CN110486091A - 一种多网融合矿用无线物联网通讯系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及无线物联网的技术领域，且仅公开了一种多网融合矿用无线物联网通讯系统，包括一种多网融合矿用无线物联网通讯系统，包括地面监控中心、矿用本安型通讯节点、矿用本安型人员追踪定位卡及矿用本安型矿工定位通讯终端和矿用本安型信号转发器，地面监控中心由系统服务器、千兆交换机、雷达收发机和UPS电源组成。地面监控中心主要用于接收、处理和存储井下无线网络发送的数据，并将处理后的数据实时显示在监控中心的显示设备上，通讯节点之间通过无线连接，并自动组网，设备电路采用低功耗设计，电池更换周期较长。多网融合矿井无线CommTrac物联网系统，具有当前国际先进水平，监测灵敏准确，地图实时直观显示，性能稳定可靠，使用维护简易。
Description
技术领域
本发明涉及无线物联网技术领域，具体为一种多网融合矿用无线物联网通讯系统。
背景技术
市面上现有的系统复杂、安装繁琐：现有煤矿安全监控系统井下部分一般由传感器、分站、电源箱 ( 或电控箱) 、主站 ( 或传输接口) 、远程终端、网络接口电缆和接线盒等组成。其中部分设备需要使用隔爆壳体，十分笨重，搬运麻烦。
井下各部分由防爆电缆连接，需要十数名施工人员背负设备及电缆进行复杂的安装施工，由于井下施工条件复杂，不可预见因素较多，施工工期较长，如果现有煤矿安全监控系统出现故障，由于各部分为有线连接，排查故障需逐一检查故障点附近的设备和电缆。故障处理效率低，影响煤矿生产。
煤矿安全监控系统各设备间连接需要逐一调试后才能使用，系统操作复杂，现有井下人员定位系统只能统计到人员大致所处位置，不利于对人员的通讯和救援，在更换工作面时，由于煤矿安全监控系统设备笨重和布线复杂的原因，出于施工成本的原因导致设备和线缆被遗弃的现象时有发生，设备重复利用率较低。
在发生矿难时由于井下断电，煤矿安全监控系统无法工作，不能及时检测井下人员位置和有害气体数据等信息，无法对矿山救援提供帮助。为此，我们提出一种多网融合矿用无线物联网通讯系统。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多网融合矿用无线物联网通讯系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种多网融合矿用无线物联网通讯系统，包括一种多网融合矿用无线物联网通讯系统，包括地面监控中心、矿用本安型通讯节点、矿用本安型人员追踪定位卡及矿用本安型矿工定位通讯终端和矿用本安型信号转发器。
地面监控中心由系统服务器、千兆交换机、雷达收发机和UPS电源组成。主要用于接收、处理和存储井下无线网络发送的数据，并将处理后的数据实时显示在监控中心的显示设备上。雷达收发机与不大于8台通讯节点相连接，通讯节点之间通过无线连接，并自动组网。通过使用通讯终端可以检测通讯节点到通讯终端的信号强度沿矿井和巷道来布置通讯节点，直至采煤工作面等场所。通讯终端和定位卡为矿工随身佩戴，可通过通讯节点网络与地面监控中心进行双向通讯，并提供人员定位信息。通讯终端可与地面监控中心进行文字信息的双向通讯，并能够接收到监控中心的报警信息。定位卡可向地面监控中心发送警报信息和接收警报信息。信号转发器与通讯节点之间无线连接，信号转发器与分站之间有线连接，信号转发器采集分站内传感器和设备的运行数据信息，然后信号转发器通过节点网络传输到地面监控中心。
多网融合井下无线CommTrac通讯系统，该通讯系统通过矿用本安型通讯节点通讯，该节点与矿工佩戴的矿用本安型矿工定位通讯终端和矿用本安型人员追踪定位卡，在地面和井下双向传输数据 ，实现人员实时定位、双向通讯、多网融合等功能于一体。
优选的，利用无线CommTrac通信技术, 多网融合煤矿井下的高低浓度甲烷传感器、瓦斯传感器、矿用一氧化碳传感器、矿用氧气传感器等国内井下现用传感器，将以上传感器的运行状态、设备运行状态等指标进行24小时无线监测,从而实现集感知、监测、分析、统计和运维为一体的大数据监测平台,实现智能化无线通讯。
优选的，通讯节点之间无线连接，自动组网。通讯节点采用电池供电，4节1号碱性电池可工作90天。通讯终端、定位卡、信号转发器与通讯节点之间无线连接。
优选的，信号转发器与现有通信分站之间有线连接并读取分站内的传感器和设备运行数据。
优选的，该系统在使用时安装于地面机房、调度室的设备，环境条件须符合下列条件:环境温度为15℃～35℃；相对湿度为30%～90%（+25℃）；大气压力为80kPa～116kPa；清洁、无强磁场干扰,无腐蚀性气体和无爆炸性气体。
优选的，安装于井下的设备，环境条件须符合下列条件：大气压力：80kPa～116kPa；环境温度为（-20～+40）℃；平均相对湿度不大于95%(+25℃)；无剧烈振动和冲击的场所；周围介质无腐蚀性气体；无溅水和淋水的场所；具有甲烷、煤尘爆炸性混合物的煤矿井下。
有益效果
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
（1）该多网融合矿用无线物联网通讯系统，井下设备包括通讯节点、人员定位卡、通讯终端、信号转发器均采用电池供电，设备电路采用低功耗设计，电池更换周期较长。多网融合矿井无线CommTrac物联网系统，具有当前国际先进水平，监测灵敏准确，地图实时直观显示，性能稳定可靠，使用维护简易。
（2）该多网融合矿用无线物联网通讯系统，硬件采用计算机辅助设计集模块化、标准化、批量化、专业化等显著特点，结构坚固，做工精细，造型美观，坚固耐用及安装方便。
（3）该多网融合矿用无线物联网通讯系统，产品含无线综合系统平台软件、数据库、服务器、双机热务软件，UPS、无线Commtrac通讯节点、人员追踪定位卡、矿用本安型矿工定位通讯终端、无线联动模块等，涵盖WEB应用，移动手持通讯终端双向通讯应用。系统功能包括：实时通讯、历史数据分析、预警管理、设备管理、电子地图等。
（4）该多网融合矿用无线物联网通讯系统，在使用时，巷道内省去了铺设监控线路的环节，简化了安装过程且减少了检修工人劳动强度。
（5）该多网融合矿用无线物联网通讯系统，在使用时设备低功耗，设备使用时间较长，这样的设置减少了更换电池次数，使得设备使用的周期正常，运行起来更加稳定。
（6）该多网融合矿用无线物联网通讯系统，通过使用矿用本安型矿工定位通讯终端，该终端的定位通讯定位效果较好，使得设备在使用时能与地面中心站之间短信沟通，大大提高的了使用效率。
（7）该多网融合矿用无线物联网通讯系统，在出现灾害情况时，通过无线的方式作为信息传递的媒介，从而不会出现通信线路中断的情况发生，使得在出现灾害情况时依然可以与地面进行沟通，提高了安全性能，且实现了数据实时监测的效果。
（8）该多网融合矿用无线物联网通讯系统，通过采用无线的信息传讯方式，完全避免了外接环境对通讯设备的影响，例如巷道变形或浆皮掉落，导致线路故障通信中断等情况，增加了设备使用的安全性和稳定性。
附图说明
图1为本发明系统示意图。
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，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种多网融合矿用无线物联网通讯系统，包括地面监控中心、矿用本安型通讯节点、矿用本安型人员追踪定位卡及矿用本安型矿工定位通讯终端和矿用本安型信号转发器。
地面监控中心由系统服务器、千兆交换机、雷达收发机和UPS电源组成。主要用于接收、处理和存储井下无线网络发送的数据，并将处理后的数据实时显示在监控中心的显示设备上。雷达收发机与不大于8台通讯节点相连接（网线连接），通讯节点之间通过无线连接，并自动组网。通过使用通讯终端可以检测通讯节点到通讯终端的信号强度沿矿井和巷道来布置通讯节点，直至采煤工作面等场所。通讯终端和定位卡为矿工随身佩戴，可通过通讯节点网络与地面监控中心进行双向通讯，并提供人员定位信息。通讯终端可与地面监控中心进行文字信息的双向通讯，并能够接收到监控中心的报警信息。定位卡可向地面监控中心发送警报信息和接收警报信息。信号转发器与通讯节点之间无线连接，信号转发器与分站之间有线连接（矿用通信电缆），信号转发器采集分站内传感器和设备的运行数据信息，然后信号转换器通过节点网络传输到地面监控中心。
多网融合井下无线CommTrac通讯系统，该通讯系统通过矿用本安型通讯节点通讯，该节点与矿工佩戴的矿用本安型矿工定位通讯终端和矿用本安型人员追踪定位卡，在地面和井下双向传输数据 ，实现人员实时定位、双向通讯、多网融合等功能于一体。
该系统利用无线CommTrac通信技术, 多网融合煤矿井下的高低浓度甲烷传感器、瓦斯传感器、矿用一氧化碳传感器、矿用氧气传感器等国内井下现用传感器，将以上传感器的运行状态、设备运行状态等指标进行24小时无线监测,从而实现集感知、监测、分析、统计和运维为一体的大数据监测平台,实现智能化无线通讯。通讯节点之间无线连接，自动组网。通讯节点采用电池供电，4节1号碱性电池可工作90天。通讯终端、定位卡、信号转发器与通讯节点之间无线连接。信号转发器与现有通信分站之间有线连接并读取分站内的传感器和设备运行数据。该系统在使用时安装于地面机房、调度室的设备，环境条件须符合下列条件:环境温度为15℃～35℃；相对湿度为30%～90%（+25℃）；大气压力为80kPa～116kPa；清洁、无强磁场干扰,无腐蚀性气体和无爆炸性气体。
安装于井下的设备，环境条件须符合下列条件:大气压力：80kPa～116kPa；环境温度为（-20～+40）℃；平均相对湿度不大于95%(+25℃)；无剧烈振动和冲击的场所；周围介质无腐蚀性气体；无溅水和淋水的场所；具有甲烷、煤尘爆炸性混合物的煤矿井下。
工作原理：
服务器是地面操作者使用无线追踪和通讯系统的主要界面。服务器应用程序提供的后台可处理从井下无线网络数据，并显示给地面操作者。推荐使用显示图像用户界面的的浏览器有Google Chrome 和 Mozilla 火狐。
布置一台服务器并且使用网线使服务器与一台通讯节点（网关）相连接，地面监控主机布置完成。
在信号值允许范围内（通讯终端信号值大于-75～-60）布置若干通讯节点到井底。
在信号值允许范围内（通讯终端信号值大于-75～--60），依次布置若干通讯节点，至所需要覆盖的位置，并在图纸上准确标记布置的位置信息。建议使用节点安装包将节点悬挂于巷道顶部15厘米的地方，以使节点信号传输距离更远。
KTW660多网融合矿用无线commtract物联网通讯系统使用通讯节点布置于煤矿井下，构成了一个无线多跳通讯网络。通讯终端、人员定位卡、信号转发器的信号可以使用这个通讯网络将人员位置信息、分站采集到的井下传感器信息发送至布置于地面监控中心的服务器中，地面监控中心可以读取这些信息，并可以与井下设备进行双向通信。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下。由语句“包括一个......限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素”。
本系统中涉及到的相关模块均为硬件系统模块或者为现有技术中计算机软件程序或协议与硬件相结合的功能模块，该功能模块所涉及到的计算机软件程序或协议的本身均为本领域技术人员公知的技术，其不是本系统的改进之处；本系统的改进为各模块之间的相互作用关系或连接关系，即为对系统的整体的构造进行改进，以解决本系统所要解决的相应技术问题。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，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，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种多网融合矿用无线物联网通讯系统，包括地面监控中心、矿用本安型通讯节点、矿用本安型人员追踪定位卡及矿用本安型矿工定位通讯终端和矿用本安型信号转发器；
地面监控中心由系统服务器、千兆交换机、雷达收发机和UPS电源组成，其特征在于：所述地面监控中心主要用于接收、处理和存储井下无线网络发送的数据，并将处理后的数据实时显示在监控中心的显示设备上；
雷达收发机与不大于8台通讯节点相连接，通讯节点之间通过无线连接，并自动组网，通过使用通讯终端可以检测通讯节点到通讯终端的信号强度沿矿井和巷道来布置通讯节点，直至采煤工作面等场所；
通讯终端和定位卡为矿工随身佩戴，可通过通讯节点网络与地面监控中心进行双向通讯，并提供人员定位信息，通讯终端可与地面监控中心进行文字信息的双向通讯，并能够接收到监控中心的报警信息，定位卡可向地面监控中心发送警报信息和接收警报信息。
2.根据权利要求1所述的一种多网融合矿用无线物联网通讯系统，其特征在于：所述信号转发器与通讯节点之间无线连接，信号转发器与分站之间有线连接。
3.根据权利要求1所述的一种多网融合矿用无线物联网通讯系统，其特征在于：所述信号转发器采集分站内传感器和设备的运行数据信息，然后信号转发器通过节点网络传输到地面监控中心。
4.根据权利要求1所述的一种多网融合矿用无线物联网通讯系统，其特征在于：所述多网融合井下无线CommTrac通讯系统，该通讯系统通过矿用本安型通讯节点通讯，该节点与矿工佩戴的矿用本安型矿工定位通讯终端和矿用本安型人员追踪定位卡在地面和井下双向传输数据 ，实现人员实时定位、双向通讯、多网融合等功能于一体。
5.根据权利要求1所述的一种多网融合矿用无线物联网通讯系统，其特征在于：所述多网融合煤矿井下的高低浓度甲烷传感器、瓦斯传感器、矿用一氧化碳传感器、矿用氧气传感器等国内井下现用传感器，将以上传感器的运行状态、设备运行状态等指标进行24小时无线监测,从而实现集感知、监测、分析、统计和运维为一体的大数据监测平台,实现智能化无线通讯，通讯节点之间无线连接，自动组网。
6.根据权利要求1所述的一种多网融合矿用无线物联网通讯系统，其特征在于：所述通讯节点采用电池供电，4节1号碱性电池可工作90天。
7.根据权利要求6所述的一种多网融合矿用无线物联网通讯系统，其特征在于：所述通讯终端、定位卡、信号转发器与通讯节点之间无线连接。
8.根据权利要求1所述的一种多网融合矿用无线物联网通讯系统，其特征在于：所述信号转发器与现有通信分站之间有线连接并读取分站内的传感器和设备运行数据。
9.根据权利要求1所述的一种多网融合矿用无线物联网通讯系统，其特征在于：所述安装于地面机房、调度室的设备，环境条件须符合下列条件：
环境温度为15℃～35℃；
相对湿度为30%～90%（+25℃）；
大气压力为80kPa～116kPa；
清洁、无强磁场干扰,无腐蚀性气体和无爆炸性气体。
10.根据权利要求1所述的一种多网融合矿用无线物联网通讯系统，其特征在于：所述安装于井下的设备，环境条件须符合下列条件：
大气压力：80kPa～116kPa；
环境温度为（-20～+40）℃；
平均相对湿度不大于95%(+25℃)；
无剧烈振动和冲击的场所；
周围介质无腐蚀性气体；无溅水和淋水的场所；
具有甲烷、煤尘爆炸性混合物的煤矿井下。
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| CN113810918A (zh) * | 2021-11-16 | 2021-12-17 | 矿冶科技集团有限公司 | 地下巷道数据的传输方法、装置和电子设备 |
| CN116307644A (zh) * | 2023-05-22 | 2023-06-23 | 中感(安徽)矿山技术有限公司 | 一种矿用本安型数据分析展示报警终端及使用方法 |
| CN116307644B (zh) * | 2023-05-22 | 2023-08-11 | 中感(安徽)矿山技术有限公司 | 一种矿用本安型数据分析展示报警终端及使用方法 |
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