CN109695477A - 井下安全监控系统及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了井下安全监控系统及其工作方法，涉及矿井监控技术领域。本发明包括井上设备和井下设备，井上设备包括通过信息数据传输模块依次相连的SQL数据库服务器、交换机、监控主机、485转USB、485通信接口；井下设备包括井下基站、监控摄像头、读写器、电子标签；井下基站通过信息数据传输模块分别与监控摄像头和读写器电性相连；读写器包括通过信息数据传输模块依次电性相连的第一MCU、第一射频前端、第一天线、第一电源；电子标签包括第二MCU、第二射频前端、第二天线、第二电源、GPS定位模块、外环境数据采集模块。本发明解决了井下监控系统监控效率低、监控能力差，监控信号穿透力弱的问题。

Description

井下安全监控系统及其工作方法

技术领域

本发明属于矿井监控技术领域，特别是涉及井下安全监控系统及井下安全监控系统的工作方法。

背景技术

矿井下的安全问题一直是国家重视的一个大问题，我国大中型煤矿企业越来越重视煤矿安全问题，特别是针对井下人员的工作位置进行跟踪，方便掌握每个人的活动轨迹，在自然灾害发生的时候能够及时的找到井下的被困人员为营救人员提供宝贵的信息，方便迅速的寻找到被困者，但是由于井下的深度深，被土壤土层所遮挡，对于无线传输信号的损减大，GPS无线信号不能够完全覆盖至井下的每个井道，针对井下的人员的监控和管理效率低，在救援时，对于井下外环境数据需要实时的精准的查看和检查，并记录，现有的安全监控系统具有安全监控效率低，监控能力差，监控信号穿透力弱的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种井下安全监控系统及其工作方法，通过在井上设置监控主机、SQL数据库服务器、通信接口设备，在井下设置监控摄像头、井下基站、读写器、电子标签，监控主机内设置由地图管理子系统、定位子系统、数据采集子系统、视频监控子系统、报表与查询子系统构成的井下安全监控管理系统，解决了井下监控系统监控效率低、监控能力差，监控信号穿透力弱的问题。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明的井下安全监控系统，包括井上设备和井下设备，所述井上设备包括通过信息数据传输模块依次相连的SQL数据库服务器、交换机、监控主机、485转USB、485通信接口；所述井下设备包括井下基站、监控摄像头、读写器、电子标签；所述井下基站通过信息数据传输模块分别与监控摄像头和读写器电性相连；

所述读写器包括通过信息数据传输模块依次电性相连的第一MCU、第一射频前端、第一天线、第一电源；

所述电子标签包括第二MCU、第二射频前端、第二天线、第二电源、GPS定位模块、外环境数据采集模块；所述第二MCU通过数据信息传输模块分别与第二射频前端、第二电源、GPS定位模块、外环境数据采集单元电性相连；所述第二射频前端电性连接第二天线；

所述电子标签与读写器之间通过第一天线与第二天线发射的无线射频匹配相连；

所述监控主机内设置有井下安全监控管理系统。

进一步地，所述井下安全监控管理系统包括地图管理子系统、定位子系统、数据采集子系统、视频监控子系统、报表与查询子系统；

所述地图管理子系统包括CAD地图管理模块和地图编辑模块，所述CAD地图管理模块用于对井下坑道线路CAD地图进行管理操作，包括加密、解密、读取、加载、删除；所述地图编辑模块用于对井下坑道线路地图进行编辑操作，针对新开掘的坑道进行增设，对于废弃的坑道进行删除，对于不同的坑道路线进行颜色标注和编辑；

所述定位子系统包括射频卡管理模块、人员定位管理模块、人员定位显示模块，所述射频卡管理模块用于将射频卡进行信息增添设置并与井下人员信息进行匹配，对废弃的射频卡进行删除，并同步删除对应的人员信息；所述人员定位显示模块用于通过电子标签对井下人员的位置信息进行实时显示，所述人员定位管理模块用于通过接收来自井下人员的位置信息后对井下人员进行位置调动操作，经调动信息发送给井下人员；

所述数据采集子系统包括数据采集与传输模块、历史记录模块、实时路径显示模块、外环境数据采集单元；所述数据采集与传输模块用于采集井下人员的位置信息并将为之信息传输至监控主机上；所述实时路径显示模块用于将井下人员的位置信息数据进行集中汇中生成路径并显示；所述外环境数据采集模块用于对井下坑道内的外环境数据进行采集；所述历史记录模块用于记录并存储井下人员的位置信息和井下外环境的历史数据；

所述视频监控子系统包括监控摄像头控制模块和监控路径显示模块，所述监控摄像头控制模块用于对井下的监控摄像头进行开关、方向角度旋转、明亮度的调节和控制；所述监控路径显示模块用于对井下的监控摄像头进行监控路径的显示；

所述报表与查询子系统用于对地图管理子系统、定位系统、数据采集子系统、视频监控子系统采集和存储的数据进行生成报表并存储于SQL数据库服务器中，方便进行查询。

进一步地，所述外环境数据采集单元包括井下温度传感器、井下湿度传感器、井下气压传感器、井下含氧量传感器，所述井下温度传感器、井下湿度传感器、井下气压传感器、井下含氧量传感器分别用于对井下的温度、湿度、气压、含氧量数据进行采集和实时监测。

井下安全监控系统的工作方法，包括以下步骤：

S01：所述井上井下设备的搭建和安装连接；

S02：所述监控摄像头与电子标签与读写器以及井下基站建立连接，监控主机对连接路线进行初始化和自检，判断线路连接是否畅通；

S03：将定位信息数据、摄像头采集的视频监控数据、外环境数据采集单元采集的外环境数据通过读写器和井下基站传输至监控主机；

S04：所述监控主机对视频监控数据、采集单元采集的外环境数据、井下人员定位数据进行存储并实时显示、生成监控路径；

S05：管理员通过所述监控主机实时查看井下的工作人员的工作情况、定位信息、外环境数据参数，并对井下工作人员进行调动命令。

本发明具有以下有益效果：

本发明通过在井上设置监控主机、SQL数据库服务器、通信接口设备，在井下设置监控摄像头、井下基站、读写器、电子标签，监控主机内设置由地图管理子系统、定位子系统、数据采集子系统、视频监控子系统、报表与查询子系统构成的井下安全监控管理系统，本发明的井下监控系统具有监控效率高、监控能力强，监控信号穿透力强的问题。

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述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为本发明的井下安全监控系统的框架示意图；

图2本发明的井下安全监控管理系统的结构示意图；

图3本发明的外环境数据采集单元的结构示意图；

图4本发明的井下安全监控系统的工作方法的步骤示意图。

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它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1所示，本发明的井下安全监控系统，包括井上设备和井下设备，井上设备包括通过信息数据传输模块依次相连的SQL数据库服务器、交换机、监控主机、485转USB、485通信接口；井下设备包括井下基站、监控摄像头、读写器、电子标签；井下基站通过信息数据传输模块分别与监控摄像头和读写器电性相连；

读写器包括通过信息数据传输模块依次电性相连的第一MCU、第一射频前端、第一天线、第一电源；

电子标签包括第二MCU、第二射频前端、第二天线、第二电源、GPS定位模块、外环境数据采集模块；第二MCU通过数据信息传输模块分别与第二射频前端、第二电源、GPS定位模块、外环境数据采集单元电性相连；第二射频前端电性连接第二天线；

电子标签与读写器之间通过第一天线与第二天线发射的无线射频匹配相连；

如图2所示，监控主机内设置有井下安全监控管理系统。

其中，井下安全监控管理系统包括地图管理子系统、定位子系统、数据采集子系统、视频监控子系统、报表与查询子系统；

地图管理子系统包括CAD地图管理模块和地图编辑模块，CAD地图管理模块用于对井下坑道线路CAD地图进行管理操作，包括加密、解密、读取、加载、删除；地图编辑模块用于对井下坑道线路地图进行编辑操作，针对新开掘的坑道进行增设，对于废弃的坑道进行删除，对于不同的坑道路线进行颜色标注和编辑；

定位子系统包括射频卡管理模块、人员定位管理模块、人员定位显示模块，射频卡管理模块用于将射频卡进行信息增添设置并与井下人员信息进行匹配，对废弃的射频卡进行删除，并同步删除对应的人员信息；人员定位显示模块用于通过电子标签对井下人员的位置信息进行实时显示，人员定位管理模块用于通过接收来自井下人员的位置信息后对井下人员进行位置调动操作，经调动信息发送给井下人员；

数据采集子系统包括数据采集与传输模块、历史记录模块、实时路径显示模块、外环境数据采集单元；数据采集与传输模块用于采集井下人员的位置信息并将为之信息传输至监控主机上；实时路径显示模块用于将井下人员的位置信息数据进行集中汇中生成路径并显示；外环境数据采集模块用于对井下坑道内的外环境数据进行采集；历史记录模块用于记录并存储井下人员的位置信息和井下外环境的历史数据；

视频监控子系统包括监控摄像头控制模块和监控路径显示模块，监控摄像头控制模块用于对井下的监控摄像头进行开关、方向角度旋转、明亮度的调节和控制；监控路径显示模块用于对井下的监控摄像头进行监控路径的显示；

报表与查询子系统用于对地图管理子系统、定位系统、数据采集子系统、视频监控子系统采集和存储的数据进行生成报表并存储于SQL数据库服务器中，方便进行查询。

如图3所示，其中，外环境数据采集单元包括井下温度传感器、井下湿度传感器、井下气压传感器、井下含氧量传感器，所述井下温度传感器、井下湿度传感器、井下气压传感器、井下含氧量传感器分别用于对井下的温度、湿度、气压、含氧量数据进行采集和实时监测。

如图4所示，井下安全监控系统的工作方法，包括以下步骤：

S01：井上井下设备的搭建和安装连接；

S02：监控摄像头与电子标签与读写器以及井下基站建立连接，监控主机对连接路线进行初始化和自检，判断线路连接是否畅通；

S03：将定位信息数据、摄像头采集的视频监控数据、外环境数据采集单元采集的外环境数据通过读写器和井下基站传输至监控主机；

S04：监控主机对视频监控数据、采集单元采集的外环境数据、井下人员定位数据进行存储并实时显示、生成监控路径；

S05：管理员通过监控主机实时查看井下的工作人员的工作情况、定位信息、外环境数据参数，并对井下工作人员进行调动命令。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (4)

1.井下安全监控系统，包括井上设备和井下设备，其特征在于：

所述井上设备包括通过信息数据传输模块依次相连的SQL数据库服务器、交换机、监控主机、485转USB、485通信接口；所述井下设备包括井下基站、监控摄像头、读写器、电子标签；所述井下基站通过信息数据传输模块分别与监控摄像头和读写器电性相连；

所述读写器包括通过信息数据传输模块依次电性相连的第一MCU、第一射频前端、第一天线、第一电源；

所述电子标签包括第二MCU、第二射频前端、第二天线、第二电源、GPS定位模块、外环境数据采集模块；所述第二MCU通过数据信息传输模块分别与第二射频前端、第二电源、GPS定位模块、外环境数据采集单元电性相连；所述第二射频前端电性连接第二天线；

所述电子标签与读写器之间通过第一天线与第二天线发射的无线射频匹配相连；

所述监控主机内设置有井下安全监控管理系统。

2.根据权利要求1所述的井下安全监控系统，其特征在于：

所述井下安全监控管理系统包括地图管理子系统、定位子系统、数据采集子系统、视频监控子系统、报表与查询子系统；

所述地图管理子系统包括CAD地图管理模块和地图编辑模块，所述CAD地图管理模块用于对井下坑道线路CAD地图进行管理操作，包括加密、解密、读取、加载、删除；所述地图编辑模块用于对井下坑道线路地图进行编辑操作，针对新开掘的坑道进行增设，对于废弃的坑道进行删除，对于不同的坑道路线进行颜色标注和编辑；

所述定位子系统包括射频卡管理模块、人员定位管理模块、人员定位显示模块，所述射频卡管理模块用于将射频卡进行信息增添设置并与井下人员信息进行匹配，对废弃的射频卡进行删除，并同步删除对应的人员信息；所述人员定位显示模块用于通过电子标签对井下人员的位置信息进行实时显示，所述人员定位管理模块用于通过接收来自井下人员的位置信息后对井下人员进行位置调动操作，经调动信息发送给井下人员；

所述数据采集子系统包括数据采集与传输模块、历史记录模块、实时路径显示模块、外环境数据采集单元；所述数据采集与传输模块用于采集井下人员的位置信息并将为之信息传输至监控主机上；所述实时路径显示模块用于将井下人员的位置信息数据进行集中汇中生成路径并显示；所述外环境数据采集模块用于对井下坑道内的外环境数据进行采集；所述历史记录模块用于记录并存储井下人员的位置信息和井下外环境的历史数据；

所述视频监控子系统包括监控摄像头控制模块和监控路径显示模块，所述监控摄像头控制模块用于对井下的监控摄像头进行开关、方向角度旋转、明亮度的调节和控制；所述监控路径显示模块用于对井下的监控摄像头进行监控路径的显示；

所述报表与查询子系统用于对地图管理子系统、定位系统、数据采集子系统、视频监控子系统采集和存储的数据进行生成报表并存储于SQL数据库服务器中，方便进行查询。

3.根据权利要求1所述的井下安全监控系统，其特征在于：

所述外环境数据采集单元包括井下温度传感器、井下湿度传感器、井下气压传感器、井下含氧量传感器，所述井下温度传感器、井下湿度传感器、井下气压传感器、井下含氧量传感器分别用于对井下的温度、湿度、气压、含氧量数据进行采集和实时监测。

4.如权利要求1-3任一项所述的井下安全监控系统的工作方法，其特征在于，包括以下步骤：

S01：所述井上井下设备的搭建和安装连接；

S02：所述监控摄像头与电子标签与读写器以及井下基站建立连接，监控主机对连接路线进行初始化和自检，判断线路连接是否畅通；

S03：将定位信息数据、摄像头采集的视频监控数据、外环境数据采集单元采集的外环境数据通过读写器和井下基站传输至监控主机；

S04：所述监控主机对视频监控数据、采集单元采集的外环境数据、井下人员定位数据进行存储并实时显示、生成监控路径；

S05：管理员通过所述监控主机实时查看井下的工作人员的工作情况、定位信息、外环境数据参数，并对井下工作人员进行调动命令。