CN104113563A - 煤矿多媒体综合信息发布系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种煤矿多媒体综合信息发布系统，包括地面控制中心、地面客户端、矿用显示牌、语音报警箱、声光报警器、防爆兼本安计算机、矿用PDA、无线AP、地面无线网络和手机终端；地面控制中心包括地面交换机、中心服务器和工作站；地面控制中心的各装置相互间通过以太网双向信号电连接；矿用显示牌、语音报警箱、声光报警器以及防爆兼本安计算机均分别与地面交换机信号电连接；地面客户端、无线AP与地面交换机双向信号电连接；矿用PDA与无线AP无线通信信号电连接；手机终端通过地面无线网络与地面交换机双向信号电连接。本发明结构简单清晰，能大幅度提高煤矿信息发布水平，有效减少事故发生及发生矿难时的生命财产损失。

Description

煤矿多媒体综合信息发布系统

技术领域

本发明涉及煤矿信息利用技术领域，具体涉及一种煤矿多媒体综合信息发布系统。

背景技术

我国是以煤为主要能源的国家，煤炭占一次能源构成中的70%左右。伴随着对煤的需求量的日益增大，我国近几年煤矿安全生产形势也一直非常严峻，重特大恶性事故屡有发生，造成巨大经济损失和恶劣的社会影响。

当前，为了尽可能减少事故的发生，煤矿企业通过建立井下通信网络及多种监测、监控及自动化系统为安全生产服务，基本实现了对煤炭生产、设备运行、生产调度、安全环境监控等信息数据的自动采集和处理，相对提高了安全生产水平。但是，当前煤矿现有的信息系统中，基本上是将工作现场采集的信息传输到监控中心，通过各种监测、控制系统完成对数据的加工、处理、存储和运用。但是，从信息发布特别是向矿井下发布信息角度而言，由于目前煤矿没有系统性的矿井信息发布系统，其信息发布的设备通常比较简单且功能单一，大多仅仅停留在简单的设备报警、简单文字显示等层面，使得煤矿无法将地面经过汇总、统计、分析得出的大量信息及时、有效地向矿井下工作现场发布，难以满足矿井作业现场不同地点、不同场合、不同人员对信息的需求，也难以实现对矿井下的人员进行在线安全教育，从而对矿井下的安全生产带来隐患。特别是矿井事故预警和发生灾情时的抢险救援方面，目前的矿井信息系统更加不能满足需要：目前地面监控中心在发生事故或灾情时，通常只能通过井下小灵通、电话等方式进行预警，速度慢且效率低，往往因信息传递的延误造成不应有或可避免的事故发生；在灾情发生后的救援工作中，由于井下、地面控制中心以及地面上与救援有关的煤矿安监、医院、救援部门及救援物资部门没有及时有效的信息传递，往往严重影响矿难发生时的救援及时性和救援效果，导致人身伤亡等严重事故的发生。

发明内容

本发明的目的是：克服现有技术的不足，提供一种具有集成煤矿多种数据、设置多种发布设备、具有不同的发布方式、能够有效实现矿井下正常工作状态下的常规信息发布、在线安全教育和煤矿紧急、突发情况下的应急救援指挥的煤矿多媒体综合信息发布系统。

本发明的技术方案是：本发明的煤矿多媒体综合信息发布系统，其结构特点是：包括地面控制中心、地面客户端、矿用显示牌、语音报警箱、声光报警器、防爆兼本安计算机、矿用PDA、无线AP、地面无线网络和手机终端；

上述的地面控制中心包括地面交换机、中心服务器和工作站；地面客户端为用于信息显示和监控的计算机；矿用显示牌、语音报警箱、声光报警器、防爆兼本安计算机、矿用PDA、无线AP均设置在矿井内；

地面控制中心的地面交换机、中心服务器和工作站通过以太网相互间双向信号电连接；地面客户端与地面控制中心的地面交换机双向信号电连接；矿用显示牌、语音报警箱、声光报警器以及防爆兼本安计算机均分别通过矿井通信信道与地面交换机信号电连接；无线AP通过矿井通信信道与地面交换机双向信号电连接；矿用PDA与无线AP无线通信信号电连接；手机终端通过地面无线网络与地面交换机双向信号电连接。

矿井内各相关设备与地面控制中心的地面交换机进行通信的通信信道主要有三种形式：多路独立快速通道+现场总线、单路独立通道、环网高速独立通道+现场总线。多路独立快速通道+现场总线的通信信道主要由RS485总线、矿用无线AP、本安光端机、矿用光缆、综合数据传输设备和以太网组成。单路独立通道的通信信道主要由RS485矿用电缆组成；环网高速独立通道+现场总线的通信信道主要由RS485总线、矿用无线AP、本安交换机、矿用环网接入器以及矿用光缆组成。

进一步的方案是：上述的地面控制中心的地面交换机设有2台，其中一台作为主控机，另外一台作为热备份机。

进一步的方案是：上述的地面控制中心的工作站为计算机；工作站的数量至少设置1台以上；地面客户端包括安监处客户端、医院客户端、救援队客户端和物资处客户端。

进一步的方案还有：上述的地面控制中心的中心服务器为内置有包括用户界面模块、数据调度与发布服务模块、数据接入服务模块、数据存储与查询服务模块以及底层通信服务模块的矿井信息发布管理软件的服务器。

本发明具有积极的效果：（1）本发明的煤矿多媒体综合信息发布系统，结构简单清晰，易于实现和推广。（2）本发明的煤矿多媒体综合信息发布系统，能够最大程度地挖掘和利用煤矿现有的信息资源，通过整合、分类并进行全方位的发布，大幅度地提高了煤矿信息综合利用水平。（3）本发明的煤矿多媒体综合信息发布系统，能够及时、有效地发布事故和矿难信息，及时提供救援逃生路线指引，并通过信息发布以最快的速度组织救援所需的医护、救援人员及救援物资等，从而能大幅度地降低煤矿事故和矿难的发生率，大幅度地提高矿难救援的针对性、及时性和有效性，有效减少事故和矿难带来的生命和财产损失。

附图说明

图1为本发明的结构框图，图中还显示了其与煤矿现有的煤矿数据中心、煤矿综合自动化系统的信号连接关系；

图2为本发明的工作原理框图；

图3为本发明信息发布时进行数据调度控制的流程图。

上述附图中的附图标记如下：

地面控制中心1，地面交换机11，中心服务器12，工作站13，

地面客户端2，安监处客户端21，医院客户端22，救援队客户端23，物资处客户端24，

矿用显示牌3，语音报警箱4，声光报警器5，防爆兼本安计算机6，矿用PDA7，无线AP8，地面无线网络9，手机终端10。

具体实施方式

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。

（实施例1）

见图1，本实施例的煤矿多媒体综合信息发布系统，主要由地面控制中心1、地面客户端2、矿用显示牌3、语音报警箱4、声光报警器5、防爆兼本安计算机6、矿用PDA7、无线AP8、地面无线网络9和手机终端10组成。

地面控制中心1主要由地面交换机11、中心服务器12和工作站13组成。地面交换机11设有2台，一台作为主控机，一台作为热备机，以增强通信的可靠性。工作站13为计算机，工作站13的数量可根据实际需要设置。

地面客户端2主要包括安监处客户端21、医院客户端22、救援队客户端23和物资处客户端24。地面客户端2的各客户端主要为用于信息显示和监控且具有通信功能的计算机。

矿用显示牌3、语音报警箱4、声光报警器5、防爆兼本安计算机6、矿用PDA7（PDA，Personal Digital Assistant，又称掌上电脑）和无线AP8均设置在地面下的矿井内，且均分别设有多个（台），其具体的数量可根据实现需要进行相应的设置。地面无线网络9和手机终端10设置在地面上。手机终端10可设置多部，具体数量根据实际需要设置。

地面控制中心1的地面交换机11、中心服务器12和工作站13均通过以太网实现相互间双向信号电连接；中心服务器12还通过以太网与煤矿现有的煤矿数据中心、煤矿综合自动化系统进行信号电连接。地面客户端2与地面控制中心1的地面交换机11双向信号电连接；矿用显示牌3、语音报警箱4、声光报警器5、防爆兼本安计算机6通过矿井通信信道与地面交换机11信号电连接；无线AP8通过矿井通信信道与地面交换机11双向信号电连接；矿用PDA7与无线AP8无线通信信号电连接；手机终端10通过地面无线网络9与地面交换机11双向信号电连接。

本实施例中，地面交换机11优选采用型号为Cisco catalyst3750的交换机；矿用显示牌3优选采用型号为KXH32×128本安型电子显示牌；语音报警箱4优选采用型号为KXT22语音报警箱；声光报警器5优选采用型号为KXB18矿用本安型声光报警器；防爆兼本安计算机6优选采用型号为KJD31矿用隔爆兼本安型计算机；无线AP8是设于矿井内的无线通信基站。

本实施例中，矿井内的矿用显示牌3、语音报警箱4、声光报警器5、防爆兼本安计算机6以及无线AP8等设备由KDW16A型矿用隔爆兼本安型电源箱和KDW65型矿用隔爆兼本安型多路电源供电。

矿井内各相关设备与地面控制中心1的地面交换机11进行通信的通信信道主要有三种形式：多路独立快速通道+现场总线、单路独立通道、环网高速独立通道+现场总线。多路独立快速通道+现场总线的通信信道主要由RS485总线、矿用无线AP、本安光端机、矿用光缆、综合数据传输设备和以太网组成。单路独立通道的通信信道主要由RS485矿用电缆组成；环网高速独立通道+现场总线的通信信道主要由RS485总线、矿用无线AP、本安交换机、矿用环网接入器以及矿用光缆组成。

本实施例的煤矿多媒体综合信息发布系统的工作原理和工作过程如下述：

参见图2，本实施例的煤矿多媒体综合信息发布系统，可实现正常工作状态下的常规信息发布、在线安全教育、紧急情况下的逃生路线引导和应急救援指挥信息发布等功能。

地面控制中心1是整个系统的核心，负责整个系统的信息管理、存储、调度、控制与传输发布，同时也是系统的人机交互中心。地面控制中心1的服务器12内置有矿井信息发布管理软件，该管理软件采用面向服务的架构（SOA）设计，系统分为用户界面、数据调度与发布服务、数据接入服务、数据存储与查询服务、底层通信服务五个部分，软件的各模块间采用微软WCF技术进行通信。地面控制中心1的工作站13提供人机交互界面、实时监控并可提供人工手动输入相关信息功能；地面控制中心1通过其中心服务器12调用煤矿通常设有的煤矿数据中心、煤矿综合自动化系统所采集的矿井相关数据，并传输给中心服务器12，矿井内的信息以及地面客户端2的信息通过地面交换机11传输给中心服务器12；中心服务器12由其内置的矿井信息发布管理软件的数据分析模块采用数据挖掘技术，对接入的海量数据进行加工、分析、推理、挖掘和数据关联，得到综合有用的信息；通过数据分类模块对信息进行进一步的分类、分级处理，由用户配置信息发布策略，最后由数据发布模块进行信息的调度、控制和发布，最终通过井下传输通道发送至煤矿作业现场的各信息接收终端、地面客户端2以及手机终端等。

本实施例的煤矿多媒体综合信息发布系统的一个非常重要的功能是常规信息发布，通过将常规信息数据发送至矿井作业现场，能够有效解决现有的煤矿作业现场与地面控制中心1两者间信息极大的不对称问题。系统涉及的常规信息主要包括：

简报类信息：如安全监控简报、环境简报、生产情况简报、井下人员信息简报、区域评估简报、安全生产情况简报等信息。

重要设备状态类信息：如井下采煤、掘进、运输、通风、排水、供电、安全等重点系统的重点设备的综合运行状态、故障报警等信息。

安全教育类信息：如安全提醒、井下事故紧急救护方法、井下安全生产规章制定、井下作业规范、安全事故案例等手于加强煤矿职工的安全思想意识的相关信息。

宣传类信息：如欢迎词、安全标语、煤矿（集团公司）战略部署、企业法律法规等信息。

一般通知类信息：如地面通知、井下环境、运输、提升、车辆、当前时间等等各种信息。

警告类信息：如各种安全警告、环境超限、危险场合提醒、注意事项等信息。

常规信息发布主要由地面控制中心1控制，由矿井内的矿用显示牌3、语音报警箱4、声光报警器5和矿用PDA7等设备接收并发布。

本实施例的煤矿多媒体综合信息发布系统，其在线安全教育信息发布功能主要通过隔爆兼本安型计算机6予以实现，主要用于井下安全教育视频播放、工业电视监控显示。用户在地面控制中心1的中心服务器12内置的矿井信息发布管理软件中配置播放策略（循环播放文件目录、切换时间），客户端软件可按照该策略顺序循环播放或切换井下安全教育视频短片、工业电视监控图像，可远程传输安全教育视频文件。

本实施例的煤矿多媒体综合信息发布系统，其紧急情况下的逃生路线引导和应急救援指挥信息发布功能，在地面控制中心1的统一控制下，由矿井内的各相关信息发布设备共同实现。

逃生指引及应急救援信息主要包括：

紧急通知信息：如灾情预警、事故求援等各种紧急、重要的信息；

逃生引导类信息：针对井下不同类型、不同地点的事故及突发情况而制定的各种逃生路线、逃生警报、逃生方法等信息；

报警解除类信息：发布的用于解除警报类信息，以及时稳定井下职工情绪，保证井下安全、有序生产。

地面控制中心1的中心服务器12内置的矿井信息发布管理软件中，设置有紧急救援逃生引导预案，预案按照事故类型和事故地点进行管理，每种预案分别包括为井下信息发布设备指定要发布的信息、短信通知人员名单及内容，预录入对地面各个救援相关单位的救援安排等内容。当发生事故时，用户通过地面控制中心1的工作站13一键式启动预案，系统停止所有常规、手动信息发送，自动进行救援信息的发布，同时可通过工作站13和地面客户端实时修改地面各个救援相关单位的救援安排：如医院需要的医生数量、救护车数量、担架数量、床位数量；物资处所需的救援用的水泵、水泥、救援装备等各种物资的数量、救援队需要出动的人员数量及相关装备等信息；从而实现灾难事故发生时救援工作的及时、有效和有针对性地快速进行，最大限度地降低事故带来的人身和财产损失。

前述的各类不同信息，在地面控制中心1的中心服务器12内置的矿井信息发布管理软件中，针对其重要性的不同，划分为：AAA、AA、A、BBB、BB、B、CCC、CC、C九个级别，其中，AAA为最高级别，C为最低级别。信息级别的区分，主要用于实现信息发送的先后顺序，当有不同信息同时需要下发时，重要性级别高的优先在矿井下发布。

见图3，由于本实施例的煤矿多媒体综合信息发布系统中设备类型、数量众多，因此为保证系统快速、及时实现信息的准确有效地发布，同时保证信息的优先级和时效性，系统发布信息的数据调度控制采用多线程控制：调度控制线程首先遍历总线上的所有设备判断其是否有信息需要发布，如有则产生发送的命令，并经过优先级处理后加入到信息发送缓存；第二，从信息发送缓存中获取各信息的队列信息，判断是否由于总线繁忙信息长时间排队，信息发布超时返回；第三，从数据发送缓存中获取并删除已发送信息的回送结果。

数据调度发布的先后顺序由信息的优先级别决定：救援引导信息具有最高的优先级别，手动信息其次，再次为常规信息，最后为设备巡检信息，信息按其优先级排序插入数据发送缓存队列，同等优先级按时间先后顺序排队插入队列，从而实现信息的调度通信。同时为保证信息的时效性，在超出设定的时间阈值时信息仍未发送（仍在发送队列内排队）则说明通信繁忙，信息延时重新组织发送。

地面信息发布主要包括短信通知及相关救援单位信息发布。短信通知采用工业级短信通知猫，在启动救援引导预案后会自动发送短信通知信息，同时用户也可手动发送临时的短信通知信息，相关手机终端10可及时接收到短信通知信息。

地面客户端2在常规工作模式下显示如井下环境参数、当前井下人数、安全评估、值班领导等相关信息。当紧急情况下可从矿井信息发布管理软件获取并显示煤矿事故情况、救援通知、救援组织安排等重要信息。

矿井内的移动信息发布主要由矿用PDA7实现，矿用PDA7可通过井下无线AP，采用Socket通信访问地面控制中心1的中心服务器12的矿井信息发布管理软件获取并显示信息发布内容，矿用PDA7还可实时发送救援报警信息。

综上所述，本实施例的煤矿多媒体综合信息发布系统，结构简单清晰，易于实现和推广；能够最大程度地挖掘和利用煤矿现有的信息资源，通过整合、分类并进行全方位的发布，大幅度地提高了煤矿信息综合利用水平；能够及时、有效地发布事故和矿难信息，及时提供救援逃生路线指引，并通过信息发布以最快的速度组织救援所需的医护、救援人员及救援物资等，从而能大幅度地降低煤矿事故和矿难的发生率，大幅度地提高矿难救援的针对性、及时性和有效性，有效减少事故和矿难带来的生命和财产损失。

以上实施例是对本发明的具体实施方式的说明，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变换和变化而得到相对应的等同的技术方案，因此所有等同的技术方案均应该归入本发明的专利保护范围。

Claims (4)

1.一种煤矿多媒体综合信息发布系统，其特征在于：包括地面控制中心（1）、地面客户端（2）、矿用显示牌（3）、语音报警箱（4）、声光报警器（5）、防爆兼本安计算机（6）、矿用PDA（7）、无线AP（8）、地面无线网络（9）和手机终端（10）；

所述的地面控制中心（1）包括地面交换机（11）、中心服务器（12）和工作站（13）；地面客户端（2）为用于信息显示和监控的计算机；矿用显示牌（3）、语音报警箱（4）、声光报警器（5）、防爆兼本安计算机（6）、矿用PDA（7）、无线AP（8）均设置在矿井内；

地面控制中心（1）的地面交换机（11）、中心服务器（12）和工作站（13）通过以太网相互间双向信号电连接；地面客户端（2）与地面控制中心（1）的地面交换机（11）双向信号电连接；矿用显示牌（3）、语音报警箱（4）、声光报警器（5）以及防爆兼本安计算机（6）均分别通过矿井通信信道与地面交换机（11）信号电连接；无线AP（8）通过矿井通信信道与地面交换机（11）双向信号电连接；矿用PDA（7）与无线AP（8）无线通信信号电连接；手机终端（10）通过地面无线网络（9）与地面交换机（11）双向信号电连接。

2.根据权利要求1所述的煤矿多媒体综合信息发布系统，其特征在于：所述的地面控制中心（1）的地面交换机（11）设有2台，其中一台作为主控机，另外一台作为热备份机。

3.根据权利要求2所述的煤矿多媒体综合信息发布系统，其特征在于：所述的地面控制中心（1）的工作站（13）为计算机；工作站（13）的数量至少设置1台以上；地面客户端（2）包括安监处客户端（21）、医院客户端（22）、救援队客户端（23）和物资处客户端（24）。

4.根据权利要求3所述的煤矿多媒体综合信息发布系统，其特征在于：所述的地面控制中心（1）的中心服务器（12）为内置有包括用户界面模块、数据调度与发布服务模块、数据接入服务模块、数据存储与查询服务模块以及底层通信服务模块的矿井信息发布管理软件的服务器。