CN104731074A - 一种基于矿井物联网技术的物探仪器远程控制系统及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于矿井物联网技术的物探仪器远程控制系统及其控制方法，与现有技术相比解决了井下跟踪物探作业需要物探技术员长期坚守现场实施的缺陷。本发明包括井上远程控制中心（1）、井下物联网系统（2）和井下智能物探设备（3），所述的井上远程控制中心（1）通过井下物联网系统（2）与井下智能物探设备（3）进行通讯。本发明利用井上远程控制中心和井下物联网系统实现对井下安全隐患进行实时监测。通过井下智能物探装备实现24小时在线监测，杜绝了传统一掘一探模式的漏判，通过充分利用井下物联网系统的设计，大大缩短了预警响应时间，降低了现场物探技术实施、解释难度，提高了物探跟踪探测效率。
Description
技术领域
本发明涉及矿井物理探测技术领域，具体来说是一种基于矿井物联网技术的物探仪器远程控制系统及其控制方法。
背景技术
随着煤炭开采向深部延伸，多种灾害威胁着煤矿安全生产。在各种矿井灾害中，水害、瓦斯突出较为普遍，它不仅增加了煤炭生产的成本，更严重的是它直接威胁着广大矿工的生命安全。
巷道超前探测是在巷道掘进工作面利用钻探、物探或化探的方法向前方进行探测，主要任务是查明巷道掘进工作面前方是否存在含水体异常或导水通道、异常构造、瓦斯富积区，为巷道的安全掘进提供地质资料。对于物探技术的选择，首先是地质人员根据现场的实际情况来判断是否要进行物探施工，确定施工后，物探人员携带物探仪器到目标区进行探测，然后回井上进行分析，最后出物探报告来指导生产。在这一过程中，通常存在以下不足之处：
1、地质人员主要依据自身经验来判断是否要进行物探方法施工，且经常受成本、时间的影响造成漏判，使应探而未探的情况出现；
2、在物探施工时，通过要有3人以上的技术人员携带物探仪器到井下，探测完成后要将仪器带回井上，然后导出数据进行分析，整个时间周期较长；
3、遇到复杂问题存在多解性时，不能及时与专家对接，降低了探测报告的准确性。
而目前煤矿监测监控系统、矿井通信联络系统等六大系统基本建设完毕，那么如何充分利用井上、下人力物力资源，把物探技术与井下设备资源（如井下物联网基站等）、井上专家资源相结合来实时监测井下安全已经成为急需解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中井下跟踪物探作业需要物探技术员长期坚守现场实施的缺陷，提供一种基于矿井物联网技术的物探仪器远程控制系统及其控制方法来解决上述问题。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种基于矿井物联网技术的物探仪器远程控制系统，包括井上远程控制中心、井下物联网系统和井下智能物探设备，所述的井上远程控制中心通过井下物联网系统与井下智能物探设备进行通讯。
所述的井下智能物探设备包括多路电源输入系统，多路电源输入系统包括直流电源输入线和电池组输入线，直流电源输入线通过常开式电子开关A连入主控板，电池组输入线通过常开式电子开关B连入主控板，直流电源输入线与常开式电子开关B的控制端相连，电池组输入线与常开式电子开关A的控制端相连。
所述的井下智能物探设备还包括在线式电源系统，在线式电源系统与井下智能物探设备的直流电源输入线相连。
所述的井下智能物探设备为电法仪、瞬变电磁仪、地震仪、坑透仪、地质参数仪或水文参数仪。
一种基于矿井物联网技术的物探仪器远程控制系统的控制方法，包括以下步骤：
配置井上远程控制中心，给井上远程控制中心配置通讯IP地址；
配置智能物探设备，给智能物探设备配置通讯IP地址；
井上远程控制中心通过井下物联网系统与智能物探设备建立数据通信；
井上远程控制中心配置采集参数帧和采集任务帧，并将采集参数帧和采集任务帧通过井下物联网系统下发给智能物探设备；
智能物探设备解析采集参数帧和采集任务帧，根据采集任务帧的要求进行数据采集；
智能物探设备将采集数据按采集参数帧的要求进行数据过滤，将井上远程控制中心需要的数据提取出来；
智能物探设备对提取后的数据进行打包，形成设备采样帧并上传至井上远程控制中心；
井上远程控制中心对设备采样帧进行解析并显示。
所述智能物探设备为地质参数仪的控制步骤如下：
地质参数仪通过井下物联网系统与井上远程控制中心建立数据通信；
地质参数仪向井上远程控制中心发送通信登录帧，在帧头控制域中填写设备类型标识0x0108，填写设备ID码；井上远程控制中心根据地质参数仪上传的通信登录帧中的设备类型标识识别设备身份；
井上远程控制中心配置地质参数仪的采集参数帧和采集任务帧，并将采集参数帧和采集任务帧通过井下物联网系统下发给地质参数仪；
采集参数帧的帧头中控制域为0x08，数据区为0x01；采集任务帧的帧头中控制域为0x09，数据区为0x01；
地质参数仪解析采集参数帧和采集任务帧，根据采集任务帧的要求进行数据采集；
地质参数仪根据帧头中的控制域识别采集参数帧或采集任务帧，根据相应的帧头中的数据区识别工作模式；
地质参数仪将采集数据按采集任务帧的要求进行数据过滤，将井上远程控制中心需要的数据提取出来；
地质参数仪根据采集任务帧的帧头中控制域来抽取数据；
地质参数仪对提取后的数据进行打包，形成设备采样帧并上传至井上远程控制中心；
地质参数仪将提取出的数据文件分成多个设备采样帧上送，其中设备采样帧中帧头控制域为0x85；
井上远程控制中心对设备采样帧进行解析并显示；
井上远程控制中心根据帧头控制域0x85得知该帧为设备采样帧，根据数据区长度、帧序号将收到的多帧数据拼合成正确的数据文件，对拼合的数据文件进行内容解析并显示。
所述智能物探设备为水文参数仪的控制步骤如下：
水文参数仪通过井下物联网系统与井上远程控制中心建立数据通信；
水文参数仪向井上远程控制中心发送通信登录帧，在帧头控制域中填写设备类型标识0x0110，填写设备ID码；井上远程控制中心根据水文参数仪上传的通信登录帧中的设备类型标识识别设备身份；
井上远程控制中心配置水文参数仪的采集参数帧和采集任务帧，并将采集参数帧和采集任务帧通过井下物联网系统下发给水文参数仪；
采集参数帧的帧头中控制域为0x08，数据区为0x01；采集任务帧的帧头中控制域为0x09，数据区为0x01；
水文参数仪解析采集参数帧和采集任务帧，根据采集任务帧的要求进行数据采集；
水文参数仪根据帧头中的控制域识别采集参数帧或采集任务帧，根据相应的帧头中的数据区识别工作模式；
水文参数仪将采集数据按采集任务帧的要求进行数据过滤，将井上远程控制中心需要的数据提取出来；
水文参数仪根据采集任务帧的帧头中控制域来抽取数据；
水文参数仪对提取后的数据进行打包，形成设备采样帧并上传至井上远程控制中心；
水文参数仪将提取出的数据文件分成多个设备采样帧上送，其中设备采样帧中帧头控制域为0x85；
井上远程控制中心对设备采样帧进行解析并显示；
井上远程控制中心根据帧头控制域0x85得知该帧为设备采样帧，根据数据区长度、帧序号将收到的多帧数据拼合成正确的数据文件，对拼合的数据文件进行内容解析并显示。
所述的采集参数帧、采集任务帧和设备采样帧均依次由帧头、数据区和帧尾组成，帧头依次由帧头起始位、控制域、设备ID、数据区长度、帧头结束位组成。
所述采集参数帧的帧头中控制域为采集参数，采集参数帧的帧头中数据区为瞬变采集工作参数、地震采集工作参数或电法采集工作参数；
瞬变采集工作参数包括发射频率、采样频率、叠加次数、测道数、是否进行自测增益和采集线圈边长参数；地震采集工作参数包括基站地址位、激发号、采样频率、延时采样点数、超前采样点数、触发方式、测道数、采样点数、触发通道、触发阈值、带通滤波器和放大位数；电法采集工作参数包括起始电极号、结束电极号、供电方波、叠加次数、放大倍数、供电时间、采样间隔、电极装置和发射电压。
所述采集任务帧帧头中控制域为采集任务，采集任务帧帧头中数据区为立即执行、定时执行或连续采集。
所述设备采样帧帧头中控制域为数据性质，设备采样帧帧头中数据区为物控设备状态信息和采集数据。
有益效果
本发明的一种基于矿井物联网技术的物探仪器远程控制系统及其控制方法，与现有技术相比利用井上远程控制中心和井下物联网系统实现对井下安全隐患进行实时监测。通过井下智能物探装备实现24小时在线监测，杜绝了传统一掘一探模式的漏判。通过充分利用井下物联网系统的设计，大大缩短了预警响应时间。降低了现场物探技术实施、解释难度，提高了物探跟踪探测效率。
附图说明
图1为本发明的结构原理图；
图2为本发明中多路电源输入系统的电路原理图；
图3为本发明的方法流程图；
其中，1-井上远程控制中心、2-井下物联网系统、3-井下智能物探装置、4-在线式电源系统、5-井下交流电源、31-直流电源输入线、32-电池组输入线、33-常开式电子开关A、34-主控板、35-常开式电子开关B。
具体实施方式
为使对本发明的结构特征及所达成的功效有更进一步的了解与认识，用以较佳的实施例及附图配合详细的说明，说明如下：
如图1所示，本发明所述的一种基于矿井物联网技术的物探仪器远程控制系统，包括井上远程控制中心1、井下物联网系统2和井下智能物探设备3，所述的井上远程控制中心1通过井下物联网系统2与井下智能物探设备3进行通讯。井上远程控制中心1用于控制井下智能物探装备3，既可以根据不同的智能物探装备3类型下发相应采集参数、采集任务等，也可接收监测所接入的智能物探装备3所采集的数据。井下物联网系统2主要通过以太网的形式将井上远程控制中心1和井下智能物探装备3连接。井下物探智能装备3用于对井下各种安全隐患进行监测，根据井上远程控制中心1下发的采集参数和指定采集任务完成数据采集，并通过井下物联网系统2将数据上传回井上远程控制中心1，实现井上、井下人力及设备资源的有力结合。
为了使得井下智能物探设备3的电源供应能满足长时间的工作需要，如图2所示，井下智能物探设备3还可以包括多路电源输入系统。多路电源输入系统包括直流电源输入线31和电池组输入线32，直流电源输入线31用于连接井下的在线式电源系统4，电池组输入线32用于连接井下智能物探设备3自身所带的锂电池。直流电源输入线31通过常开式电子开关A33连入主控板34，主控板34为井下智能物探设备3的电路控制板。电池组输入线32通过常开式电子开关B35连入主控板34，直流电源输入线31与常开式电子开关B35的控制端相连，电池组输入线32与常开式电子开关A33的控制端相连。
在线式电源系统4与井下智能物探设备3的直流电源输入线31相连，在线式电源系统4用于给井下智能物探设备3供电，通过接入井下供电系统的660或127V的输入，进行内置的降压、稳压及电池系统，输出井下物探智能装备所需的电源。当直流电源输入线31接入在线式电源系统4，即仅有12V直流电源供电时，直流电源输入线31上通电。由于直流电源输入线31与常开式电子开关B35的控制端相连，因此直流电源输入线31通电致使常开式电子开关B35关闭，即电池组输入线32处于断路状态。常开式电子开关B35处于断开状态、常开式电子开关A33处于导通状态，实现12V直流电源对井下智能物探设备的主控板等部件进行供电输入。当电池组输入线32接入锂电池时，即仅有锂电池组供电时，由于电池组输入线32与常开式电子开关A33的控制端相连，因此电池组输入线32通电致使常开式电子开关A33关闭，即直流电源输入线31处于断路状态。常开式电子开关A33处于断开状态、常开式电子开关B35导通，实现电池组（物探设备自身电池组）对主控板等部件的供电输入。
井下智能物探设备3还包括以太网子系统和远程通讯系统。以太网子系统，可与井下物联网进行连接，常用的为WIFI、电口、光纤、蓝牙、红外、USB等接入方式。远程通讯系统，通过TCP/IP协议作为承载层，通过专属的应用协议接受井上远程控制中心下发的采集参数，采集任务，还负责将采集的物探数据回传给井上远程控制中心。
一种基于矿井物联网技术的物探仪器远程控制系统的控制方法，其中井下物探智能装备3与井上远程控制中心1数据交互基本方式如下：
设备登录，井下物探智能装备3通过井下物联网系统2与井上远程控制中心1建立网络连接后，首先进行设备登录，上送设备自身识别信息，井上远程控制中心1根据设备登录信息允许或拒绝设备登录；井上远程控制中心1提供在线设备的人机交互界面，用户针对在线设备指定设备工作参数，设备工作参数包括：指定“采集任务执行模式”以及“采集设备工作参数”；井下物探智能装备3上传采集完成后的数据到井上远程控制中心1；井上远程控制中心1查看各个设备已上传的采集数据信息。另外，井下物探智能装备3在工作过程中，如检测到自身内部系统运行故障时，在与井上远程控制中心1依然可进行网络通信的前提下，可主动将检测的故障信息上送到井上远程控制中心1。其具体步骤如下：
第一步，配置井上远程控制中心1，给井上远程控制中心1配置通讯IP地址。井上远程控制中心1通过井下物联网系统2与智能物探设备3进行通信，其通信直接依据井下物联网系统2的TCP/IP协议。
第二步，配置智能物探设备3。在实际应用中根据实际监测目的，选择井下智能物探设备3的类型与数量，然后对给智能物探设备3配置通讯IP地址，实现与井上远程控制中心1的通信。
第三步，井上远程控制中心1通过井下物联网系统2与智能物探设备3建立数据通信。智能物探设备3在井下环境连入井下物联网系统2，井上远程控制中心1同样连入井下物联网系统2，两者通过井下物联网系统2建立数据联系。
为了智能物探设备3能在井下长时间使用，可以将智能物探设备3的电源输出连接在线式电源系统4的电源输入上。为了保证智能物探设备3采集、传输数据的准确性，布置好智能物探设备3后，手工完成一次物探数据的采集，并将数据上传到远程控制中心1，以测试采集、传送数据是否正常。
第四步，井上远程控制中心1配置采集参数帧和采集任务帧，并将采集参数帧和采集任务帧通过井下物联网系统2下发给智能物探设备3。
采集参数帧、采集任务帧和设备采样帧均依次由帧头、数据区和帧尾组成，帧头依次由帧头起始位、控制域、设备ID、数据区长度、帧头结束位组成。帧头用于通信中数据帧同步，帧头中的设备ID，用于物探设备识别；帧头中的控制域用于标识当前帧类型，同时，也可用于标识数据区携带的数据性质进行基本描述；帧头中的数据区长度用于表示当前帧携带的有效数据长度。数据区为帧中传输有效数据的区域。针对不同的物探设备，在不同的采集需求下，用于存储需要传输的采集命令参数、采集数据、物控设备状态信息等内容。帧尾表示当前通信帧结束，结合帧头信息，用于验证帧完整性及可靠性。
采集参数帧用于指定物探设备采集时具体的工作参数，不同的物探设备采集参数也不同。采集参数帧的帧头中控制域为采集参数，采集参数帧的帧头中数据区为瞬变采集工作参数、地震采集工作参数或电法采集工作参数；瞬变采集工作参数包括发射频率、采样频率、叠加次数、测道数、是否进行自测增益和采集线圈边长参数；地震采集工作参数包括基站地址位、激发号、采样频率、延时采样点数、超前采样点数、触发方式、测道数、采样点数、触发通道、触发阈值、带通滤波器和放大位数；电法采集工作参数包括起始电极号、结束电极号、供电方波、叠加次数、放大倍数、供电时间、采样间隔、电极装置和发射电压。
采集任务帧帧头中控制域为采集任务，采集任务帧帧头中数据区为立即执行、定时执行或连续采集。立即执行为设备收到该参数时，立即执行一次采集工作；定时执行为指定需要设备在24小时内何时进行采集的时间参数，支持设置多个定时采集时间点；连续采集为指定设备按设定的采集间隔时间（最小采集间隔时间单位：秒）进行自动采集。
第五步，智能物探设备3解析采集参数帧和采集任务帧，根据采集任务帧的要求进行数据采集。
第六步，智能物探设备3将采集数据按采集参数帧的要求进行数据过滤，将井上远程控制中心1需要的数据提取出来。智能物探设备3所采集的数据量多、类型广，所采集到的数据并不都是井上远程控制中心1所需要的数据，因此在智能物探设备3采集数据后根据采集参数帧中采集参数的不同进行数据提炼。
第七步，智能物探设备3对提取后的数据进行打包，形成设备采样帧并上传至井上远程控制中心1。设备采样帧帧头中控制域为数据性质，设备采样帧帧头中数据区为物控设备状态信息和采集数据，用于上传提取后的数据内容。
第八步，井上远程控制中心1对设备采样帧进行解析并显示。
下面以实际应用举例，智能物探设备3可以为电法仪、瞬变电磁仪、地震仪、坑透仪、地质参数仪或水文参数仪等智能物探设备，本发明均可以在以上设备中应用。以地质参数仪为例，地质参数仪基于井下物联网系统2与井上远程控制中心1的控制方法，包括以下步骤：
第一步，配置井上远程控制中心1。给井上远程控制中心1配置通讯IP地址，以IPV4地址配置方式为例，配置方式如下：服务端IP地址：192.168.8.8；接入端口：8002；子网掩码：255.255.255.0；默认网关：192.168.8.1。
第二步，配置地质参数仪。给地质参数仪配置远程控制中心通讯IP地址，以IPV4地址配置方式为例，配置方式如下：远程控制中心服务端IP地址：192.168.8.8；远程控制中心服务端接入端口：8002；本地设备IP地址：192.168.8.2；子网掩码：255.255.255.0；默认网关：192.168.8.1。以上是地质参数仪与井上远程控制中心1之间的通信方式建立，以下是地质参数仪的具体控制方法。
第三步，地质参数仪通过井下物联网系统2与井上远程控制中心3建立数据通信。
地质参数仪向井上远程控制中心3发送通信登录帧，在帧头控制域中填写设备类型标识0x0108，填写设备ID码，设备ID码的范围为0x01~0xffffffff。井上远程控制中心1根据地质参数仪上传的通信登录帧中的设备类型标识识别设备身份。解析登录帧控制域中设备类型标识为0x0108时，表示接入的设备为地质参数仪，解析到设备ID为0x01，表示该设备在系统中的身份ID为0x01。 第四步，井上远程控制中心3配置地质参数仪的采集参数帧和采集任务帧，并将采集参数帧和采集任务帧通过井下物联网系统2下发给地质参数仪。
采集参数帧的帧头中控制域为0x08，数据区为0x01。0x08表示当前帧为采集参数帧，数据区中的0x01表示设备工作参数，即要求设备在测距模式中将罗盘采集数据参与到测距计算中。采集任务帧的帧头中控制域为0x09，数据区为0x01。0x09表示当前帧为采集任务帧，数据区中的0x01表示上传数据模式，即要求设备在完成当前测量后立即将数据上传。
第五步，地质参数仪解析采集参数帧和采集任务帧，根据采集任务帧的要求进行数据采集。地质参数仪根据帧头中的控制域识别采集参数帧或采集任务帧，即若为0x08则为采集参数帧，若为0x09则为采集任务帧。地质参数仪根据相应的帧头中的数据区识别工作模式，即0x08+0x01，表示要求设备在测距模式中将罗盘采样数据参与到测距计算中，地质参数仪修改自身的工作模式，在后面的测距中同时读取罗盘数据参与计算。
第六步，地质参数仪将采集数据按采集任务帧的要求进行数据过滤，将井上远程控制中心1需要的数据提取出来。地质参数仪根据采集任务帧的帧头中控制域来抽取数据，即0x09+0x01，表示提取的数据为当前最新的采集数据。
第七步，地质参数仪对提取后的数据进行打包，形成设备采样帧并上传至井上远程控制中心1。地质参数仪将提取出的数据文件分成多个设备采样帧上送，每帧包含帧头、数据区、帧尾。其中帧头控制域为0x85表示设备采样帧，其数据区为数据文件内容。数据区头部包含数据长度，以及帧序号。例如：数据长度为0xff表示数据长度为255、帧序号为0x01表示这是第一帧、帧序号为-1表示这是最后一帧。
第八步，井上远程控制中心1对设备采样帧进行解析并显示。井上远程控制中心1根据帧头控制域0x85得知该帧为设备采样帧，根据数据区长度、帧序号将收到的多帧数据拼合成正确的数据文件，对拼合的数据文件进行内容解析并显示。
同理，智能物探设备3也可以为水文参数仪，水文参数仪基于井下物联网系统2与井上远程控制中心1的控制方法，包括以下步骤：
第一步，配置井上远程控制中心1。给井上远程控制中心1配置通讯IP地址，以IPV4地址配置方式为例，配置方式如下：服务端IP地址：192.168.8.8；接入端口：8002；子网掩码：255.255.255.0；默认网关：192.168.8.1。
第二步，配置水文参数仪。给水文参数仪配置远程控制中心通讯IP地址，以IPV4地址配置方式为例，配置方式如下：远程控制中心服务端IP地址：192.168.8.8；远程控制中心服务端接入端口：8002；本地设备IP地址：192.168.8.2；子网掩码：255.255.255.0；默认网关：192.168.8.1。以上是水文参数仪与井上远程控制中心1之间的通信方式建立，以下是水文参数仪的具体控制方法。
第三步，水文参数仪通过井下物联网系统2与井上远程控制中心3建立数据通信。
水文参数仪向井上远程控制中心3发送通信登录帧，在帧头控制域中填写设备类型标识0x0110，填写设备ID码，设备ID码的范围为0x01~0xffffffff。井上远程控制中心1根据水文参数仪上传的通信登录帧中的设备类型标识识别设备身份。解析登录帧控制域中设备类型标识为0x0108时，表示接入的设备为水文参数仪，解析到设备ID为0x02，表示该设备在系统中的身份ID为0x02。 第四步，井上远程控制中心3配置水文参数仪的采集参数帧和采集任务帧，并将采集参数帧和采集任务帧通过井下物联网系统2下发给水文参数仪。
采集参数帧的帧头中控制域为0x08，数据区为0x01。0x08表示当前帧为采集参数帧，数据区中的0x01表示设备工作参数，即要求设备进行流速测量。采集任务帧的帧头中控制域为0x09，数据区为0x01。0x09表示当前帧为采集任务帧，数据区中的0x01表示上传数据模式，即要求设备在完成当前测量后立即将数据上传。
第五步，水文参数仪解析采集参数帧和采集任务帧，根据采集任务帧的要求进行数据采集。水文参数仪根据帧头中的控制域识别采集参数帧或采集任务帧，即若为0x08则为采集参数帧，若为0x09则为采集任务帧。水文参数仪根据相应的帧头中的数据区识别工作模式，即0x08+0x01，表示要求设备进行流速测量。
第六步，水文参数仪将采集数据按采集任务帧的要求进行数据过滤，将井上远程控制中心1需要的数据提取出来。水文参数仪根据采集任务帧的帧头中控制域来抽取数据，即0x09+0x01，表示提取的数据为当前最新的采集数据。
第七步，水文参数仪对提取后的数据进行打包，形成设备采样帧并上传至井上远程控制中心1。水文参数仪将提取出的数据文件分成多个设备采样帧上送，每帧包含帧头、数据区、帧尾。其中帧头控制域为0x85表示设备采样帧，其数据区为数据文件内容。数据区头部包含数据长度，以及帧序号。例如：数据长度为0xff表示数据长度为255、帧序号为0x01表示这是第一帧、帧序号为-1表示这是最后一帧。
第八步，井上远程控制中心1对设备采样帧进行解析并显示。井上远程控制中心1根据帧头控制域0x85得知该帧为设备采样帧，根据数据区长度、帧序号将收到的多帧数据拼合成正确的数据文件，对拼合的数据文件进行内容解析并显示。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
Claims (11)
1.一种基于矿井物联网技术的物探仪器远程控制系统，包括井上远程控制中心（1）、井下物联网系统（2）和井下智能物探设备（3），其特征在于：所述的井上远程控制中心（1）通过井下物联网系统（2）与井下智能物探设备（3）进行通讯。
2.根据权利要求1所述的一种基于矿井物联网技术的物探仪器远程控制系统，其特征在于：所述的井下智能物探设备（3）包括多路电源输入系统，多路电源输入系统包括直流电源输入线（31）和电池组输入线（32），直流电源输入线（31）通过常开式电子开关A（33）连入主控板（34），电池组输入线（32）通过常开式电子开关B（35）连入主控板（34），直流电源输入线（31）与常开式电子开关B（35）的控制端相连，电池组输入线（32）与常开式电子开关A（33）的控制端相连。
3.根据权利要求2所述的一种基于矿井物联网技术的物探仪器远程控制系统，其特征在于：所述的井下智能物探设备（3）还包括在线式电源系统（4），在线式电源系统（4）与井下智能物探设备（3）的直流电源输入线（31）相连。
4.根据权利要求1、2或3所述的一种基于矿井物联网技术的物探仪器远程控制系统，其特征在于：所述的井下智能物探设备（3）为电法仪、瞬变电磁仪、地震仪、坑透仪、地质参数仪或水文参数仪。
5.根据权利要求4所述的一种基于矿井物联网技术的物探仪器远程控制系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
51）配置井上远程控制中心（1），给井上远程控制中心（1）配置通讯IP地址；
52）配置智能物探设备（3），给智能物探设备（3）配置通讯IP地址；
53）井上远程控制中心（1）通过井下物联网系统（2）与智能物探设备（3）建立数据通信；
54）井上远程控制中心（1）配置采集参数帧和采集任务帧，并将采集参数帧和采集任务帧通过井下物联网系统（2）下发给智能物探设备（3）；
55）智能物探设备（3）解析采集参数帧和采集任务帧，根据采集任务帧的要求进行数据采集；
56）智能物探设备（3）将采集数据按采集参数帧的要求进行数据过滤，将井上远程控制中心（1）需要的数据提取出来；
57）智能物探设备（3）对提取后的数据进行打包，形成设备采样帧并上传至井上远程控制中心（1）；
58）井上远程控制中心（1）对设备采样帧进行解析并显示。
6.根据权利要求5所述的一种基于矿井物联网技术的物探仪器远程控制系统的控制方法，其特征在于，所述智能物探设备（3）为地质参数仪的控制步骤如下：
61）地质参数仪通过井下物联网系统（2）与井上远程控制中心（3）建立数据通信；
地质参数仪向井上远程控制中心（3）发送通信登录帧，在帧头控制域中填写设备类型标识0x0108，填写设备ID码；井上远程控制中心（1）根据地质参数仪上传的通信登录帧中的设备类型标识识别设备身份；
62）井上远程控制中心（3）配置地质参数仪的采集参数帧和采集任务帧，并将采集参数帧和采集任务帧通过井下物联网系统（2）下发给地质参数仪；
采集参数帧的帧头中控制域为0x08，数据区为0x01；采集任务帧的帧头中控制域为0x09，数据区为0x01；
63）地质参数仪解析采集参数帧和采集任务帧，根据采集任务帧的要求进行数据采集；
地质参数仪根据帧头中的控制域识别采集参数帧或采集任务帧，根据相应的帧头中的数据区识别工作模式；
64）地质参数仪将采集数据按采集任务帧的要求进行数据过滤，将井上远程控制中心（1）需要的数据提取出来；
地质参数仪根据采集任务帧的帧头中控制域来抽取数据；
65）地质参数仪对提取后的数据进行打包，形成设备采样帧并上传至井上远程控制中心（1）；
地质参数仪将提取出的数据文件分成多个设备采样帧上送，其中设备采样帧中帧头控制域为0x85；
66）井上远程控制中心（1）对设备采样帧进行解析并显示；
井上远程控制中心（1）根据帧头控制域0x85得知该帧为设备采样帧，根据数据区长度、帧序号将收到的多帧数据拼合成正确的数据文件，对拼合的数据文件进行内容解析并显示。
7.根据权利要求5所述的一种基于矿井物联网技术的物探仪器远程控制系统的控制方法，其特征在于，所述智能物探设备（3）为水文参数仪的控制步骤如下：
71）水文参数仪通过井下物联网系统（2）与井上远程控制中心（3）建立数据通信；
水文参数仪向井上远程控制中心（3）发送通信登录帧，在帧头控制域中填写设备类型标识0x0110，填写设备ID码；井上远程控制中心（1）根据水文参数仪上传的通信登录帧中的设备类型标识识别设备身份；
72）井上远程控制中心（3）配置水文参数仪的采集参数帧和采集任务帧，并将采集参数帧和采集任务帧通过井下物联网系统（2）下发给水文参数仪；
采集参数帧的帧头中控制域为0x08，数据区为0x01；采集任务帧的帧头中控制域为0x09，数据区为0x01；
73）水文参数仪解析采集参数帧和采集任务帧，根据采集任务帧的要求进行数据采集；
水文参数仪根据帧头中的控制域识别采集参数帧或采集任务帧，根据相应的帧头中的数据区识别工作模式；
74）水文参数仪将采集数据按采集任务帧的要求进行数据过滤，将井上远程控制中心（1）需要的数据提取出来；
水文参数仪根据采集任务帧的帧头中控制域来抽取数据；
75）水文参数仪对提取后的数据进行打包，形成设备采样帧并上传至井上远程控制中心（1）；
水文参数仪将提取出的数据文件分成多个设备采样帧上送，其中设备采样帧中帧头控制域为0x85；
76）井上远程控制中心（1）对设备采样帧进行解析并显示；
井上远程控制中心（1）根据帧头控制域0x85得知该帧为设备采样帧，根据数据区长度、帧序号将收到的多帧数据拼合成正确的数据文件，对拼合的数据文件进行内容解析并显示。
8.根据权利要求5、6或7所述的一种基于矿井物联网技术的物探仪器远程控制系统的控制方法，其特征在于：所述的采集参数帧、采集任务帧和设备采样帧均依次由帧头、数据区和帧尾组成，帧头依次由帧头起始位、控制域、设备ID、数据区长度、帧头结束位组成。
9.根据权利要求8所述的一种基于矿井物联网技术的物探仪器远程控制系统的控制方法，其特征在于：所述采集参数帧的帧头中控制域为采集参数，采集参数帧的帧头中数据区为瞬变采集工作参数、地震采集工作参数或电法采集工作参数；
瞬变采集工作参数包括发射频率、采样频率、叠加次数、测道数、是否进行自测增益和采集线圈边长参数；地震采集工作参数包括基站地址位、激发号、采样频率、延时采样点数、超前采样点数、触发方式、测道数、采样点数、触发通道、触发阈值、带通滤波器和放大位数；电法采集工作参数包括起始电极号、结束电极号、供电方波、叠加次数、放大倍数、供电时间、采样间隔、电极装置和发射电压。
10.根据权利要求8所述的一种基于矿井物联网技术的物探仪器远程控制系统的控制方法，其特征在于：所述采集任务帧帧头中控制域为采集任务，采集任务帧帧头中数据区为立即执行、定时执行或连续采集。
11.根据权利要求8所述的一种基于矿井物联网技术的物探仪器远程控制系统的控制方法，其特征在于：所述设备采样帧帧头中控制域为数据性质，设备采样帧帧头中数据区为物控设备状态信息和采集数据。
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Denomination of invention: Geophysical prospecting instrument remote control system based on mine Internet of things technology and control method thereof Effective date of registration: 20180824 Granted publication date: 20171010 Pledgee: Hefei merchants bank innovation Avenue Branch Pledgor: ANHUI HUIZHOU GEOLOGY SECURITY INSTITUTE Co.,Ltd. Registration number: 2018340000433 |
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