CN110062052A - 一种煤矿井下人工智能综合分站 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种煤矿井下人工智能综合分站，包括壳体，所述壳体的内部分别开有本安腔和隔爆腔，所述本安腔的一侧通过穿墙端子与隔爆腔的一侧连接，所述本安腔内部分别固定安装有供电组件、通信组件及人工智能模块，所述供电组件分别与通信组件的第一端及人人工智能模块电连接，所述通信组件第二端连接人工智能模块，第三端通过矿用网线连接外围设备。本发明可提供工作区域输入输出设备供电、网络覆盖以及人工智能数据分析，利用人工智能模块将现场接入的摄像机视频信号及声音采集器声音信息进行人工智能分析，通过网络将异常情况上传至地面机房，地面机房再传回识别异常情况可通过LED屏和广播分站实现信息发布和异常提醒。
Description
技术领域
本发明专利涉及一种煤矿井下综合分站，特别涉及一种煤矿井下人工智能综合分站。
背景技术
随着国家经济的快速发展，中国能源消费总量近年来一直保持上升的趋势，目前我国已成为世界上最大的能源生产国和能源消费国。可以预见，未来数年内能源的生产和消费总量仍将持续增加，能源生产供应的持续增长已成为我国经济发展的重要保障，对于经济的促进作用日益明显。
富煤、贫油、少气，是我国能源资源最基本的国情，这导致了我国以煤炭为主要能源的格局难以改变。我国煤炭资源储量更丰富，具有资源的可获取性强、利用的经济性好、具有可清洁性，保障性强等特点，可以满足绝大多数的电力、粗钢、水泥合成氨以及煤制油、烯烃、乙二醇、甲醇等现代煤化工产业发展需要。煤炭消费在能源结构中比重依然最高，长期达到70%左右，未来数十年内煤炭工业在国民经济中的基础地位，将是长期的和稳固的，具有不可替代性。
随着国家大力推进各行各业信息化、智能化，煤炭人工智能已被广泛运用。随着互联网和人工智能技术的普及和大规模应用，煤炭行业不再是劳动密集型企业。煤炭智能化已成为能源领域的重要发展方向，未来煤炭安全生产方面将实现矿井瓦斯、水害、支护、地压等灾害的智能化管理。当然我们也要清晰的看到，传统煤炭行业生产与管理依然粗放，煤矿井下地质条件依然存在很多风险，时刻在危及矿工的生命安全。
推动互联网、大数据、人工智能和实体经济深度融合。煤炭行业应深入研究新一轮技术革命发展的前景，变化特征，深入开展煤炭开采智能化、管理信息化，以大数据化、信息化为支撑，引领煤炭工业科学发展方向，提升创新发展新动力。
2015年6月通过了《关于积极推进"互联网+"行动指导意见》,明确提出通过推进"互联网+"来促进创新创业、智慧能源、绿色生态、人工智能等重点领域为发展目标任务。出于产能过剩尴尬局面的煤炭行业,通过实践实现"智慧能源",利用人工智能来完成产业结构的优化,是关乎煤炭行业甚至国家能源长期部署战略的重大问题。以大数据化、信息化为支撑，以前瞻性思维、更宽广的视野不断创新发展理念，推动理论创新、技术革新和系统集成创新，引领煤炭行业智能矿山建设发展方向。
人工智能是计算机科学的一个分支，它企图了解智能的实质，并生产出一种新的能以人类智能相似的方式做出反应的智能机器，该领域的研究包括机器人、语言识别、图像识别、自然语言处理和专家系统等。人工智能“云边端融合”已是大势所趋，在人工智能时代，云计算提供全局结构化数据推理分析能力和资源管控力，边缘计算提供快速、高效、精准的实时响应，两者协同互补，“云边端融合”已成为当前人工智能产品发展的必然趋势。
我国的煤矿生产信息化工作已取得一定的成果，矿井信息化建设投入逐年增加，煤矿井下建设了大量的视频摄像机和环境模拟量传感器，但这些传感器只实现了信息采集，需要将数据通过通讯线路或网络上传至地面工作站，工作站也只负责数据收集，视频中的画面需要人工观察和调用，且监控画面中设备有异常，不能自动提示和报警，整个过程均需要人工观察。对现场人员的不安全行为没有实时监控系统，不能及时制止人的不安全行为。不能自动按照一定的规则发出报警，不能将信息的智能分析和处理，实现智能化系统视频监控的需求。同时由于网络传输等因素导致信息由于时延、缺乏人工智能的判断等原因错失解决隐患的关键时间。煤矿井下由于生产条件限制所有用电设备均要采用本安处理，但由于设备众多，需要配置大量的本安型电源，为煤矿购置设备、安装、调试增添了大量的成本，井下敷设大量线缆为安全生产增加巨大的隐患。
发明内容
本发明专利的目的在于提供一种煤矿井下人工智能综合分站，以解决上述背景技术中提出的现有的煤矿当前存在的问题。
为实现上述目的，本发明专利提供如下技术方案：
一种煤矿井下人工智能综合分站，包括壳体，所述壳体的内部分别开有本安腔和隔爆腔，所述本安腔的一侧通过穿墙端子与隔爆腔的一侧连接，所述本安腔内部分别固定安装有供电组件、用于连接现场设备、环网或级联其它的智能综合分站的通信组件及人工智能模块，所述供电组件分别与通信组件的第一端及人工智能模块电连接，所述通信组件第二端连接人工智能模块，第三端通过矿用网线连接外围设备。
作为本发明专利的一种优选技术方案，所述通信组件包括网络交换及无线AP板、用于连接到环网交换机上或是级联其它的智能综合分站的接口、用于采集现场数据或控制现场设备的接口，所述网络交换及无线AP板、用于连接到环网交换机上或级联其它的智能综合分站的接口和用于采集现场数据或控制现场设备的接口均与供电组件电性连接，所述网络交换及无线AP板的四路本安POE供电网口第二端分别与用于连接到环网交换机上或是级联其它的智能综合分站的接口、人工智能模块及用于采集现场数据或控制现场设备的接口连接，所述网络交换及无线AP板的四路本安POE供电网口另一端通过矿用网线连接外围设备。
作为本发明专利的一种优选技术方案，所述用于接入环网及下一级设备的网络接口包括DSL通讯板和/或光纤传输板。光纤传输板有2个光口，可以连接到环网交换机上或是级联其它的智能综合分站；DSL通讯板可以连接其它DSL设备或是连接到DSL交换机上。本发明对于煤矿井下的其他设备均为DSL接口，则保留DSL通讯板；对于煤矿井下的其他设备均为光纤接口，则保留光纤传输板；对于两者都需要的煤矿，则两者均可以保留。
作为本发明专利的一种优选技术方案，所述用于采集现场数据或控制现场设备的接口为RS485通讯板。RS485通讯板可以采集现场的一些传感器数据，或是输出一些控制信号，控制现场的一些设备。
作为本发明专利的一种优选技术方案，所述外围设备包括音箱、LED屏和不少于两个摄像仪。摄像仪采集现场的数据并传递给分站，分站通过音响或LED实现信息发布和异常提醒。
作为本发明专利的一种优选技术方案，所述供电组件包括本安电源板、电池，所述本安电源板分别与电池、网络交换及无线AP板、用于连接到环网交换机上或是级联其它的智能综合分站的接口、人工智能模块和用于采集现场数据或控制现场设备的接口电性连接，所述本安电源板还与外接电源电性连接。
作为本发明专利的一种优选技术方案，所述壳体的外侧固定设有外置天线，所述外置天线与网络交换及无线AP板信号连接，可以接入如智能手机等无线设备。
优选的，隔爆腔交流宽电压90~790V任意输入，输出3路本安电流，第1路为本安腔内的5块电路板供电，第2路通过POE网口为音箱和显示屏供电，第3路通过POE网口为2台摄像仪供电，内置10Ah电池，满负荷时能提供1~2小时后备功能。
本发明先通过摄像机采集音视频、RS485通讯板及无线采集现场的一些传感器或设备数据，并将采集的音视频、传感器数据或设备数据通过网络交换及无线AP板传递给人工智能分析板，人工智能分析板将采集的音视频进行分析并通过DSL通讯板、光纤传输板连接环网将分析结果上传至地面机房，地面机房将异常情况通过环网连接DSL通讯板、光纤传输板传输至网络交换及无线AP板，网络交换及无线AP板通过矿用网线传递给音响或LED，音响或LED进行信息发布和异常提醒。本发明还可以为自身及其他外围设备进行供电。本发明的人工智能模块嵌入式算法可通过云端或边缘计算模型库远程升级和管理，帮助煤矿智能化升级改造，实现减人增效目标； RS485通讯板和外置天线相配合有益于现场设备或无线设备接入；数据传输壳体的内部采用隔爆兼本安型，通过隔爆腔可以提高分站的隔爆性能，通过内置10Ah的电池可以用作备用电源，满负荷时能提供1-2小时后备功能。
附图说明
图1为本发明的模块结构示意图。
图2为本发明应用与井下场景的连接图。
具体实施方式
下面将结合本发明专利实施例中的附图，对本发明专利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专利一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明专利中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明专利保护的范围。
实施例1
如图1至2所示，本实施例的煤矿井下人工智能综合分站，包括壳体，所述壳体的内部分别开有本安腔和隔爆腔，所述本安腔的一侧通过穿墙端子与隔爆腔的一侧连接，所述本安腔内部分别固定安装有供电组件、用于连接现场设备、环网或级联其它的智能综合分站的通信组件及人工智能模块，所述供电组件分别与通信组件的第一端及人工智能模块电连接，所述通信组件第二端连接人工智能模块，第三端通过矿用网线连接外围设备。
进一步地，所述通信组件包括网络交换及无线AP板、用于连接到环网交换机上或是级联其它的智能综合分站的接口、用于采集现场数据或控制现场设备的接口，所述网络交换及无线AP板、用于连接到环网交换机上或级联其它的智能综合分站的接口和用于采集现场数据或控制现场设备的接口均与供电组件电性连接，所述网络交换及无线AP板的四路本安POE供电网口第二端分别与用于连接到环网交换机上或是级联其它的智能综合分站的接口、人工智能模块及用于采集现场数据或控制现场设备的接口连接，所述网络交换及无线AP板的四路本安POE供电网口另一端通过矿用网线连接外围设备。
优选的，所述用于接入环网及下一级设备的网络接口包括DSL通讯板和光纤传输板。光纤传输板有2个光口，可以连接到环网交换机上或是级联其它的智能综合分站；DSL通讯板可以连接其它DSL设备或是连接到DSL交换机上，适用于两者都需要的煤矿，则两者均可以保留。
优选的，所述用于采集现场数据或控制现场设备的接口为RS485通讯板。RS485通讯板可以采集现场的一些传感器数据，或是输出一些控制信号，控制现场的一些设备。
进一步地，所述外围设备包括音箱、LED屏和不少于两个摄像仪。摄像仪采集现场的数据并传递给分站，分站通过音响或LED实现信息发布和异常提醒。
进一步地，所述供电组件包括本安电源板、电池，所述本安电源板分别与电池、网络交换及无线AP板、用于连接到环网交换机上或是级联其它的智能综合分站的接口、人工智能模块和用于采集现场数据或控制现场设备的接口电性连接，所述本安电源板还与外接电源电性连接。
进一步地，所述壳体的外侧固定设有外置天线，所述外置天线与网络交换及无线AP板信号连接，可以接入如智能手机等无线设备。
优选的，隔爆腔交流宽电压90~790V任意输入，输出3路本安电流，第1路为本安腔内的5块电路板供电，第2路通过POE网口为音箱和显示屏供电，第3路通过POE网口为2台摄像仪供电，内置10Ah电池，满负荷时能提供1~2小时后备功能。
本发明的人工智能模块为Jetson Xavier/atlas200/atlas500；网络交换及无线AP板的poe交换机为TP-LINK SG1005P 5口千兆4口POE非网管PoE交换机，无线模块，LAFALINK 双频千兆无线路由器室外AP企业校园农村户外无线基站定向全向WIFI覆盖。本安电源板RS485通讯板、DSL通讯板、光纤传输板及其他未提到的型号均为通用型号，即现有公开的型号均可使用。
实施例2
如图1至2所示，本实施例的煤矿井下人工智能综合分站，包括壳体，所述壳体的内部分别开有本安腔和隔爆腔，所述本安腔的一侧通过穿墙端子与隔爆腔的一侧连接，所述本安腔内部分别固定安装有供电组件、用于连接现场设备、环网或级联其它的智能综合分站的通信组件及人工智能模块，所述供电组件分别与通信组件的第一端及人工智能模块电连接，所述通信组件第二端连接人工智能模块，第三端通过矿用网线连接外围设备。
进一步地，所述通信组件包括网络交换及无线AP板、用于连接到环网交换机上或是级联其它的智能综合分站的接口、用于采集现场数据或控制现场设备的接口，所述网络交换及无线AP板、用于连接到环网交换机上或级联其它的智能综合分站的接口和用于采集现场数据或控制现场设备的接口均与供电组件电性连接，所述网络交换及无线AP板的四路本安POE供电网口第二端分别与用于连接到环网交换机上或是级联其它的智能综合分站的接口、人工智能模块及用于采集现场数据或控制现场设备的接口连接，所述网络交换及无线AP板的四路本安POE供电网口另一端通过矿用网线连接外围设备。
优选的，所述用于接入环网及下一级设备的网络接口包括光纤传输板。光纤传输板有2个光口，可以连接到环网交换机上或是级联其它的智能综合分站，适用于煤矿井下的其他设备均为光纤接口。
优选的，所述用于采集现场数据或控制现场设备的接口为RS485通讯板。RS485通讯板可以采集现场的一些传感器数据，或是输出一些控制信号，控制现场的一些设备。
进一步地，所述外围设备包括音箱、LED屏和不少于两个摄像仪。摄像仪采集现场的数据并传递给分站，分站通过音响或LED实现信息发布和异常提醒。
进一步地，所述供电组件包括本安电源板、电池，所述本安电源板分别与电池、网络交换及无线AP板、用于连接到环网交换机上或是级联其它的智能综合分站的接口、人工智能模块和用于采集现场数据或控制现场设备的接口电性连接，所述本安电源板还与外接电源电性连接。
进一步地，所述壳体的外侧固定设有外置天线，所述外置天线与网络交换及无线AP板信号连接，可以接入如智能手机等无线设备。
优选的，隔爆腔交流宽电压90~790V任意输入，输出3路本安电流，第1路为本安腔内的5块电路板供电，第2路通过POE网口为音箱和显示屏供电，第3路通过POE网口为2台摄像仪供电，内置10Ah电池，满负荷时能提供1~2小时后备功能。
本发明的人工智能模块为Jetson Xavier/atlas200/atlas500；网络交换及无线AP板的poe交换机为TP-LINK SG1005P 5口千兆4口POE非网管PoE交换机，无线模块，LAFALINK 双频千兆无线路由器室外AP企业校园农村户外无线基站定向全向WIFI覆盖。本安电源板RS485通讯板、DSL通讯板、光纤传输板及其他未提到的型号均为通用型号，即现有公开的型号均可使用。
实施例3
如图1至2所示，本实施例的煤矿井下人工智能综合分站，包括壳体，所述壳体的内部分别开有本安腔和隔爆腔，所述本安腔的一侧通过穿墙端子与隔爆腔的一侧连接，所述本安腔内部分别固定安装有供电组件、用于连接现场设备、环网或级联其它的智能综合分站的通信组件及人工智能模块，所述供电组件分别与通信组件的第一端及人工智能模块电连接，所述通信组件第二端连接人工智能模块，第三端通过矿用网线连接外围设备。
进一步地，所述通信组件包括网络交换及无线AP板、用于连接到环网交换机上或是级联其它的智能综合分站的接口、用于采集现场数据或控制现场设备的接口，所述网络交换及无线AP板、用于连接到环网交换机上或级联其它的智能综合分站的接口和用于采集现场数据或控制现场设备的接口均与供电组件电性连接，所述网络交换及无线AP板的四路本安POE供电网口第二端分别与用于连接到环网交换机上或是级联其它的智能综合分站的接口、人工智能模块及用于采集现场数据或控制现场设备的接口连接，所述网络交换及无线AP板的四路本安POE供电网口另一端通过矿用网线连接外围设备。
优选的，所述用于接入环网及下一级设备的网络接口包括DSL通讯板DSL通讯板可以连接其它DSL设备或是连接到DSL交换机上，适用于煤矿井下的其他设备均为DSL接口。
优选的，所述用于采集现场数据或控制现场设备的接口为RS485通讯板。RS485通讯板可以采集现场的一些传感器数据，或是输出一些控制信号，控制现场的一些设备。
进一步地，所述外围设备包括音箱、LED屏和不少于两个摄像仪。摄像仪采集现场的数据并传递给分站，分站通过音响或LED实现信息发布和异常提醒。
进一步地，所述供电组件包括本安电源板、电池，所述本安电源板分别与电池、网络交换及无线AP板、用于连接到环网交换机上或是级联其它的智能综合分站的接口、人工智能模块和用于采集现场数据或控制现场设备的接口电性连接，所述本安电源板还与外接电源电性连接。
进一步地，所述壳体的外侧固定设有外置天线，所述外置天线与网络交换及无线AP板信号连接，可以接入如智能手机等无线设备。
优选的，隔爆腔交流宽电压90~790V任意输入，输出3路本安电流，第1路为本安腔内的5块电路板供电，第2路通过POE网口为音箱和显示屏供电，第3路通过POE网口为2台摄像仪供电，内置10Ah电池，满负荷时能提供1~2小时后备功能。
本发明的人工智能模块为Jetson Xavier/atlas200/atlas500；网络交换及无线AP板的poe交换机为TP-LINK SG1005P 5口千兆4口POE非网管PoE交换机，无线模块，LAFALINK 双频千兆无线路由器室外AP企业校园农村户外无线基站定向全向WIFI覆盖。本安电源板RS485通讯板、DSL通讯板、光纤传输板及其他未提到的型号均为通用型号，即现有公开的型号均可使用。
具体使用时，本安电源板输出三路本安电流，第一路为本安腔内的网络交换及无线AP板、DSL通讯板、光纤传输板、人工智能模块和RS485通讯板供电，第二路通过其中两路POE网口为音箱和显示屏供电，第三路通过另两路POE网口为两台摄像仪供电，分站在工作过程中，通过DSL通讯板可以连接其它DSL设备或是连接到DSL交换机上，通过RS485通讯板可以采集现场的一些传感器数据，或是输出一些控制信号，控制现场的一些设备，通过人工智能模块可以对现场接入的摄像仪进行人工智能分析，算法可通过云端模型库远程升级和管理，采用人工智能分析，通过网络将异常情况上传至地面机房，地面机房通过网络将识别异常情况传递给分站，分站通过LED屏和广播分站实现信息发布和异常提醒。智能模块嵌入式算法可通过云端或边缘计算模型库远程升级和管理，帮助煤矿智能化升级改造，实现减人增效目标，同时通过DSL通讯板、光纤传输板、RS485通讯板和外置天线相配合有益于设备的接入和数据传输，实现将人工智能技术与煤矿生产深度融合，实现煤炭企业智能化、精准化开采，且通过隔爆腔可以提高分站的隔爆性能。
在本发明专利的描述中，需要理解的是，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，仅是为了便于描述本发明专利和简化描述，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专利的限制。
在本发明专利中，除非另有明确的规定和限定，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明专利中的具体含义。
尽管已经示出和描述了本发明专利的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明专利的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明专利的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (7)
1.一种煤矿井下人工智能综合分站，包括壳体，其特征在于，所述壳体的内部分别开有本安腔和隔爆腔，所述本安腔的一侧通过穿墙端子与隔爆腔的一侧连接，所述本安腔内部分别固定安装有供电组件、用于连接现场设备、环网或级联其它的智能综合分站的通信组件及人工智能模块，所述供电组件分别与通信组件的第一端及人工智能模块电连接，所述通信组件第二端连接人工智能模块，第三端通过矿用网线连接外围设备。
2.根据权利要求1所述的煤矿井下人工智能综合分站，其特征在于，所述通信组件包括网络交换及无线AP板、用于连接到环网交换机上或是级联其它的智能综合分站的接口、用于采集现场数据或控制现场设备的接口，所述网络交换及无线AP板、用于连接到环网交换机上或级联其它的智能综合分站的接口和用于采集现场数据或控制现场设备的接口均与供电组件电性连接，所述网络交换及无线AP板的四路本安POE供电网口第二端分别与用于连接到环网交换机上或是级联其它的智能综合分站的接口、人工智能模块及用于采集现场数据或控制现场设备的接口连接，所述网络交换及无线AP板的四路本安POE供电网口另一端通过矿用网线连接外围设备。
3.根据权利要求2所述的煤矿井下人工智能综合分站，其特征在于，所述用于接入环网及下一级设备的网络接口包括DSL通讯板和/或光纤传输板。
4.根据权利要求2所述的煤矿井下人工智能综合分站，其特征在于，所述用于采集现场数据或控制现场设备的接口为RS485通讯板。
5.根据权利要求1至2中任一项所述的煤矿井下人工智能综合分站，其特征在于，所述外围设备包括音箱、LED屏和不少于两个摄像仪。
6.根据权利要求1至2中任一项所述的煤矿井下人工智能综合分站，其特征在于，所述供电组件包括本安电源板、电池，所述本安电源板分别与电池、网络交换及无线AP板、用于连接到环网交换机上或是级联其它的智能综合分站的接口、人工智能模块和用于采集现场数据或控制现场设备的接口电性连接，所述本安电源板还与外接电源电性连接。
7.根据权利要求1所述的煤矿井下人工智能综合分站，其特征在于：所述壳体的外侧固定设有外置天线，所述外置天线与网络交换及无线AP板信号连接。
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