短信，施工人员可在便携式无线识别装置的LCD显示上看到监控中心的受理短信。如果施工人员在报警呼叫时需要监控中心知道自己的精确位置，还可按下就近无线定位基站上的报警按钮，监控中心知道无线定位基站的报警信息后，发出报警受理信息，无线定位基站的LED指示灯闪烁，显示报警已受理。无线定位基站实时采集本站环境温度、烟雾、水浸信息，并实时上报给控制中心，控制中心通过实时分析，根据环境条件对施工人员进行安全管理，当出现火灾、漫水等事故时，监控中心通过短信指导施工人员撤离，以及如何撤离。

本发明是一种集成了计算机控制技术、传感技术、光网络通信技术、无线射频传输技术的无线定位和安全管理系统。通过本发明可实现监控中心通过光网络和无线通信技术，进行实时无线定位、安全管理。本发明的系统具有多功能双向通信、环境适应性强、系统结构简单、使用方便、安全性好的优点，可在手机通信、GPS定位无法实现的环境里得到很好应用，特别是煤矿施工现场管理，取得了较好的技术效果。

附图说明

图1是本发明一种煤矿安全管理系统的连接示意图。

图1中，1为中央控制模块，2为联动预案模块；3为数据共享模块；4为子系统接口模块；5为安全监控系统，6为视频监控系统，7为环境信息采集模块，8为无线定位模块，9为无线识别装置。

下面通过实施例对本发明作进一步阐述。

具体实施方式

【实施例1】

       图1是本发明一种煤矿安全管理系统，也是实施例1的结构示意图。该煤矿安全管理系统，包括包括：子系统接口模块、数据共享模块、联动预案库、联动预案图形化编制模块、联动预案调度执行模块、联动记录查询模块、环境信息采集模块、无线定位模块、无线识别装置组成，所述的无线定位模块包括监控单元、无线定位网络单元、便携式无线识别装置；所述监控单元与所述无线定位模块通过光纤相连；所述无线定位模块与便携式无线识别装置通过无线数据传输模块，进行无线通信。

【实施例2】

一种煤矿安全管理系统，包括包括：子系统接口模块、数据共享模块、联动预案库、联动预案图形化编制模块、联动预案调度执行模块、联动记录查询模块、环境信息采集模块、无线定位模块、无线识别装置组成，所述的无线定位模块包括监控单元、无线定位网络单元、便携式无线识别装置；所述监控单元与所述无线定位模块通过光纤相连；所述无线定位模块与便携式无线识别装置通过无线数据传输模块，进行无线通信。

子系统接口模块与各子系统之间通过工业以太网进行连接，负责采集各个子系统的数据，发送执行动作命令给各子系统，子系统接口模块分别与联动预案库和数据共享模块交互式连接；联动预案库分别与联动预案图形化编制模块和联动预案调度执行模块交互式连接；数据共享模块分别与联动预案图形化编制模块、联动预案调度执行模块和联动记录查询模块交互式连接。

无线定位网络包括无线定位基站和光纤环网，所述无线定位基站与所述光纤环网相连；无线定位基站包括MCU控制单元、无线数传单元、光网络接口单元、报警与显示单元、环境信息采集单元；所述MCU控制单元与所述无线数传单元、光纤网络接口单元、报警与显示单元和环境信息采集单元相连；报警与显示单元包括报警按钮和LED指示灯。

便携式无线识别装置包括MCU控制单元、无线数传单元、报警按钮与LCD显示单元；所述MCU控制单元与无线数传单元、报警按钮与LCD显示相连；所述的MCU控制单元的处理器采用ARM CORTEX-M3架构的LM3S8962微处理器。无线定位基站与监控中心通过光网络连接成一个局域网，无线定位基站与监控中心采用TCP/IP协议进行数据通信。无线定位基站与便携式无线识别装置通过无线射频信号组成星型网络，无线定位基站与便

【实施例3】

一种工程施工人员无线定位和安全管理系统，结构如实施例1。每个无线定位基站10还有环境信息采集功能，其上环境信息采集单元104实时采集本站的环境温度、烟雾和水浸信息，并将这些环境信息定时上传到监控中心12，监控中心12根据当地环境、天气情况综合分析，当某一区域有烟雾告警、漫水事故发生时，监控中心12可以及时通过此区域的无线定位基站10向附近施工人员发出警告或撤离短信，施工人员通过随身携带的便携式无线识别装置20上的LCD显示2032可以查看到监控中心12发来的短信。如果灾害蔓延开来，监控中心12通过无线定位基站10向施工人员随身携带的便携式无线识别装置20广播短信，通知施工人员紧急撤离。

【实施例4】

一种煤矿安全管理方法，包括以下几个步骤：a）子系统接口模块负责采集各个子系统的数据，然后存储到数据共享模块，联动预案图形化编制模块通过共享数据模块获取采集的各子系统数据点，配置生成触发事件库与产生事件库，然后由触发事件与产生事件配对、组合生成联动事件，生成的联动事件保存到联动预案库中，联动预案调度执行模块通过联动预案库读取配置好的联动预案，然后定时查询数据共享模块联动预案触发事件数据点当前数值，判断预案触发条件是否成立，一旦成立则执行联动预案产生事件的各种执行动作；b）便携式无线识别装置在开机后，通过无线数据传输单元定时发出自己唯一的ID信息；c）无线定位基站收到便携式无线识别装置的ID信息后，将收到的ID信息和站名信息采用TCP/IP协议通过光网络发给监控中心；d）监控中心根据信息分辨便携式无线识别装置所处位置，从而确定携带便携式识别装置的施工人员所处位置。

【实施例5】

一种煤矿安全管理方法，当携带便携式无线识别装置的施工人员遇到紧急情况时，按动携带的便携式无线识别装置上的按钮进行报警呼叫；监控中心收到呼叫后，通过无线定位基站向便携式无线识别装置以短信方式发出呼叫受理短信，施工人员可在便携式无线识别装置的LCD显示上看到监控中心的受理短信；如果施工人员在报警呼叫时需要监控中心知道自己的精确位置，还可按下就近无线定位基站上的报警按钮，监控中心知道无线定位基站的报警信息后，发出报警受理信息，无线定位基站的LED指示灯闪烁，显示报警已受理；无线定位基站实时采集本站环境温度、烟雾、水浸信息，并实时上报给控制中心；控制中心通过实时分析，根据煤矿环境条件对施工人员进行安全管理。数据共享模块与子系统接口模块进行互联通讯，对子系统接口模块采集的各子系统数据进行组织并存储，对于存储数据，按照模拟量、布尔、计算、延迟、设备控制、开关量、事件动作、统计数据、文本、累计、趋势等数据类型进行分类管理；数据共享模块以OPC服务及关系数据库的方式提供数据输出共享服务，同时接收联动预案调度执行模块发出的动作命令作为数据输入。

联动预案图形化编制模块通过共享数据模块获取采集的各子系统数据点，配置生成触发事件库与产生事件库，然后由触发事件与产生事件配对、组合生成联动事件，生成的联动事件保存到联动预案库中，联动事件反映多套子系统之间的联动关系以及动作流程。 

Claims (10)

1.一种煤矿安全管理系统，包括包括：子系统接口模块、数据共享模块、联动预案库、联动预案图形化编制模块、联动预案调度执行模块、联动记录查询模块、环境信息采集模块、无线定位模块、无线识别装置组成，所述的无线定位模块包括监控单元、无线定位网络单元、便携式无线识别装置；所述监控单元与所述无线定位模块通过光纤相连；所述无线定位模块与便携式无线识别装置通过无线数据传输模块，进行无线通信。

2.根据权利要求1所述的煤矿安全管理系统，其特征在于子系统接口模块与各子系统之间通过工业以太网进行连接，负责采集各个子系统的数据，发送执行动作命令给各子系统。

3.根据权利要求1所述的煤矿安全管理系统，其特征在于子系统接口模块分别与联动预案库和数据共享模块交互式连接；联动预案库分别与联动预案图形化编制模块和联动预案调度执行模块交互式连接；数据共享模块分别与联动预案图形化编制模块、联动预案调度执行模块和联动记录查询模块交互式连接。

4.根据权利要求1所述的煤矿安全管理系统，其特征在于无线定位网络包括无线定位基站和光纤环网，所述无线定位基站与所述光纤环网相连；无线定位基站包括MCU控制单元、无线数传单元、光网络接口单元、报警与显示单元、环境信息采集单元；所述MCU控制单元与所述无线数传单元、光纤网络接口单元、报警与显示单元和环境信息采集单元相连；报警与显示单元包括报警按钮和LED指示灯。

5.根据权利要求1所述的煤矿安全管理系统，其特征在于便携式无线识别装置包括MCU控制单元、无线数传单元、报警按钮与LCD显示单元；所述MCU控制单元与无线数传单元、报警按钮与LCD显示相连；所述的MCU控制单元的处理器采用ARM CORTEX-M3架构的LM3S8962微处理器。

6.根据权利要求1所述的煤矿安全管理系统，其特征在于无线定位基站与监控中心通过光网络连接成一个局域网，无线定位基站与监控中心采用TCP/IP协议进行数据通信；无线定位基站与便携式无线识别装置通过无线射频信号组成星型网络，无线定位基站与便携式无线识别装置的通信采用自定义协议完成；无线射频信号频率为400~500MHZ。

7.一种煤矿安全管理方法，包括以下几个步骤：

a）子系统接口模块负责采集各个子系统的数据，然后存储到数据共享模块，联动预案图形化编制模块通过共享数据模块获取采集的各子系统数据点，配置生成触发事件库与产生事件库，然后由触发事件与产生事件配对、组合生成联动事件，生成的联动事件保存到联动预案库中，联动预案调度执行模块通过联动预案库读取配置好的联动预案，然后定时查询数据共享模块联动预案触发事件数据点当前数值，判断预案触发条件是否成立，一旦成立则执行联动预案产生事件的各种执行动作；

b）便携式无线识别装置在开机后，通过无线数据传输单元定时发出自己唯一的ID信息；

c）无线定位基站收到便携式无线识别装置的ID信息后，将收到的ID信息和站名信息采用TCP/IP协议通过光网络发给监控中心；

d）监控中心根据信息分辨便携式无线识别装置所处位置，从而确定携带便携式识别装置的施工人员所处位置。

8.根据权利要求7所述的煤矿安全管理方法，其特征在于当携带便携式无线识别装置的施工人员遇到紧急情况时，还包括以下几个步骤：

a）按动携带的便携式无线识别装置上的按钮进行报警呼叫；

b）监控中心收到呼叫后，通过无线定位基站向便携式无线识别装置以短信方式发出呼叫受理短信，施工人员可在便携式无线识别装置的LCD显示上看到监控中心的受理短信；

c）如果施工人员在报警呼叫时需要监控中心知道自己的精确位置，还可按下就近无线定位基站上的报警按钮，监控中心知道无线定位基站的报警信息后，发出报警受理信息，无线定位基站的LED指示灯闪烁，显示报警已受理；

d）无线定位基站实时采集本站环境温度、烟雾、水浸信息，并实时上报给控制中心；

e）控制中心通过实时分析，根据煤矿环境条件对施工人员进行安全管理。

9.根据权利要求7所述的煤矿安全管理方法，其特征在于数据共享模块与子系统接口模块进行互联通讯，对子系统接口模块采集的各子系统数据进行组织并存储，对于存储数据，按照模拟量、布尔、计算、延迟、设备控制、开关量、事件动作、统计数据、文本、累计、趋势等数据类型进行分类管理；数据共享模块以OPC服务及关系数据库的方式提供数据输出共享服务，同时接收联动预案调度执行模块发出的动作命令作为数据输入。

10.根据权利要求9所述的煤矿安全管理方法，其特征在于联动预案图形化编制模块通过共享数据模块获取采集的各子系统数据点，配置生成触发事件库与产生事件库，然后由触发事件与产生事件配对、组合生成联动事件，生成的联动事件保存到联动预案库中，联动事件反映多套子系统之间的联动关系以及动作流程。