CN107676133A - 一种基于物联网的煤矿井下火灾监测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于物联网的煤矿井下火灾监测系统，包括综合环境采集模块、分析预测模块、气体浓度监测模块、设备安全监测模块、双波段火灾探测器、报警模块、语音广播模块、视频监控模块和监控中心模块；所述综合环境采集模块、分析预测模块和监控中心模块依次连接；所述分析预测模块、气体浓度监测模块、设备安全监测模块和双波段火灾探测器的输出端分别与报警模块的输入端相连接。本发明提出的一种基于物联网的煤矿井下火灾监测系统，性能稳定，监测效果良好，能有效的预防和避免煤矿火灾的发生，其采用无线传输的方式进行连接及数据传输，具有延时短、成本低，安全、可靠等优点，最大程度地减少了火灾造成的人员及财产损失，值得推广。
Description
技术领域
本发明涉及煤矿火灾监测技术领域，尤其涉及一种基于物联网的煤矿井下火灾监测系统。
背景技术
煤矿是人类在富含煤炭的矿区开采煤炭资源的区域，一般分为井工煤矿和露天煤矿。当煤层离地表远时，一般选择向地下开掘巷道采掘煤炭，此为井工煤矿。当煤层距地表的距离很近时，一般选择直接剥离地表土层挖掘煤炭，此为露天煤矿。我国绝大部分煤矿属于井工煤矿。煤矿是人类在开掘富含有煤炭的地质层时所挖掘的合理空间，通常包括巷道、井硐和采掘面等等。煤是最主要的固体燃料，是可燃性有机岩的一种。它是由一定地质年代生长的繁茂植物，在适宜的地质环境中，逐渐堆积成厚层，并埋没在水底或泥沙中，经过漫长地质年代的天然煤化作用而形成的。在世界上各地质时期中，以石炭纪、二叠纪、侏罗纪和第三纪的地层中产煤最多，是重要的成煤时代。煤炭在今日仍是重要的能源，因为其经济的价格和丰富的储藏量，特别是用于发电。煤炭在中国是最重要的能源，2005年中国约有80％的能源来自于燃煤。2007年中国首度成为了煤炭进口国。
煤炭资源的开采一直以来都是我国重要的基础产业，安全是煤炭生产的头等大事，我国一直贯彻″安全第一、预防为主、综合治理″的安全生产方针，安全对煤炭生产起着保证、支撑和推动作用。然而由于我国煤层的赋存条件普遍不理想，绝大多数的矿井条件恶劣，不同程度地受到了瓦斯、顶板、透水等自然灾害的威胁，是导致煤矿安全事故频发的客观条件。煤矿井下火灾是煤矿事故中最坏的情况。与一般的火灾不同，周围有许多可燃物(煤)大量存在。若煤矿井下被热及烟堵住出口，同时发生缺氧的情况，通常会造成重大的伤亡。现有技术中，多对煤矿井下综合环境或安全进行监测，其虽在一定程度上能提高煤矿生产的安全，但普遍存在精确度较低，与煤矿生产的现实需求存在较大的差距，设备投资大，数据处理量大，综合分析效率低，信息利用程度不高等缺陷。而现有的煤矿火灾监测系统仅对自燃火灾这一单一情况进行监测，即对矿井下重点区域的气体浓度进行采集、分析和预测，而无法对煤矿井下的设备安全及人员操作规范程度等进行监测，因此无法避免因设备使用不当或人员操作不当引起的高温、明火等点燃易燃物，从而引发火灾的可能。基于上述问题，本发明提出了一种基于物联网的煤矿井下火灾监测系统。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种基于物联网的煤矿井下火灾监测系统。
一种基于物联网的煤矿井下火灾监测系统，包括综合环境采集模块、分析预测模块、气体浓度监测模块、设备安全监测模块、双波段火灾探测器、报警模块、语音广播模块、视频监控模块和监控中心模块；所述综合环境采集模块、分析预测模块和监控中心模块依次连接；所述分析预测模块、气体浓度监测模块、设备安全监测模块和双波段火灾探测器的输出端分别与报警模块的输入端相连接，所述监控中心模块的输出端与语音广播模块的输入端相连接，所述综合环境采集模块、气体浓度监测模块、设备安全监测模块、双波段火灾探测器、报警模块和视频监控模块均与监控中心模块双向连接。
优选的，所述基于物联网的煤矿井下火灾监测系统中的各模块之间通过无线传输方式进行连接；所述无线传输方式为ZigBee技术、RF无线射频技术、无线数传电台、全球移动通讯系统、码分多址和通用无线分组服务中的一种或多种。
优选的，所述综合环境采集模块包括混合气体采集单元、湿度采集单元和温度采集单元。
优选的，所述分析预测模块包括混合气体分析单元、综合环境分析单元、火灾发生率预测单元和预测结果判断单元，且混合气体分析单元、综合环境分析单元、火灾发生率预测单元和预测结果判断单元依次连接。
优选的，所述气体浓度监测模块包括甲烷传感器、一氧化碳传感器、氧气传感器和粉尘浓度传感器。
优选的，所述设备安全监测模块包括烟雾传感器、温度传感器和火焰探测器。
优选的，所述监控中心模块包括中央控制器和数据存储器。
本发明提出的一种基于物联网的煤矿井下火灾监测系统，采用环境采集模块、分析预测模块、气体浓度监测模块、设备安全监测模块、双波段火灾探测器和视频监控模块对煤矿井下综合环境情况、自燃气体浓度情况、设备安全情况和人员生产操作情况进行实时监测，在监测到异常情况时，利用报警模块发出警报，本发明利用无线传输的方式将独立的火灾联动设备数据上传至监控中心模块，监控中心模块根据获取的数据分析最佳的异常情况解决方法，利用语音广播模块指导生产人员实施解决方案，本系统性能稳定，监测效果良好，能有效的预防和避免煤矿火灾的发生，其采用无线传输的方式进行连接及数据传输，具有延时短、成本低，安全、可靠等优点，避免了常规的有线通信系统在火灾发生时，易中断、瘫痪，从而无法正常使用的问题，最大程度地减少了火灾造成的人员及财产损失，值得推广。
附图说明
图1为本发明提出的一种基于物联网的煤矿井下火灾监测系统的框图。
具体实施方式
参看图1，下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。
本发明提出的一种基于物联网的煤矿井下火灾监测系统，包括综合环境采集模块、分析预测模块、气体浓度监测模块、设备安全监测模块、双波段火灾探测器、报警模块、语音广播模块、视频监控模块和监控中心模块；各模块之间通过无线传输方式进行连接；综合环境采集模块、分析预测模块和监控中心模块依次连接；分析预测模块、气体浓度监测模块、设备安全监测模块和双波段火灾探测器的输出端分别与报警模块的输入端相连接，监控中心模块的输出端与语音广播模块的输入端相连接，综合环境采集模块、气体浓度监测模块、设备安全监测模块、双波段火灾探测器、报警模块和视频监控模块均与监控中心模块双向连接；其中综合环境采集模块包括混合气体采集单元、湿度采集单元和温度采集单元；分析预测模块包括混合气体分析单元、综合环境分析单元、火灾发生率预测单元和预测结果判断单元，且混合气体分析单元、综合环境分析单元、火灾发生率预测单元和预测结果判断单元依次连接；气体浓度监测模块包括甲烷传感器、一氧化碳传感器、氧气传感器和粉尘浓度传感器；设备安全监测模块包括烟雾传感器、温度传感器和火焰探测器；监控中心模块包括中央控制器和数据存储器。
本发明提出的一种基于物联网的煤矿井下火灾监测系统，其工作原理如下：利用综合环境采集模块采集煤矿井下各巷道内气体、温度及湿度情况，利用分析预测模块分析采集气体成分，并结合采集的温度和湿度参数，预测各巷道内气体自燃火灾的发生率，并与预先设定的火灾发生率阈值进行比较，若预测火灾发生率大于事先设定的火灾发生率阈值，则报警模块发出警报；利用气体浓度监测模块实时监测煤矿井下各巷道内甲烷、一氧化碳、氧气及粉尘的浓度，当甲烷、一氧化碳、氧气及粉尘中任一浓度超标时，则报警模块发出警报；利用设备安全监测模块实时监测煤矿井下各设备在使用过程中是否存在温度过高、引发烟雾及明火问题；当设备温度过高，或引发烟雾及明火时，则报警模块发出警报；利用双波段火灾探测器对煤矿井下空间环境进行笼统监测，当探测到火灾信号时，则报警模块发出警报；利用视频监控模块实时监控煤矿井下的综合情况，尤其是生产人员在生产过程中的操作是否规范，当生产人员操作异常时，监控人员可利用语音广播模块进行提前与纠正；当报警模块出警报时，监控人员，根据监控中心模块获取的数据信息，分析最佳的解决方案，并利用语音广播模块指导生产人员实施解决方案，在情急情况下，还可利用语音广播模块指导生产人员进行撤离。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种基于物联网的煤矿井下火灾监测系统，其特征在于，包括综合环境采集模块、分析预测模块、气体浓度监测模块、设备安全监测模块、双波段火灾探测器、报警模块、语音广播模块、视频监控模块和监控中心模块；所述综合环境采集模块、分析预测模块和监控中心模块依次连接；所述分析预测模块、气体浓度监测模块、设备安全监测模块和双波段火灾探测器的输出端分别与报警模块的输入端相连接，所述监控中心模块的输出端与语音广播模块的输入端相连接，所述综合环境采集模块、气体浓度监测模块、设备安全监测模块、双波段火灾探测器、报警模块和视频监控模块均与监控中心模块双向连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于物联网的煤矿井下火灾监测系统，其特征在于，所述基于物联网的煤矿井下火灾监测系统中的各模块之间通过无线传输方式进行连接；所述无线传输方式为ZigBee技术、RF无线射频技术、无线数传电台、全球移动通讯系统、码分多址和通用无线分组服务中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的一种基于物联网的煤矿井下火灾监测系统，其特征在于，所述综合环境采集模块包括混合气体采集单元、湿度采集单元和温度采集单元。
4.根据权利要求1所述的一种基于物联网的煤矿井下火灾监测系统，其特征在于，所述分析预测模块包括混合气体分析单元、综合环境分析单元、火灾发生率预测单元和预测结果判断单元，且混合气体分析单元、综合环境分析单元、火灾发生率预测单元和预测结果判断单元依次连接。
5.根据权利要求1所述的一种基于物联网的煤矿井下火灾监测系统，其特征在于，所述气体浓度监测模块包括甲烷传感器、一氧化碳传感器、氧气传感器和粉尘浓度传感器。
6.根据权利要求1所述的一种基于物联网的煤矿井下火灾监测系统，其特征在于，所述设备安全监测模块包括烟雾传感器、温度传感器和火焰探测器。
7.根据权利要求1所述的一种基于物联网的煤矿井下火灾监测系统，其特征在于，所述监控中心模块包括中央控制器和数据存储器。
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