CN103939131A

CN103939131A - 一种煤矿通讯探测救援系统

Info

Publication number: CN103939131A
Application number: CN201410184819.8A
Authority: CN
Inventors: 汪华章; 石研; 马欢; 王文文
Original assignee: Southwest Minzu University
Current assignee: Southwest Minzu University
Priority date: 2014-05-05
Filing date: 2014-05-05
Publication date: 2014-07-23

Abstract

本发明通过对煤矿安全综合监测监控系统发展现状的分析，结合理论技术的发展及实际应用的业务需求，并比较短距离无线通信的多种技术，发明了基于WiFi技术的煤矿通讯探测救援系统的模型，本发明通过无线网络，将矿道内的环境信息发送回操控监控的计算机。计算机可以实时监控矿道内的环境信息，自动产生报警功能。同时，如果一旦发生煤矿事故，可以派出探测机器人，前往人员无法到达的地区探测现场环境，从而为救援指挥提供现场参数。

Description

一种煤矿通讯探测救援系统

技术领域

本文发明的涉及是一种设备和一种机器人，从而组成一种煤矿通讯探测救援系统。

背景技术

我国是煤炭生产大国。长期以来，煤炭行业由于资源赋存条件特殊、工作环境恶劣等因素使得煤矿安全生产成为制约煤炭企业发展的重要问题。我国 95％的煤矿开采是地下作业。煤矿事故占工矿企业一次死亡 10 人以上特大事故的 72.8％至89.6％（2002 － 2005年）；煤矿企业一次死亡 10 人以上事故中，瓦斯事故占死亡人数的 71％。煤矿所面临的重大灾害事故是相当严峻的，造成的损失是极其惨重的。由于煤矿事故多，死亡人数多，造成了我国煤矿的百万吨死亡率一直居高不下。特别是煤矿重大及特大瓦斯（煤尘）灾害事故的频发，不但造成国家财产和公民生命的巨大损失，而且严重影响了我国的国际声誉。我国煤炭安全生产形式却异常严峻。

煤矿安全事故不断发生的原因是多方面的，其中一个重要原因是企业的安全生产“长效机制”还没有真正建立起来。煤矿企业安全生产的观念主要还停留在机械化、自动化上，对于煤矿信息化的概念不清晰。实现煤矿安全生产信息化应建立在煤矿安全生产数字化、网络化基础上，因此煤矿安全生产信息化应加大煤矿企业数字化、网络化进程。而目前的现状是信息手段落后，矿井安全监测、监控体系不健全，数字化、网络化程度低。一些中小煤矿除瓦斯监控设备外，井下生产监测监控系统，比如温度、电力、压力、提升、运输等监测设备很难令人满意。对于安全生产的监管来说，信息快速、实时的收集非常重要，但目前各级煤炭管理部门，特别是重点采煤县管理部门信息化装备十分落后，多数还是传统的人工管理，不少煤矿甚至根本不具备计算机报送数据的能力。另一方面，从管理模式上来看，煤矿企业的管理体制不完善，靠传统的途径无法改善管理体制，所以只有通过自动化、数字化、网络化、信息化的途径才能建立健全煤炭企业的管理信息化机制。另外，煤炭企业的信息化管理与其他生产型企业相比增加了更多的内容，首先是生产过程的监测监控，比如提升系统的监测监控，还有井下的采煤机、掘进机的控制管理，这些管理控制过程因为要在井下完成，所以比在地面上采集数据更为困难，信息从井下传输到地面上的技术也具有不同特点。煤矿信息化为信息技术的快速发展提供了机遇。同时，广泛应用信息技术也是加强和改进煤矿安全生产工作的有效手段，推广煤矿行业信息技术应用已刻不容缓。煤矿安全生产事故多发的两个因素中，建立完善的安全生产信息化系统是基础，在此基础上健全煤炭企业的管理信息化机制才成为可能。在建立完善的安全生产信息化系统中，对于现场终端设备及人员的监控一直处于相对较落后的地位。井下安全信息不能及时传到井上安全生产监测中心，造成井下与井上的信息不对称。

发明内容

安全生产一直是各级部门关注的重点。然而煤矿事故造成人员伤亡的事故时有发生，在许多情况下，因为缺乏对矿井中人员信息以及事故情况的实时反映，人员不能得到及时的营救，由于某些事故导致井下环境不适合救援人员进入，也会延缓对井下人员的营救，就这种情况，我们发明了“一种煤矿通讯探测救援系统”，旨在对煤矿事故发生时能最快的获取井下信息，以帮助地面人员制定救援方案。而且在煤矿建设完善煤矿的井下安全广播系统，强化安全管理和调度指挥，最主要是在矿井安全出现紧急情况下，可以高效指导人员的安全撤离。

本发明通过无线网络，将矿道内的环境信息发送回操控监控的计算机。计算机可以实时监控矿道内的环境信息，自动产生报警功能。同时，如果一旦发生煤矿事故，可以派出探测机器人，前往人员无法到达的地区探测现场环境，从而为救援指挥提供现场参数。

本发明是这样实现的：

本发明一种煤矿通讯探测救援系统，其特征是：包含三个部分，分别为计算机监控控制端、矿道监控节点、应急救援车。矿道监控节点主要由主控单片机、传感器接口、语音模块、显示模块、电源模块、电池、按键、无线路由器、网络摄像头、喇叭组成。传感器通过接口连接在矿道监控节点上，矿道监控节点的主控单片机将传感器信息进行处理后发送至ENC28J60网卡芯片。ENC28J60网卡芯片经双绞线发送至无线路由器。网络摄像头由电源模块提供5V电源，通过有线或者无线方式连接至无线路由器，并且可以和计算机监控控制端进行语音通信。语音模块由主控芯片控制，可以支持8-44.1K采样率的WAV文件，及码率为16Kbps-320Kbps，8-44.1K的MP3文件，最大支持32G的TF（SD）卡的大内存语音模块，可以根据需要报送不同情况下的应急方案。无线路由器通过有线方式或者无线方式构成的有线无线混合网络连接至及计算机监控控制端。计算机监控控制端根据需要可以控制所有矿道监控节点语音模块播放内容，同时接收所有节点采集到的传感器数据，并可以设置阀值自动报警。

本系统的应急救援车包括计算机或者手机的的无线WIFI模块、无线路由器；计算机或者手机的WIFI模块与救援车路由器相连，上位机通过WIFI模块发送到网络，路由器接收这些数据并通过串口的TXD引脚传送给51单片机，51单片机接收后处理数据，进行包括车体前后左右方向控制、停车、摄像头方上下左右向控制的改变；上位机通过路由器接收图像信息，该信息由应急救援车携带的摄像头采集、处理并由路由器发送，由上位机WIFI模块接收并显示到软件中，该信息可供救援者观察救援现场情况等。51单片机通过路由器接受便携式上位机发送的指令后根据指令操作通过电平控制相应的模，进行包括车体前后左右方向控制、停车、摄像头方上下左右向控制的改变。

本发明还可以包括：

应急救援车和矿道监控节点安装有温度传感器、湿度传感器、气体传感器。温度传感器、湿度传感器、气体传感器可以把测得的数据传送跟相应的主控单片机。

附图说明

图1为本发明监控控制端和矿道监控节点框架示意图。

图2为本发明监控控制端和移动救援车框架示意图。

具体实施方式

结合图1图2对本发明一种煤矿通讯探测救援系统进行更详细的描述。

矿道监控节点主要由主控单片机4、传感器接口14、语音模块8、显示模块13、电源模块10、电池11、无线路由器3、网络摄像头12、喇叭9组成。气体传感器5、湿度传感器6、温度传感器5通过传感器接口14连接由主控单片机4上，传感器可根据实际情况进行扩展。矿道监控节点的主控单片机4将传感器信息进行处理后显示在显示模块13上并发送至无线路由器3。网络摄像头12由电源模块10提供5V电源，通过有线或者无线方式连接至无线路由器3，并且可以和计算机监控控制1端进行语音通信。语音模块8由主控芯片控制，可以支持8-44.1K采样率的WAV文件，及码率为16Kbps-320Kbps，8-44.1K的MP3文件，最大支持32G的TF（SD）卡的大内存语音模块，可以根据需要通过喇叭9报送不同情况下的应急方案。无线路由器通3过有线方式或者无线方式构成的有线无线混合网络连接至无线路由器通2。计算机监控控制端连接至无线路由器通2。计算机监控控制端1在本发明中主要起人机交互功能。根据需要可以控制所有矿道监控节点语音模块播8放内容，同时接收所有节点采集到的传感器数据，并可以设置阀值自动报警。

当矿道发生事故，现场人员无法到达时，通过应急救援车进入现场观察现场情况。其中包括监控控制计算机1、无线路由器2和中继装置21进行路由器信号放大后与应急救援车无线路由21相连，监控控制计算机1发送控制信息到网络，无线路由器21接收这些数据并通过串口的TXD引脚传送给STC51单片机13，STC51单片机13接收后处理数据，进行包括车体前后左右方向控制、停车、摄像头方上下左右向控制的改变；监控控制计算机1通过无线路由21接收图像信息，该信息由应急救援车携带的摄像头17采集、处理并由无线路由21发送，由监控控制计算机1接收并显示到软件中，该信息可供救援者观察救援现场情况等。STC51单片机13通过无线路由21接受监控控制计算机1发送的指令后根据指令操作通过电平控制相应的模，进行包括控制车体前后左右方向的电机驱动模块15、摄像头方向控制16上下左右控制的改变。

Claims

1.本发明一种煤矿通讯探测救援系统，其特征是：包含三个部分，分别为计算机监控控制端、矿道监控节点、应急救援车。

2.本发明一种煤矿通讯探测救援系统，其特征是：矿道监控节点主要由主控单片机、传感器接口、语音模块、显示模块、电源模块、电池、按键、无线路由器、网络摄像头、喇叭组成；传感器通过接口连接在矿道监控节点上，矿道监控节点的主控单片机将传感器信息进行处理后发送至ENC28J60网卡芯片；ENC28J60网卡芯片经双绞线发送至无线路由器；网络摄像头由电源模块提供5V电源，通过有线或者无线方式连接至无线路由器，并且可以和计算机监控控制端进行语音通信；语音模块由主控芯片控制，可以支持8-44.1K采样率的WAV文件，及码率为16Kbps-320Kbps，8-44.1K的MP3文件，最大支持32G的TF（SD）卡的大内存语音模块，可以根据需要报送不同情况下的应急方案；无线路由器通过有线方式或者无线方式构成的有线无线混合网络连接至及计算机监控控制端。

3.本发明一种煤矿通讯探测救援系统，其特征是：计算机监控控制端根据需要可以控制所有矿道监控节点语音模块播放内容，同时接收所有节点采集到的传感器数据，并可以设置阀值自动报警；计算机监控控制端通过网络摄像头所带的监控软件、可以监控矿道内各个矿道监控节点图像信息。

4.本发明一种煤矿通讯探测救援系统，其特征是：本系统的应急救援车包括计算机或者手机的的无线WIFI模块、无线路由器；计算机或者手机的WIFI模块与救援车路由器相连，上位机通过WIFI模块发送到网络，路由器接收这些数据并通过串口的TXD引脚传送给51单片机，主控单片机接收后处理数据，进行包括车体前后左右方向控制、停车、摄像头方上下左右向控制的改变；上位机通过路由器就收图像信息，该信息由应急救援车携带的摄像头采集、处理并由路由器发送，由上位机WIFI模块接收并显示到软件中，该信息可供救援者观察救援现场情况等。

5.本发明一种煤矿通讯探测救援系统，其特征是：应急救援车和矿道监控节点安装有温度传感器、湿度传感器、气体传感器；温度传感器、湿度传感器、气体传感器可以把测得的数据传送跟相应的主控单片机。