CN103541767A - 一种地面与地下通过无线网络通讯的矿井安全监测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种地面与地下通过无线网络通讯的矿井安全监测系统，包括：（a）信息层，所述信息层由位于地面的各级主站组成；（b）控制层，所述控制层由多个位于地下的组成环网的防爆工业以太网络交换机和本安型网络智能分站组成；所述地面交换机通过无线网络与地下的防爆工业以太网络交换机通讯。本发明可实现实时监测并对异常情况通过报警器进行警告，可最大限度减少安全事故的发生，具有开放性好，实时性高和安全性好等特点，能够大大提高矿井安全系统的数据传输性能和效率，为减少矿井事故的发生起到了很好的保障作用。
Description
技术领域
本发明涉及一种安全监测系统，具体涉及一种地面与地下通过无线网络通讯的矿井安全监测系统。
背景技术
我国煤矿开采条件复杂，自然灾害严重，煤炭企业生产力水平整体偏低，安全生产基础比较薄弱。在当前煤炭市场需求旺盛的推动下，部分煤矿存在突击生产或盲目超产现象，造成近几年矿井安全事故发生率居高不下。为保障煤矿的安全生产，除进一步加强煤矿安全管理意识外，关键是建立煤矿井下安全监测监控系统，形成煤矿井上/下可靠、高效的安全预警机制和管理决策信息通道。
目前，迫切需要在井下布置安全监测的网络系统，及时的获取矿井中的各种环境因素的信息，如易燃易爆气体、温度、湿度、二氧化碳、二氧化硫、大气压等气体指标信息，以及定位信息以及现场的图像信息。并将其信息能定位到井下各处，还能及时传输到井上的监控中心进行处理，根据处理结果提出预防或救助方案。这样才能有效地避免危险事故的发生，或在事故发生后及时掌握矿井中的情况，有利于开展应急救援行动，最大程度上保护工作人员生命安全与减少国家财产的损失。这种安全监测网络系统需要将矿井各种信息采集并上传到地面监控中心，然后对煤矿井下的信息进行综合分析处理。但由于煤矿井下环境复杂，地势起伏、转弯等变化较大，造成井下布线困难，即使布线成功其成本是巨大的，还很难在煤矿普及。
另外也会随着煤矿开采的进行，煤井是不断延伸发展的，先前布好的网线延伸不到新开采的区域，在新开采的地区就是一个安全盲区。而且这种有线的监测设备不能及时的对井下作业人员进行危险情况下的提醒，更不能及时地将监控中心的管理信息反馈给井下工作人员。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种结构简单且设计合理，可实时显示矿井环境参数的地面与地下通过无线网络通讯的矿井安全监测系统。
为解决上述技术问题，一种地面与地下通过无线网络通讯的矿井安全监测系统，包括：
（a）信息层，所述信息层由位于地面的各级主站组成，访问和控制井下各个传感器等监测监控设备，实现监测数据的收集、存储、显示、报警、处理、分析、报表打印；所述各级主站包括局级中心站、矿级中心站和监测控制主站，所述矿级中心站和监测控制主站均与地面交换机通过光缆连接；
（b）控制层，所述控制层由多个位于地下的组成环网的防爆工业以太网络交换机和本安型网络智能分站组成，将现场设备I/O网络的功能和对等信息传输网络进行结合，构建高速数据传输和控制通道，通过工业以太网处理信息；
所述地面交换机通过无线网络与地下的防爆工业以太网络交换机通讯。
作为本发明的改进，上述无线网络由中继路由、汇聚节点和收发模块构成，所述防爆工业以太网络交换机的数据信号输出端与中继路由的控制信号输入端连接，所述中继路由将所述防爆工业以太网络交换机的数据通过中继多跳方式传输到汇聚节点，再通过收发模块传送到地面交换机。
优选地，冗余设备与所述地面交换机以光缆连接通讯。
作为本发明进一步的改进，将摄像头釆集的信息进行收集与贮存的本安型视频服务器与防爆工业以太网络交换机连接。
上述本安型网络智能分站将传感器的数据传输给防爆工业以太网络交换机。
进一步地，上述传感器包括井内瓦斯传感器、井内湿湿度传感器和井内空气流量传感器。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明实现了矿井参数无线采集、自动存储、判断和报警。能够大大提高矿井安全系统的数据传输性能和效率，为减少矿井事故的发生起到了很好的保障作用。本发明可实现实时监测并对异常情况通过报警器进行警告，可最大限度减少安全事故的发生，具有开放性好，实时性高和安全性好等特点，采用开放式的通信协议可保证系统长时间安全运行，能够大大提高矿井安全系统的数据传输性能和效率，为减少矿井事故的发生起到了很好的保障作用。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明的原理图；
图2为本发明的地面交换机与防爆工业以太网络交换机通过无线网络通讯的原理图。
具体实施方式
为便于理解本发明，本发明列举实施例如下。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅用于帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
如图1所示，一种地面与地下通过无线网络通讯的矿井安全监测系统，包括：
（a）信息层，所述信息层由位于地面的各级主站组成，访问和控制井下各个传感器等监测监控设备，实现监测数据的收集、存储、显示、报警、处理、分析、报表打印；所述各级主站包括局级中心站4、矿级中心站3和监测控制主站1，所述矿级中心站3和监测控制主站1均与地面交换机2通过光缆连接；
（b）控制层，所述控制层由多个位于地下的组成环网的防爆工业以太网络交换机8和本安型网络智能分站9组成，将现场设备I/O网络的功能和对等信息传输网络进行结合，构建高速数据传输和控制通道，通过工业以太网处理信息；
所述地面交换机2通过无线网络与地下的防爆工业以太网络交换机8通讯。
如图2所示，所述无线网络由中继路由11、汇聚节点12和收发模块13构成，所述防爆工业以太网络交换机8的数据信号输出端与中继路由11的控制信号输入端连接，所述中继路由11将所述防爆工业以太网络交换机8的数据通过中继多跳方式传输到汇聚节点12，再通过收发模块13传送到地面交换机2。
冗余设备5与所述地面交换机2以光缆连接通讯。
将摄像头7釆集的信息进行收集与贮存的本安型视频服务器6与防爆工业以太网络交换机8连接。
所述本安型网络智能分站9将传感器10的数据传输给防爆工业以太网络交换机8。
所述传感器10包括井内瓦斯传感器、井内湿湿度传感器和井内空气流量传感器。
本发明的控制层主要由井下防爆工业以太及其网络交换设备组成。其将现场设备I/O网络的功能和对等信息传输网络结合起来，构建高速数据传输和控制通道。通过工业以太网处理大量的、变化的、多样的信息，每个现场设备都可以独享网络带宽，满足矿井不同类型数据(控制数据、监测数据、语音和视频)高速、综合的特征要求，真正实现交换式的安全监测监控传输控制，不同类型数据传输带宽可复用。并且，基于开放性网络结构设计，所有现场设备通过接入分站，可实现不同协议之间的无缝连接，达到子系统最大限度地实现信息共享和扩展性。
本发明的信息层主要由地面控制主站组成，提供与低层设备的交互界面，通过上层主站、网络管理系统和监测监控系统，访问和控制井下各个传感器等监测监控设备，实现监测数据的收集、存储、显示、报警、处理、分析、报表打印等。
Claims (6)
1.一种地面与地下通过无线网络通讯的矿井安全监测系统，其特征在于，包括：
（a）信息层，所述信息层由位于地面的各级主站组成，访问和控制井下各个传感器等监测监控设备,实现监测数据的收集、存储、显示、报警、处理、分析、报表打印；所述各级主站包括局级中心站（4）、矿级中心站（3）和监测控制主站（1），所述矿级中心站（3）和监测控制主站（1）均与地面交换机（2）通过光缆连接；
（b）控制层，所述控制层由多个位于地下的组成环网的防爆工业以太网络交换机（8）和本安型网络智能分站（9）组成，将现场设备I/O网络的功能和对等信息传输网络进行结合,构建高速数据传输和控制通道，通过工业以太网处理信息；
所述地面交换机（2）通过无线网络与地下的防爆工业以太网络交换机（8）通讯。
2.如权利要求1所述的一种地面与地下通过无线网络通讯的矿井安全监测系统，其特征在于：所述无线网络由中继路由（11）、汇聚节点（12）和收发模块（13）构成，所述防爆工业以太网络交换机（8）的数据信号输出端与中继路由（11）的控制信号输入端连接，所述中继路由（11）将所述防爆工业以太网络交换机（8）的数据通过中继多跳方式传输到汇聚节点（12），再通过收发模块（13）传送到地面交换机（2）。
3.如权利要求1所述的一种地面与地下通过无线网络通讯的矿井安全监测系统，其特征在于：冗余设备（5）与所述地面交换机（2）以光缆连接通讯。
4.如权利要求1所述的一种地面与地下通过无线网络通讯的矿井安全监测系统，其特征在于：将摄像头（7）釆集的信息进行收集与贮存的本安型视频服务器（6）与防爆工业以太网络交换机（8）连接。
5.如权利要求1所述的一种地面与地下通过无线网络通讯的矿井安全监测系统，其特征在于：所述本安型网络智能分站（9）将传感器（10）的数据传输给防爆工业以太网络交换机（8）。
6.如权利要求1所述的一种地面与地下通过无线网络通讯的矿井安全监测系统，其特征在于：所述传感器（10）包括井内瓦斯传感器、井内温湿度传感器和井内空气流量传感器。
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