CN108829008A - 一种矿山远程监测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种矿山环境远程监测系统及方法。系统包括：矿山环境监测设备、地面终端、由多个物联网卫星组成的物联网星座、地面中心和矿山监测平台；矿山环境监测设备用于采集被监测矿山地质环境及空气环境等环境数据；矿山环境监测设备还用于将所述矿山环境数据发送至地面终端；所述矿山环境数据中携带有所述被监测点的位置信息；地面终端用于接收矿山环境数据，并将矿山环境数据发送物联网卫星；物联网卫星接收并存储所述矿山环境数据，将所述矿山环境数据发送至地面中心；地面中心接将矿山环境数据发送至矿山监测平台；矿山监测平台用于根据接收到的矿山环境数据进行判断所述被监测矿山区域是否存在作业风险。如此，可以实现对矿山环境的远程监控。

Description

一种矿山远程监测系统及方法

技术领域

本发明涉及矿山安全监测技术领域，具体而言，涉及一种矿山远程监测系统及方法。

背景技术

在进行矿山开采过程中，经常发生坍塌、爆炸等灾难性事故，为保障采矿过程中的安全作业并且在事故后提高救援效率，对矿山开采的生产环境进行监控具有十分重要的意义；远程监管的模式可以实现对多个矿山区域进行远程监管，且不需要监管人员到现场办公，具有提高工作效率的积极效果。

但是现有技术中由于矿山通常分布于地理位置比较偏僻的地区，该类地区往往都存在着通信信号较差，或者通信信号无法覆盖的问题，进而在进行矿山监控时会存在着很多限制，导致无法实现远程监控。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种矿山环境远程监测系统及方法，以实现对矿山环境的远程监控。

第一方面，本申请实施例提供了一种矿山环境远程监测系统，其特征在于，包括：矿山环境监测设备、地面终端、由多个物联网卫星组成的物联网星座、地面中心和矿山监测平台；

所述矿山环境监测设备用于采集被监测矿山区域的矿山环境数据，所述矿山环境数据包括地质环境数据和空气环境数据；所述被监测矿山区域设置有多个监测点，每个监测点分别设有所述矿山环境监测设备；所述矿山环境监测设备还用于将所述矿山环境数据发送至地面终端；所述矿山环境数据中携带有所述被监测点的位置信息；

所述地面终端用于接收所述矿山环境数据，并将所述矿山环境数据发送至所述物联网星座的一个或多个物联网卫星；

所述物联网卫星接收并存储所述矿山环境数据，并在运行至地面中心上方时，与所述地面中心建立通信连接，将所述矿山环境数据发送至所述地面中心；

所述地面中心接收所述矿山环境数据，进一步将所述矿山环境数据发送至矿山监测平台；

所述矿山监测平台用于根据接收到的所述矿山环境数据进行判断所述被监测矿山区域是否存在作业风险，如果判断所述被监测矿山区域存在作业风险，则发送提示信息至用户终端，以提示用户及时采取措施。

结合第一方面，本申请实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述矿山监测设备包括：甲烷传感器、粉尘传感器、地声传感器、压力传感器和位移传感器中的任意一种或多种。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，本申请实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述系统，还包括：可穿戴式设备；

所述可穿戴式设备包括：语音播报器、通信部件和微处理器；所述微处理器分别与所述语音播报器和所述通信部件相连接；所述通信部件用于与所述地面终端进行通信连接；

所述监测平台还用于将所述提示信息发送至地面中心，所述地面中心进一步将所述提示信息发送至所述物联网卫星，通过所述物联网卫星将所述提示信息发送至地面终端，最终所述地面终端将所述信息发送至所述可穿戴式设备的通信部件；

所述通信部件将所述提示信息进一步发送至处理器，所述处理器对所述提示信息进行信号处理以后发送至语音播报器，所述语音播报器用于根据所述地面终端发送的提示信息进行语音播报，以提示被监测矿山区域的相关工作人员及时采取相应的措施。

结合第一方面的第二种可能的实施方式，本申请实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，

所述可穿戴式设备还包括：定位部件；

所述定位部件用于采集穿戴者的位置信息，并将所述位置信息发送至通信部件，由所述通信部件将所述位置信息发送至所述地面终端，所述位置信息中携带有所述穿戴式设备的标识和所述穿戴者的身份信息；

所述地面终端将所述位置信息发送至所述物联网卫星，所述物联网卫星将所述位置信息发送至所述地面中心，所述地面中心进一步将所述位置信息发送至所述矿山监测平台，以使所述矿山监测平台监控所述穿戴者的行踪信息。

结合第一方面的第二种可能的实施方式，本申请实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述可穿戴式设备为头盔。

结合第一方面，本申请实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，所述物联网卫星上搭载有数据采集系统DCS载荷。

第二方面，本申请实施例还提供了一种矿山环境远程监测方法，包括：

矿山环境监测设备采集被监测矿山区域的矿山环境数据；所述被监测矿山区域设置有多个监测点，每个监测点分别设有所述矿山环境监测设备；将所述矿山环境数据发送至地面终端；所述矿山环境数据中携带有所述被监测点的位置信息；

地面终端接收所述矿山环境数据，并将所述矿山环境数据发送至物联网星座的一个或多个物联网卫星；

所述物联网卫星接收并存储所述矿山环境数据，并在运行至地面中心上方时，与地面中心建立通信连接，将所述矿山环境数据发送至所述地面中心；

所述地面中心接收所述矿山环境数据，进一步将所述矿山环境数据发送至矿山监测平台；

所述矿山监测平台根据接收到的所述矿山环境数据进行判断所述被监测矿山区域是否存在作业风险，如果判断所述被监测矿山区域存在作业风险，则发送提示信息至用户终端，以提示用户及时采取措施。

结合第二方面，本申请实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，所述方法还包括：

所述监测平台将所述提示信息发送至地面中心，所述地面中心进一步将所述提示信息发送至所述物联网卫星，通过所述物联网卫星将所述提示信息发送至地面终端，最终所述地面终端将所述信息发送至所述可穿戴式设备；

所述可穿戴式设备与所述地面终端进行通信，根据所述地面终端发送的提示信息进行语音播报，以提示被监测矿山区域的相关工作人员进行撤离或者采取相应的措施。

由于部分采矿作业在井下开展，将地面终端布置在井下则难以与卫星进行直接通信，解决措施为将地面终端放置在无遮挡的地面，通过转发方式实现井下矿山环境监测设备及可穿戴式设备与地面终端通信。

本申请实施例提供的一种矿山环境远程监测系统及方法，采用物联网卫星进行数据的传输，不受地域环境的限制，解决地面网络无法覆盖区域数据传输问题，简化地面设施建设需求，能够实现矿山环境的远程监控。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本发明一个实施例所提供的一种矿山环境远程监测系统的结构示意图；

图2示出了本发明另一个实施例所提供的另一种矿山环境远程监测系统的结构示意图；

图3示出了本发明另一个实施例所提供的一种矿山环境远程监测方法的流程示意图；

图4示出了本发明又一个实施例所提供的一种矿山环境远程监测方法的流程示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中附图，对本申请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。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。

为减少矿山开采时危险事故的发生，对矿山环境进行检测具有十分重要的意义；但是由于矿山一般处于地理环境比较偏远的地区，地面通信往往会受到限制；基于此，本申请实施例提供了一种矿山环境远程监测系统及方法。

参照图1所示，图1为本申请实施例提供的一种矿山环境远程监测系统的结构示意图。该矿山环境远程监测系统包括：矿山环境监测设备105、地面终端102、由多个物联网卫星101组成的物联网星座、地面中心103和矿山监测平台104。

上述的矿山环境监测设备105用于采集被监测矿山区域的矿山环境数据，该矿山环境数据包括地质环境数据和空气环境数据，其中空气环境数据包括：空气中的甲烷浓度、粉尘浓度等；所述被监测矿山区域设置有多个监测点，每个监测点分别设有所述矿山环境监测设备105；该矿山环境监测设备105还用于将所述矿山环境数据发送至地面终端102；所述矿山环境数据中携带有所述被监测点的位置信息。矿山环境监测设备105与地面终端102之间通过有线的方式或者无线的方式进行该通信，例如通过电缆进行连接，或者是通过蓝牙进行连接。

上述的地面终端102用于接收矿山环境数据，并将矿山环境数据发送至物联网星座的一个或多个物联网卫星101。

上述的物联网卫星101接收并存储该矿山环境数据，并在运行至地面中心上方时，与地面中心103建立通信连接后，将所述矿山环境数据发送至地面中心103。

地面中心103接收所述矿山环境数据，进一步将所述矿山环境数据发送至矿山监测平台104。该地面中心与矿山监测平台之间也可以是以有线或者无线的方式进行连接。

上述矿山监测平台104用于根据接收到的所述矿山环境数据进行判断所述被监测矿山区域是否存在作业风险，如果判断存在作业风险，则发送提示信息至用户终端，以提示用户及时采取措施。该用户终端包括：在被监测矿山区域进行作业的人员和管理人员所使用的终端设备。

在一可能的申请实施例中，上述的矿山监测设备包括：甲烷传感器、粉尘传感器、地声传感器、压力传感器和位移传感器中的任意一种或多种。分别用于检测被监测点的得甲烷浓度、粉尘浓度、地表面所承受的压力和山体是否发生移动。

在一可能的申请实施例中，上述的系统还包括：可穿戴式设备106；该可穿戴式设备106包括：语音播报器、通信部件和微处理器；该微处理器分别与语音播报器和通信部件相连接。通信部件用于与地面终端进行通信连接。

上述的矿山监测平台104还用于将上述的提示信息发送至地面中心103，地面中心103进一步将提示信息发送至物联网卫星101，通过该物联网卫星101将该提示信息发送至地面终端102，最终地面终端102将所述信息发送至可穿戴式设备106的通信部件。

上述可穿戴式设备106的通信部件将提示信息进一步发送至处理器，处理器对所述提示信息进行信号处理以后发送至语音播报器，语音播报器用于根据地面终端102发送的提示信息进行语音播报，以提示被监测矿山区域的相关工作人员进行撤离或者采取相应的措施。

优选地，上述的可穿戴式设备上还可以包括：指纹识别元件和考勤记录元件。

指纹识别元件用于识别所述穿戴式设备的穿戴者的指纹信息，具体的指纹识别元件采集穿戴者的指纹特征信息，并将采集到的指纹特征信息与与先存储的指纹特征信息进行特征匹配，匹配成功以后则识别成功，在识别成功以后所述指纹识别元件向所述考勤记录元件发送识别成功的信号，考勤记录元件接收到该识别成功的信号以后记录考勤数据。该考勤数据包括：考勤时间、员工姓名、性别等信息。

本实施例中，上述的穿戴式设备还用于记录作业人员的考勤数据，通过记录作业人员的考勤数据确定该穿戴式设备穿戴者的工作情况，通过指纹识别可以避免该穿戴式设备被冒领、错领，以及避免作业人员忘记穿戴该穿戴式设备的情况的发生，进而能够有效地对作业人员进行安全监管。

优选地，上述的可穿戴式设备上还包括：定位部件；该定位部件用于采集穿戴者的位置信息，并将该位置信息发送至通信部件，由该通信部件将所述位置信息发送至地面终端，该位置信息中携带有穿戴式设备的标识和穿戴者的身份信息。

地面终端将所述位置信息发送至物联网卫星，该物联网卫星将该位置信息发送至地面中心，地面中心进一步将该位置信息发送至矿山监测平台，进而该矿山监测平台用于监控所述穿戴者的行踪信息。

本实施例还具有以下积极效果：通过实时上传可穿戴式设备穿戴者的位置信息至矿山监测平台，矿山监测平台在检测到某一被监测点具有作业安全风险时，进一步确定该作业安全风险影响的区域范围，进而矿山监测平台根据该被监测点的地理位置信息、该作业风险影响的区域范围以及当前作业人员的所处的地理位置信息，进行判断出可能会影响到的作业人员，矿山环境监测平台向该作业人员发送提示信息。提示该类作业人员进行撤离。

优选地，上述的可穿戴式设备为头盔。本申请是实例中，上述的监测平台根据矿山环境数据判断被监测矿山区域存在作业风险时，通过向用户头戴的头盔发送提示信息，进而头盔向用户进行该语音播报该提示信息，进而警告作业人员进行撤离。

上述的物联网星座是由多颗物联网卫星在轨组网构成的，一个可能的实施例中，该星座采用Walker布局，在该布局下，卫星轨道是圆形轨道，各轨道平面平均分布，而且轨道平面中的卫星均匀分布时的星座排布，可实现全球覆盖，在对输电线路进行监测时，使用卫星进行通信，其通信服务质量不受丛林地带、超高海拔山脉、峡谷等特殊地形地貌影响，解决了地面通信网络覆盖范围有限的问题。

在另一可能的实施方式中，上述的物联网星座的每颗物联网卫星上搭载有数据采集系统DCS载荷，用于提供数据传输服务。相应的，地面终端包括：DCS终端，该DCS终端为通用终端，可根据应用场景定制，提供标准化接口。

本申请的又一个实施例中提供了一种矿山环境远程监测方法，该方法应用于上述的系统，参照图2所示，图2为本申请一个实施例提供的一种矿山环境远程监测方法的流程示意图。该方法包括如下步骤S201-S205：

S201、矿山环境监测设备采集被监测矿山区域的矿山环境数据；所述被监测矿山区域设置有多个监测点，每个监测点分别设有所述矿山环境监测设备；将所述矿山环境数据发送至地面终端；所述矿山环境数据中携带有所述被监测点的位置信息。

S202、地面终端接收所述矿山环境数据，并将所述矿山环境数据发送至物联网星座的一个或多个物联网卫星。

S203、所述物联网卫星接收并存储所述矿山环境数据，并在运行至地面中心上方时，与地面中心建立通信连接，将所述矿山环境数据发送至所述地面中心。

S204、所述地面中心接收所述矿山环境数据，进一步将所述矿山环境数据发送至矿山监测平台。

S205、所述矿山监测平台根据接收到的所述矿山环境数据进行判断是否存在作业风险，如果判断存在作业风险，则发送提示信息至用户终端，以提示用户及时采取措施。

参照图2所示，图2为本申请又一个可能的实施例中提供的一种矿山环境远程监测方法的流程示意图。该方法，还包括如下步骤S206-S207：

S206、所述监测平台将所述提示信息发送至地面中心，所述地面中进一步将所述提示信息发送至所述物联网卫星，通过所述物联网卫星将所述提示信息发送至地面终端，最终所述地面终端将所述信息发送至所述可穿戴式设备。

S207、所述可穿戴式设备与所述地面终端进行通信，根据所述地面终端发送的提示信息进行语音播报，以提示被监测矿山区域的相关工作人员进行撤离或者采取相应的措施。

优选的，上述系统还包括可穿戴式设备，所述可穿戴式设备设置有语音播报器、通信部件和微处理器，上述的方法还包括：矿山环境监测平台将所述提示信息发送至地面中心，所述地面中进一步将所述提示信息发送至所述物联网卫星，通过所述物联网卫星将所述提示信息发送至地面终端，最终所述地面终端将所述信息发送至所述可穿戴式设备的通信部件；

所述通信部件将所述提示信息进一步发送至处理器，所述处理器对所述信号进行处理以后发送至语音播报器，所述语音播报器用于根据所述地面终端发送的提示信息进行语音播报，以提示被监测矿山区域的相关工作人员进行撤离或者采取相应的措施。

优选的，所述可穿戴式设备上还设置有定位部件；上述的方法还包括：所述定位部件采集穿戴者的位置信息，并将所述位置信息发送至地面终端，所述位置信息中携带有所述穿戴式设备的标识和所述穿戴者的身份信息；

所述地面终端将所述位置信息发送至所述物联网卫星，所述物联网卫星将所述位置信息发送至所述地面中心，所述地面中心进一步将所述位置信息发送至矿山监测平台，矿山监测平台监控所述穿戴者的行踪信息。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：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，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请实施例技术方案的精神和范围。都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种矿山环境远程监测系统，其特征在于，包括：矿山环境监测设备、地面终端、由多个物联网卫星组成的物联网星座、地面中心和矿山监测平台；

所述矿山环境监测设备用于采集被监测矿山区域的矿山环境数据，所述矿山环境数据包括地质环境数据和空气环境数据；所述被监测矿山区域设置有多个监测点，每个监测点分别设有所述矿山环境监测设备；所述矿山环境监测设备还用于将所述矿山环境数据发送至地面终端；所述矿山环境数据中携带有所述被监测点的位置信息；

所述地面终端用于接收所述矿山环境数据，并将所述矿山环境数据发送至所述物联网星座的一个或多个物联网卫星；

所述物联网卫星接收并存储所述矿山环境数据，并在运行至地面中心上方时，与所述地面中心建立通信连接，将所述矿山环境数据发送至所述地面中心；

所述地面中心接收所述矿山环境数据，进一步将所述矿山环境数据发送至矿山监测平台；

所述矿山监测平台用于根据接收到的所述矿山环境数据进行判断所述被监测矿山区域是否存在作业风险，如果判断所述被监测矿山区域存在作业风险，则发送提示信息至用户终端，以提示用户及时采取措施。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述矿山监测设备包括：甲烷传感器、粉尘传感器、地声传感器、压力传感器和位移传感器中的任意一种或多种。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：可穿戴式设备；

所述可穿戴式设备包括：语音播报器、通信部件和微处理器；所述微处理器分别与所述语音播报器和所述通信部件相连接；所述通信部件用于与所述地面终端进行通信连接；

所述监测平台还用于将所述提示信息发送至地面中心，所述地面中心进一步将所述提示信息发送至所述物联网卫星，通过所述物联网卫星将所述提示信息发送至地面终端，最终所述地面终端将所述信息发送至所述可穿戴式设备的通信部件；

所述通信部件将所述提示信息进一步发送至处理器，所述处理器对所述提示信息进行信号处理以后发送至语音播报器，所述语音播报器用于根据所述地面终端发送的提示信息进行语音播报，以提示被监测矿山区域的相关工作人员及时采取相应的措施。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述可穿戴式设备还包括：定位部件；

所述定位部件用于采集穿戴者的位置信息，并将所述位置信息发送至通信部件，由所述通信部件将所述位置信息发送至所述地面终端，所述位置信息中携带有所述穿戴式设备的标识和所述穿戴者的身份信息；

所述地面终端将所述位置信息发送至所述物联网卫星，所述物联网卫星将所述位置信息发送至所述地面中心，所述地面中心进一步将所述位置信息发送至所述矿山监测平台，以使所述矿山监测平台监控所述穿戴者的行踪信息。

5.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述可穿戴式设备为头盔。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述物联网卫星上搭载有数据采集系统DCS载荷。

7.一种矿山环境远程监测方法，其特征在于，包括：

矿山环境监测设备采集被监测矿山区域的矿山环境数据；所述被监测矿山区域设置有多个监测点，每个监测点分别设有所述矿山环境监测设备；将所述矿山环境数据发送至地面终端；所述矿山环境数据中携带有所述被监测点的位置信息；

地面终端接收所述矿山环境数据，并将所述矿山环境数据发送至物联网星座的一个或多个物联网卫星；

所述物联网卫星接收并存储所述矿山环境数据，并在运行至地面中心上方时，与地面中心建立通信连接，将所述矿山环境数据发送至所述地面中心；

所述地面中心接收所述矿山环境数据，进一步将所述矿山环境数据发送至矿山监测平台；

所述矿山监测平台根据接收到的所述矿山环境数据进行判断所述被监测矿山区域是否存在作业风险，如果判断所述被监测矿山区域存在作业风险，则发送提示信息至用户终端，以提示用户及时采取措施。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

所述监测平台将所述提示信息发送至地面中心，所述地面中心进一步将所述提示信息发送至所述物联网卫星，通过所述物联网卫星将所述提示信息发送至地面终端，最终所述地面终端将所述信息发送至所述可穿戴式设备；

所述可穿戴式设备与所述地面终端进行通信，根据所述地面终端发送的提示信息进行语音播报，以提示被监测矿山区域的相关工作人员进行撤离或者采取相应的措施。