CN105626149A - 一种基于物联网的煤矿安全监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种基于物联网的煤矿安全监测系统，包括感知控制层、信息集成层、和管理决策层，感知控制层包括生产模块、安全模块、供电模块、生产调度模块，信息集成层包括工业级数据模块和关系型数据模块，管理决策层包括针对矿井生产安全的安全管理模块和针对企业经营的商务管理模块，系统解决了传统煤矿监控系统信息孤立、联动性差、应用系统缺乏、系统封闭等缺陷；系统具有建网完整、网络开放性好、组网灵活、感知网络范围广、数据信息融合度高等优点，能更好的提高煤矿企业的综合自动化水平。解决了传统定位系统效率低下、功能单一、定位范围小等问题，系统功能丰富、定位准确、定位范围广，且便于建设及维护。

Description

一种基于物联网的煤矿安全监测系统

技术领域

本发明涉及煤矿井下安全监控技术领域，特别是涉及一种基于物联网的煤矿安全监测系统。

背景技术

作为我国的传统支柱产业，煤炭需求量及开采量的持续增加煤炭行业提供着我国三分之二的能源消耗。然而伴随着近些年来的煤矿安全事故发生率仍然居高不下国人民的生命及财产安全带来了极大的损失，使得煤矿安全问题变得更加突出。为了进一步满足国民经济快速发展的需要，煤矿安全生产己成为我国工业安全问题中的重中之重。目前物联网作为一种新兴的技术产业，其在煤矿安全生产中己得到应用，然而还存在着建网不完整，技术落后等一系列的问题。

我国煤矿企业的各类安全信息系统大都是作为孤立的数据库及互不联系的软件包被利用，缺乏整体的规划。这就导致了这些产品无法满足煤矿企业安全管理工作对决策控制性的整体要求，无法支持煤矿管理者对煤矿进行整体的管理，也就难以提升煤矿整体的安全管理水平。

因此，在对煤矿安全管理信息系统进行开发时，需要开发决策支持系统，从而实现对煤矿安全信息的充分利用，进而为煤矿安全管理及煤矿管理进行相关决策提供了充分的依据。

从我国上述相关产品的分析中我们发现这类产品都是将物理设施与信息设施分开的，然而随着物联网技术的问世，打破了煤矿技术领域之前产品相互融合的难题，物联网技术为建立煤矿安全控制系统提供了新的思路与方法。

发明内容

本发明提出一种基于物联网的煤矿安全监测系统，用于解决背景技术中的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种基于物联网的煤矿安全监测系统，包括感知控制层、信息集成层、和管理决策层，感知控制层包括生产模块、安全模块、供电模块、生产调度模块，所述信息集成层包括工业级数据模块和关系型数据模块，所述管理决策层包括针对矿井生产安全的安全管理模块和针对企业经营的商务管理模块；

生产模块包括的主要工作模块有提升系统、工作面、供压系统、锅炉房、水处理、给水系统、井下降温，生产模块中的各个工作模块主要满足井下采煤生产工作的需要；

安全模块包括的工作模块有通风系统、安全监测、防灭火、瓦斯井下排水、人员监控、人员考勤，安全系统主要是对井下的瓦斯、粉尘、人员工作环境信息进行监测与控制；

所述供电模块包括的功能模块包括有地面供电、井下供电，供电系统主要是满足矿井各个工作系统的供电需求；

生产调度模块包括的功能模块包括有视频监控系统、调度通信系统、屏幕显示系统、无线通讯系统，生产调度模块主要是实现生产现场的信息联络及视频展示，在对煤矿安全相关文献及资料的研究中发现这个模块也是煤矿各个科室需求的热点、通过对其中各个功能模块的建设，各个科室就能够实现对煤矿各类信息的实时获取与收发；

工业级数据模块包括的数据模块有专家数据、故障诊断数据、联动控制策略、分析数据；

关系型数据模块包括的数据模块有管理基础数据、组织机构数据、业务标准数据、专家知识数据。

优选的，安全管理模块包括物联网信息安全管理、煤矿安全评价管理、机电设备管理、重大灾害防治管理、矿井环境信息管理、定位导航分析管理。

优选的，所述商务管理模块包括工程项目管理、生产调度管理、资产财务管理、人力资源管理、运销物流管理、专家决策支持管理。

物联网信息安全管理包括了信息系统建设、信息采集、传输、共享效度管理，主要是针对煤矿物联网系统的信息数据进行管理；

煤矿安全评价管理建立员工针对员工安全意识、安全素质、安全管理、煤矿环境的评价系统；

机电设备管理包括对矿井的通风系统、采掘系统、供电系统、防火防尘设施，此管理模块主要是针对煤矿各类机电设备的检查、维护、保养等工作进行管理；

重大灾害防治管理主要工作安全监测、水文地质条件监测、安全专项治理等，此模块是煤矿安全生产的基础保障，此模块的有效运行能对煤矿安全工作水平的提高起到积极的推动作用；

矿井环境信息管理主要工作是对矿井瓦斯、灰尘、湿度、温度条件等信息进行监测管理；

定位导航分析管理定位导航煤矿的支护系统，其主要工作是对矿井工作人员、运输系统进行定位、信息采集等。

优选的，工程项目管理包含的主要工作安全工程建设、信息系统建设、运输系统建设等、工程项目管理主要负责煤矿企业的各种工程项目的上架、设施及保障工作；

生产调度管理的主要工作是人员管理，工作时间管理、任务管理，其主要任务是保障煤矿日常生产的顺利进行；

资产财务管理主要是针对企业的资产、员工工资福利、企业纳税工作；

人力资源管理主要工作包括企业人才引进、人才建设、以及企业员工培训；

运销物流管理主要包括企业的煤炭销售运输管理，运输设备管理；

专家决策支持是建立各类专家决策支持库，从而帮助煤矿企业决策者提高决策水平和质量。

本发明的一种基于物联网的煤矿安全监测系统，采用先进的物联网技术，设计出了煤矿安全监控系统。系统解决了传统煤矿监控系统信息孤立、联动性差、应用系统缺乏、系统封闭等缺陷；系统具有建网完整、网络开放性好、组网灵活、感知网络范围广、数据信息融合度高等优点，能更好的提高煤矿企业的综合自动化水平。解决了传统定位系统效率低下、功能单一、定位范围小等问题;系统功能丰富、定位准确、定位范围广，且便于建设及维护。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的结构框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

一种基于物联网的煤矿安全监测系统，包括感知控制层、信息集成层、和管理决策层，感知控制层包括生产模块、安全模块、供电模块、生产调度模块，所述信息集成层包括工业级数据模块和关系型数据模块，所述管理决策层包括针对矿井生产安全的安全管理模块和针对企业经营的商务管理模块。感知控制层主要包括各类传感节点，主要功能是对煤矿的瓦斯含量、空气湿度、煤矿粉尘和生产计量等数据信息进行采集，而信息集成层的主要功能将各类传感节点采集的数据信息通过传输网络传输到管理决策层上；而管理决策层主要是提供煤矿安全管理中应用的各类管理应用软件，主要是完成对各类数据信息的存储和处理，分析以及应用。

煤矿安全物联网监控系统是利用物联网技术，把与煤矿各类与环境、设备、人员等有关的传感器，比如瓦斯、人员识别、湿度、计量设施等传感器，装备在煤矿的开采、利用、安全监控等层面里，然后将各类传感器节点连接到系统中的无线网络和互联网，从而实现了煤矿企业安全管理工作与煤矿开采各环节的整合。接着将各类煤矿管理应用工具同时融入到这个物联网系统，用更加精细、动态和智能的方式管理煤矿生产，提高煤矿生产的效率，进一步改善煤矿安全生产条件，促进煤矿企业的整体信息化水平的提高。通过以上分析，煤矿安全物联网监控系统总体结构可以分为三个层次，分别是感知控制层、信息集成层、和管理决策层。

如果从仿生学的角度来看，可以把整个物联网系统中的通信系统比作为信息传递的“神经系统”，如果把计算机比作信息识别及处理的“大脑”，那么就可以将传感器比喻为系统中的各类“感觉器官”，作为物联网的基础技术支持，它与计算机技术、通信技术并称为信息技术的三大支柱。三者有机结合的话就能够实现与人类相似的各类智能行为了。传感器作为煤矿安全物联网中“感觉器官”的主要组成部分，其中无线传感器多是应用到简单的信息采集上，比如瓦斯浓度的测试，空气湿度以及空气中粉层含量等，这些简单的数字指标无法刻画形象的煤矿现场。

生产模块包括的主要工作模块有提升系统、工作面、供压系统、锅炉房、水处理、给水系统、井下降温，生产模块中的各个工作模块主要满足井下采煤生产工作的需要；

安全模块包括的工作模块有通风系统、安全监测、防灭火、瓦斯井下排水、人员监控、人员考勤，安全系统主要是对井下的瓦斯、粉尘、人员工作环境信息进行监测与控制；

所述供电模块包括的功能模块包括有地面供电、井下供电，供电系统主要是满足矿井各个工作系统的供电需求；

生产调度模块包括的功能模块包括有视频监控系统、调度通信系统、屏幕显示系统、无线通讯系统，生产调度模块主要是实现生产现场的信息联络及视频展示，在对煤矿安全相关文献及资料的研究中发现这个模块也是煤矿各个科室需求的热点、通过对其中各个功能模块的建设，各个科室就能够实现对煤矿各类信息的实时获取与收发；

工业级数据模块包括的数据模块有专家数据、故障诊断数据、联动控制策略、分析数据；

关系型数据模块包括的数据模块有管理基础数据、组织机构数据、业务标准数据、专家知识数据。

优选的，安全管理模块包括物联网信息安全管理、煤矿安全评价管理、机电设备管理、重大灾害防治管理、矿井环境信息管理、定位导航分析管理。

优选的，所述商务管理模块包括工程项目管理、生产调度管理、资产财务管理、人力资源管理、运销物流管理、专家决策支持管理。

物联网信息安全管理包括了信息系统建设、信息采集、传输、共享效度管理，主要是针对煤矿物联网系统的信息数据进行管理；

煤矿安全评价管理建立员工针对员工安全意识、安全素质、安全管理、煤矿环境的评价系统；

机电设备管理包括对矿井的通风系统、采掘系统、供电系统、防火防尘设施，此管理模块主要是针对煤矿各类机电设备的检查、维护、保养等工作进行管理；

重大灾害防治管理主要工作安全监测、水文地质条件监测、安全专项治理等，此模块是煤矿安全生产的基础保障，此模块的有效运行能对煤矿安全工作水平的提高起到积极的推动作用；

矿井环境信息管理主要工作是对矿井瓦斯、灰尘、湿度、温度条件等信息进行监测管理；

定位导航分析管理定位导航煤矿的支护系统，其主要工作是对矿井工作人员、运输系统进行定位、信息采集等。

优选的，工程项目管理包含的主要工作安全工程建设、信息系统建设、运输系统建设等、工程项目管理主要负责煤矿企业的各种工程项目的上架、设施及保障工作；

生产调度管理的主要工作是人员管理，工作时间管理、任务管理，其主要任务是保障煤矿日常生产的顺利进行；

资产财务管理主要是针对企业的资产、员工工资福利、企业纳税工作；

人力资源管理主要工作包括企业人才引进、人才建设、以及企业员工培训；

运销物流管理主要包括企业的煤炭销售运输管理，运输设备管理；

专家决策支持是建立各类专家决策支持库，从而帮助煤矿企业决策者提高决策水平和质量。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于物联网的煤矿安全监测系统，包括感知控制层、信息集成层、和管理决策层，其特征在于，所述感知控制层包括生产模块、安全模块、供电模块、生产调度模块，所述信息集成层包括工业级数据模块和关系型数据模块，所述管理决策层包括针对矿井生产安全的安全管理模块和针对企业经营的商务管理模块；

所述生产模块包括的主要工作模块有提升系统、工作面、供压系统、锅炉房、水处理、给水系统、井下降温，生产模块中的各个工作模块主要满足井下采煤生产工作的需要；

所述安全模块包括的工作模块有通风系统、安全监测、防灭火、瓦斯井下排水、人员监控、人员考勤，安全系统主要是对井下的瓦斯、粉尘、人员工作环境信息进行监测与控制；

所述供电模块包括的功能模块包括有地面供电、井下供电，供电系统主要是满足矿井各个工作系统的供电需求；

所述生产调度模块包括的功能模块包括有视频监控系统、调度通信系统、屏幕显示系统、无线通讯系统，生产调度模块主要是实现生产现场的信息联络及视频展示，在对煤矿安全相关文献及资料的研究中发现这个模块也是煤矿各个科室需求的热点、通过对其中各个功能模块的建设，各个科室就能够实现对煤矿各类信息的实时获取与收发；

所述工业级数据模块包括的数据模块有专家数据、故障诊断数据、联动控制策略、分析数据；

所述关系型数据模块包括的数据模块有管理基础数据、组织机构数据、业务标准数据、专家知识数据。

2.根据权利要求1所述的一种基于物联网的煤矿安全监测系统，其特征在于，所述安全管理模块包括物联网信息安全管理、煤矿安全评价管理、机电设备管理、重大灾害防治管理、矿井环境信息管理、定位导航分析管理。

3.根据权利要求1所述的一种基于物联网的煤矿安全监测系统，其特征在于，所述商务管理模块包括工程项目管理、生产调度管理、资产财务管理、人力资源管理、运销物流管理、专家决策支持管理。

4.根据权利要求2所述的一种基于物联网的煤矿安全监测系统，其特征在于，所述物联网信息安全管理包括了信息系统建设、信息采集、传输、共享效度管理，主要是针对煤矿物联网系统的信息数据进行管理；

所述煤矿安全评价管理建立员工针对员工安全意识、安全素质、安全管理、煤矿环境的评价系统；

所述机电设备管理包括对矿井的通风系统、采掘系统、供电系统、防火防尘设施，此管理模块主要是针对煤矿各类机电设备的检查、维护、保养等工作进行管理；

所述重大灾害防治管理主要工作安全监测、水文地质条件监测、安全专项治理等，此模块是煤矿安全生产的基础保障，此模块的有效运行能对煤矿安全工作水平的提高起到积极的推动作用；

所述矿井环境信息管理主要工作是对矿井瓦斯、灰尘、湿度、温度条件等信息进行监测管理；

所述定位导航分析管理定位导航煤矿的支护系统，其主要工作是对矿井工作人员、运输系统进行定位、信息采集等。

5.根据权利要求3所述的一种基于物联网的煤矿安全监测系统，其特征在于，所述工程项目管理包含的主要工作安全工程建设、信息系统建设、运输系统建设等、工程项目管理主要负责煤矿企业的各种工程项目的上架、设施及保障工作；

所述生产调度管理的主要工作是人员管理，工作时间管理、任务管理，其主要任务是保障煤矿日常生产的顺利进行；

所述资产财务管理主要是针对企业的资产、员工工资福利、企业纳税工作；

所述人力资源管理主要工作包括企业人才引进、人才建设、以及企业员工培训；

所述运销物流管理主要包括企业的煤炭销售运输管理，运输设备管理；

所述专家决策支持是建立各类专家决策支持库，从而帮助煤矿企业决策者提高决策水平和质量。