CN113446062A - 煤矿井下无人区巡检系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种煤矿井下无人区巡检系统。该系统包括：调度平台，包括：调度服务器、录音服务器、视频服务器、定位服务器、管理服务器、调度台、网络交换机；本安型无线基站，支持Wi‑Fi无线接入，并实现数据在TCP/IP局域网和调度终端中的转换与传输；调度终端，包括：智能矿灯和通过蓝牙连接到智能矿灯的蓝牙激光手持瓦斯检测仪、蓝牙手环、蓝牙定位标签，智能矿灯存储相关数据，当有无线网络连接时，智能矿灯将数据传输到调度平台，可实现人员定位、轨迹回放、气体监测、人员健康监测以及语音视频调度的功能。本发明提供的煤矿井下无人区巡检系统可实现无人区巡检与调度通信的融合，减少井下重大事故的发生。
Description
技术领域
本发明涉及矿山安全技术领域，特别是涉及一种煤矿井下无人区巡检系统。
背景技术
多年来，煤矿事故频发，严重威胁着井下人员的生命安全。煤矿安全一直是困扰煤矿的大事，也牵动着国家高层的心。
矿山安全取决于管理和技术手段。近几年，煤矿一直在狠狐安全生产，狠抓管理，但没有必要的技术手段作保障，管理的再严，也很难保障不出事故，很难保障人员的生命安全。全球矿业正经历一场新的革命，大数据、人工智能、物联网等技术和矿山的结合越来越密切。矿山生产模式不断更新，采矿业向规模化、集约化、协同化方向发展，开始迈入智能化新阶段，智能化作为绿色矿山建设的一个重要方向，也只有实现了智慧化、实现了重要场所的无人值守，才能极大地提高生产效率和安全水平，并从根本上实现本质安全矿山、幸福矿山、和谐矿山的目标。智慧化是提高生产效率、提高安全效率的唯一最好的手段。
在煤矿井下采掘生产的过程中，随着时间的推移，会在煤矿井下形成大面的采空区，这些区域因条件恶略且危险程度极高，被禁止人员进入，因此被称为无人区。但为了及时掌握无人区的状况，避免因监测不到位造成重大安全事故，需要定期安排人员对无人区进行巡查，但因为无人区内部无电，因此巡检管理系统一直比较落后，急需要用可靠有效的手段加强对无人区巡检工作的监督与管理，这也是我们一直在探索和努力要做到的事情。
发明内容
本发明要解决的技术问题如何把人员定位、气体监测、人员生命体征监测、调度指挥结合起来并应用到煤矿井下无人区巡检上，使调度员可以准确掌握巡检人员的巡检路线、周边气体数据乃至人员的健康体征，同时将采集的数据通过计算与数据库分析软件建立的正常数据进行比较，当数据超过正常范围及时发出警报，并能实现对巡检人员的语音视频调度功能，最大限度地提高生产调度效率以及减少人员伤亡。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种煤矿井下无人区巡检系统，所述系统包括：调度平台，包括：调度服务器、录音服务器、视频服务器、定位服务器、管理服务器、调度台、网络交换机，调度平台各个组成模块之间通过网络交换机，构成TCP/IP局域网；本安型无线基站，支持Wi-Fi 无线接入，并实现数据在TCP/IP局域网和调度终端中的转换与传输；调度终端，包括：智能矿灯和通过蓝牙连接到智能矿灯的蓝牙激光手持瓦斯检测仪、蓝牙手环、蓝牙定位标签，通过智能矿灯存储位置、气体、生命体征数据，当有无线网络连接时，智能矿灯将数据传输到调度平台，可实现人员定位、轨迹回放、气体监测、人员健康监测以及语音视频调度的功能。
在一些实施方式中，调度服务器实现网络实时双机热备。
在一些实施方式中，录音服务器提供对调度机所有电话的录音和监听功能，可支持全部用户的在线录音，对有关责任进行完整准确的记录和追踪。
在一些实施方式中，视频服务器提供对智能矿灯的接入，实现录像、视频通话、查询等功能，可向调度台发送视频流，实现调度台的视频通话功能。
在一些实施方式中，管理服务器提供整个系统的网管功能接口，实现管理操作人员对系统内的所有设备的管理、配置与维护，并可实现气体监测管理以及人员的健康管理功能。
在一些实施方式中，定位服务器实现网络实时双机热备。
在一些实施方式中，网络交换机提供地面主控制通信中心部署设备的网络接口。
在一些实施方式中，调度台包括：触摸式一体化调度台，置于矿井调度室，触摸式一体化调度台通过网络接入到网络交换机。
在一些实施方式中，本安型无线基站通过网口接入网络交换机，通过 Wi-Fi无线接口连接智能矿灯。
在一些实施方式中，智能矿灯通过Wi-Fi连接到本安型无线基站，本安型无线基站通过网口接入网络交换机，实现与无人区巡检系统的连接，实现无人区巡检系统的调度功能，智能矿灯具备对讲、拍照、视频、照明、蓝牙连接的功能。
在一些实施方式中，蓝牙激光手持瓦斯检测仪通过蓝牙连接到智能矿灯并将气体监测数据存储到智能矿灯上，智能矿灯通过Wi-Fi连接到本安型无线基站，本安型无线基站通过网口接入网络交换机，实现与调度平台的连接，实现气体监测功能。
在一些实施方式中，蓝牙手环通过蓝牙连接到智能矿灯并将生命体征监测数据存储到智能矿灯上，智能矿灯通过Wi-Fi连接到本安型无线基站，本安型无线基站通过网口接入网络交换机，实现与调度平台的连接，实现井下人员健康管理功能。
在一些实施方式中，蓝牙定位标签通过蓝牙连接到智能矿灯并将位置数据存储到智能矿灯上，智能矿灯通过Wi-Fi连接到本安型无线基站，本安型无线基站通过网口接入网络交换机，实现与调度平台的连接，实现人员定位以及轨迹回放功能。
采用这样的设计后，本发明至少具有以下优点：
1、煤矿井下无人区巡检系统集语音、视频、定位、气体检测、生命体征监测于一体，是一套完善的煤矿无人区巡检解决方案，在具备无线网络时，可实现一键报警，语音、视频等多系统的应急指挥立即响应，实现了多方联动、资源共享、协同调度；无网络连接时可在智能矿灯上保存照片、视频、气体监测数据、定位数据、生命体征数据，待有无线网络连接时自动上传数据。
2、调度功能：在调度台上，对智能矿灯进行拨打、监听、强插、强拆、录音、会议等调度功能，以及人员定位及其轨迹、气体监测数据和人员生命体征数据的显示、查询。智能矿灯也可以一键呼叫到调度台、视频通话、组内对讲。
3、蓝牙激光手持瓦斯检测仪、蓝牙手环、蓝牙定位标签可同时通过蓝牙连接到智能矿灯，节省资源又能做到各终端的统一管理。
4、蓝牙激光手持瓦斯检测仪有效解决了无人区无电情况下瓦斯检测的问题，还可以通过智能矿灯保存并传输数据。
5、蓝牙手环有效解决了生命体征监测的问题，使得调度中心值班员可以掌握井下人员的身体状况，进而实现井下人员的健康管理。
6、蓝牙定位标签的使用有效解决了无人区巡检工作的监督与管理，轨迹回放功能可方便有效的了解巡检的路径、时间。
附图说明
上述仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，以下结合附图与具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
图1是矿井煤矿井下无人区巡检系统的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实现了将人员定位、气体监测、人员生命体征监测、调度指挥结合起来并应用到煤矿井下无人区巡检上，使调度员通过调度台可以准确掌握巡检人员的巡检路线、周边气体数据乃至人员的健康体征，同时将采集的数据通过计算与数据库分析软件建立的正常数据进行比较，当数据超过正常范围及时发出警报，并能实现对巡检人员的语音视频调度功能，最大限度地提高生产调度效率以及减少人员伤亡。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
系统由调度平台、本安型无线基站以及调度终端三部分组成，调度平台，包括：调度服务器、录音服务器、视频服务器、定位服务器、管理服务器、调度台、网络交换机；本安型无线基站，支持Wi-Fi无线接入，并实现数据在TCP/IP局域网和调度终端中的转换与传输；调度终端，包括：智能矿灯和通过蓝牙连接到智能矿灯的蓝牙激光手持瓦斯检测仪、蓝牙手环、蓝牙定位标签。调度平台组成模块之间通过网络交换机，构成TCP/IP 局域网。调度终端通过综合无线基站连接到网络交换机连接到调度平台。
1、调度服务器
调度服务器采用SIP协议和VoIP技术下的语音数据及信息的交换，具备传统数字程控调度机的所有功能。
优选的，调度服务器可配置UPS后备电源，确保停电后依然可以工作8 小时以上。
优选的，调度服务器可配置备机，确保系统稳定可靠。
2、录音服务器
录音服务器可具备实时录音功能，能够对系统内所有用户线路进行录音，记录的内容除通话内容外，还可以记录通话日期、通话时间、通话时长及来去电、号码、RTP地址等；记录通话长度可达几百至几千小时，当话音容量达到极限时，可以自动清除最先录音的资料，确保录音资料的时效性。
优选的，录音服务器可配置大容量外部存储设备，从而备份录音文件。
优选的，可配置UPS后备电源，确保停电后依然可以工作8小时以上。
3、网络交换机
网络交换机可提供多样化网络接入方式，可配置以太网口、光模块，为系统各设备提供网络接口，可接入井下工业以太环网。
优选的，可配置支持VLAN及优先级配置的网络交换机，从而将有线、无线、广播、视频等设备划拨为不同的VLAN分组，并配置不同的业务优先级，确保基本语音业务不受大数据业务的冲击。
优选的，可配置UPS后备电源，确保停电后依然可以工作8小时以上。
5、视频服务器
视频服务器可实现实时视频通话、录像、查询等功能，所有智能矿灯以及调度台通过网络与视频服务器连接，实现图像实时传输。
优选的，可配置外置大容量存储设备，以便保存录像文件。
优选的，可配置UPS后备电源，确保停电后依然可以工作8小时以上。
6、定位服务器
定位服务器可实现实时定位、查询等功能，所有智能矿灯连接到综合无线基站时，通过综合无线基站连接到网络与定位服务器连接，实现智能矿灯保存的定位数据传输。同时智能矿灯将当前接收到的无线信号质量综合(RSSI)通过无线基站发送给定位服务器，实现蓝牙标签以及Wi-Fi双重定位功能。
优选的，定位服务器可配置备机，确保系统稳定可靠。
优选的，可配置UPS后备电源，确保停电后依然可以工作8小时以上。
7、管理服务器
管理服务器可实现智能矿灯的管理、查询以及人员健康管理等功能，所有智能矿灯通过综合无线基站连接到网络与管理服务器连接，实现配置管理。
优选的，可配置UPS后备电源，确保停电后依然可以工作8小时以上。
8、调度台
调度台，置于调度室，调度台通过网络接入到煤矿井下无人区巡检系统，调度台采用全图形化的操作界面，实现对井下各个终端的包括但不限于通话记录查询功能、组呼、群呼、调度强插、强拆、呼叫转移、等级限制、设置不同的呼叫权限、电话会议、录音、实时监听等调度功能，以及人员定位及其轨迹、气体监测数据和人员生命体征数据的显示、查询。
优选的，调度台部分可再配置调度专用IP话机，实现与触摸式一体化调度台的联动。
优选的，调度台部分可再配置视频专用调度IP话机，实现视频调度、视频对讲等调度功能。
优选的，调度台部分可选配音箱、麦克通过音频线接入调度台，实现广播等调度功能。
9、本安型无线基站
本安型无线基站安装于煤矿井下，支持Wi-Fi无线信号接入智能矿灯的同时，通过网络连接到煤矿调度平台。本安型无线基站实现无线信号 (Wi-Fi)与有线信号的转换与数据传输。
优选的，本安型无线基站可配置后备电源，实现4小时以上的备电功能。
10、调度终端
(1)智能矿灯
智能矿灯采用SIP协议通过综合无线基站连接到网络与调度平台连接，可实现无人区巡检系统的调度功能，智能矿灯具备对讲、拍照、视频、照明、蓝牙连接等功能，可以通过蓝牙连接蓝牙激光手持瓦斯检测仪、蓝牙手环以及蓝牙定位标签。
优选的，配置蓝牙激光手持瓦斯检测仪，实现气体检测功能。
优选的，配置蓝牙手环，实现生命体征检测功能。
优选的，配置蓝牙定位标签，实现定位功能。
(2)蓝牙激光手持瓦斯检测仪
蓝牙激光手持瓦斯检测仪通过蓝牙连接到智能矿灯，通过智能矿灯存储监测数据，当有无线网络连接时，智能矿灯将气体数据传输到管理服务器，可实现移动甲烷检测功能。
(3)蓝牙手环
蓝牙手环通过蓝牙连接到智能矿灯，通过智能矿灯存储生命体征数据，当有无线网络连接时，智能矿灯将生命体征数据传输到管理服务器，可实现井下人员的生命体征监测功能。
(4)蓝牙定位标签
蓝牙定位标签通过蓝牙连接到智能矿灯，通过智能矿灯存储位置数据，当有无线网络连接时，智能矿灯将数据传输到定位服务器，可实现人员定位及轨迹回放等功能。
煤矿井下无人区巡检系统包含：调度平台、本安型无线基站、调度终端。
1、调度平台
煤矿井下无人区巡检系统包含：调度主机1、调度备机1'、录音服务器2、视频服务器3、管理服务器4、定位服务器5、定位服务器备机5'、网络交换机6。调度主机1、调度备机1'、录音服务器2、视频服务器3、管理服务器4、定位服务器5、定位服务器备机5'、调度台7，分别通过网线接入到网络交换机6。
网络交换机6与所有设备连接。
所述调度主机1、调度备机1’实现网络实时双机热备，调度主机1的数据实时备份到备用服务器处，当主用服务器故障时备用服务器自动启动。所述调度主机1和1’提供接入、交换等标准调度机功能，实现煤矿的电话业务交换功能、电话调度功能、短信服务等功能。
录音设备2提供对调度机所有电话的录音和监听功能，可支持全部用户的在线录音，对有关责任进行完整准确的记录和追踪。
视频服务器3提供对智能矿灯的接入，实现录像、视频通话、查询等功能，可向调度台发送视频流，实现调度台的视频通话功能。
管理服务器4提供整个系统的网管功能接口，实现管理操作人员对系统内的所有设备的管理、配置与维护，并可实现气体监测管理以及人员的健康管理功能。
定位服务器5、定位服务器5’实现网络实时双机热备，定位服务器5 的数据实时备份到备用服务器处，当主用服务器故障时备用服务器自动启动。所述定位服务器5和定位服务器5’提供数据存储、位置计算、图形生成等标准GIS功能，实现煤矿的人员定位功能、轨迹回放等功能。
网络交换机6提供地面主控制通信中心部署设备的网络接口。
优选的实施方案：煤矿井下无人区巡检系统可配置不间断供电电源UPS 001，不间断供电电源UPS 001通过电源线可同时给调度主机1、调度备机 1'、录音服务器2、视频服务器3、管理服务器4、定位服务器5、定位服务器备机5'、网络交换机6提供电源接口，保障保证意外断电后系统仍能够正常工作。
调度台7，置于矿井调度室。调度台7通过网络接入到网络交换机6。
调度台提供调度操作的人机界面，显示各智能矿灯的注册、振铃、通话以及人员的生命体征等状态。通过调度台实现对智能矿灯的呼叫、强插、强拆、禁话、组呼、通呼等调度控制功能以外，还可以实现人员定位及其轨迹、气体监测数据和人员生命体征数据的显示、查询功能。
优选的实施方案：调度台部分可再配置调度专用IP话机8，实现与触摸式一体化调度台的联动。
优选的实施方案：调度台部分可再配置视频专用调度IP话机9，实现视频调度、视频对讲等调度功能。
2、本安型无线基站
本安型无线基站10通过网口接入网络交换机6，通过Wi-Fi无线接口连接智能矿灯12，从而实现有线与无线的信号转换与数据传输。
优选的实施方案：本安型无线基站10可配置后备电源11，实现4小时以上的备电功能。
3、调度终端
(1)智能矿灯
智能矿灯12通过Wi-Fi连接到本安型无线基站10，本安型无线基站 10通过网口接入网络交换机6，实现与调度平台的连接，实现无人区巡检系统的调度功能，智能矿灯具备对讲、拍照、视频、照明、蓝牙连接等功能，可以通过蓝牙连接蓝牙激光手持瓦斯检测仪、蓝牙手环以及蓝牙定位标签。
优选的，配置蓝牙激光手持瓦斯检测仪13，实现气体检测功能。
优选的，配置蓝牙手环14，实现生命体征检测功能。
优选的，配置蓝牙定位标签15，实现定位功能。
(2)蓝牙激光手持瓦斯检测仪
蓝牙激光手持瓦斯检测仪13通过蓝牙连接到智能矿灯12，通过智能矿灯12存储检测数据，当有无线网络连接时，智能矿灯12将气体数据传输到管理服务器4，可实现移动气体监测功能。
(3)蓝牙手环
蓝牙手环14通过蓝牙连接到智能矿灯12，通过智能矿灯12存储生命体征数据，当有无线网络连接时，智能矿灯12将生命体征数据传输到管理服务器4，可实现井下人员的健康管理功能。
(4)蓝牙定位标签
蓝牙定位标签15通过蓝牙连接到智能矿灯12，通过智能矿灯12存储蓝牙标签数据，当有无线网络连接时，智能矿灯12将位置数据传输到定位服务器5，可实现人员定位及轨迹回放等功能。
本发明技术方案具有以下的有益效果：
1、煤矿井下无人区巡检系统集语音、视频、定位、气体检测、生命体征监测于一体，是一套完善的煤矿无人区巡检解决方案，在具备无线网络时，可实现一键报警，语音、视频等多系统的应急指挥立即响应，实现了多方联动、资源共享、协同调度；无网络连接时可在智能矿灯上保存照片、视频、气体检测数据、定位数据、生命体征数据，待有无线网络连接时自动上传数据。
2、调度功能：在调度台上，对智能矿灯进行拨打、监听、强插、强拆、录音、会议等调度功能，以及人员定位及其轨迹、气体监测数据和人员生命体征数据的显示、查询。智能矿灯也可以一键呼叫到调度台、视频通话、组内对讲。
3、蓝牙激光手持瓦斯检测仪、蓝牙手环、蓝牙定位标签可同时通过蓝牙连接到智能矿灯，节省资源又能做到各终端的统一管理。
4、蓝牙激光手持瓦斯检测仪有效解决了无人区无电情况下瓦斯检测的问题，还可以通过智能矿灯保存并传输数据。
5、蓝牙手环有效解决了生命体征监测的问题，使得调度中心值班员可以掌握井下人员的身体状况，进而实现井下人员的健康管理。
6、蓝牙定位标签的使用有效解决了无人区巡检工作的监督与管理，轨迹回放功能可方便有效的了解巡检的路径、时间。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，本领域技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单修改、等同变化或修饰，均落在本发明的保护范围内。
Claims (13)
1.一种煤矿井下无人区巡检系统，其特征在于，包括：
调度平台，包括：调度服务器、录音服务器、视频服务器、定位服务器、管理服务器、调度台、网络交换机，调度平台各个组成模块之间通过网络交换机，构成TCP/IP局域网；
本安型无线基站，支持Wi-Fi无线接入，并实现数据在TCP/IP局域网和调度终端中的转换与传输；
调度终端，包括：智能矿灯和通过蓝牙连接到智能矿灯的蓝牙激光手持瓦斯检测仪、蓝牙手环、蓝牙定位标签，通过智能矿灯存储位置、气体、生命体征数据，当有无线网络连接时，智能矿灯将数据传输到调度平台，可实现人员定位、轨迹回放、气体监测、人员健康监测以及语音视频调度的功能。
2.根据权利要求1所述的煤矿井下无人区巡检系统，其特征在于，调度服务器实现网络实时双机热备。
3.根据权利要求1所述的煤矿井下无人区巡检系统，其特征在于，录音服务器提供对调度机所有电话的录音和监听功能，可支持全部用户的在线录音，对有关责任进行完整准确的记录和追踪。
4.根据权利要求1所述的煤矿井下无人区巡检系统，其特征在于，视频服务器提供对智能矿灯的接入，实现录像、视频通话、查询等功能，可向调度台发送视频流，实现调度台的视频通话功能。
5.根据权利要求1所述的煤矿井下无人区巡检系统，其特征在于，管理服务器提供整个系统的网管功能接口，实现管理操作人员对系统内的所有设备的管理、配置与维护，并可实现气体监测管理以及人员的健康管理功能。
6.根据权利要求1所述的煤矿井下无人区巡检系统，其特征在于，定位服务器实现网络实时双机热备。
7.根据权利要求1所述的煤矿井下无人区巡检系统，其特征在于，网络交换机提供地面主控制通信中心部署设备的网络接口。
8.根据权利要求1所述的煤矿井下无人区巡检系统，其特征在于，调度台包括：触摸式一体化调度台，置于矿井调度室，触摸式一体化调度台通过网络接入到网络交换机。
9.根据权利要求1所述的煤矿井下无人区巡检系统，其特征在于，本安型无线基站通过网口接入网络交换机，通过Wi-Fi无线接口连接智能矿灯。
10.根据权利要求1所述的煤矿井下无人区巡检系统，其特征在于，智能矿灯通过Wi-Fi连接到本安型无线基站，本安型无线基站通过网口接入网络交换机，实现与调度平台的连接，实现无人区巡检系统的调度功能，智能矿灯具备对讲、拍照、视频、照明、蓝牙连接的功能。
11.根据权利要求1所述的煤矿井下无人区巡检系统，其特征在于蓝牙激光手持瓦斯检测仪通过蓝牙连接到智能矿灯并将气体监测数据存储到智能矿灯上，智能矿灯通过Wi-Fi连接到本安型无线基站，本安型无线基站通过网口接入网络交换机，实现与调度平台的连接，实现气体监测功能。
12.根据权利要求1所述的煤矿井下无人区巡检系统，其特征在于蓝牙手环通过蓝牙连接到智能矿灯并将生命体征监测数据存储到智能矿灯上，智能矿灯通过Wi-Fi连接到本安型无线基站，本安型无线基站通过网口接入网络交换机，实现与调度平台的连接，实现井下人员健康管理功能。
13.根据权利要求1所述的煤矿井下无人区巡检系统，其特征在于蓝牙定位标签通过蓝牙连接到智能矿灯并将位置数据存储到智能矿灯上，智能矿灯通过Wi-Fi连接到本安型无线基站，本安型无线基站通过网口接入网络交换机，实现与调度平台的连接，实现人员定位以及轨迹回放功能。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115034345A (zh) * | 2022-08-10 | 2022-09-09 | 深圳市信润富联数字科技有限公司 | 点巡检方法、装置、设备及可读存储介质 |
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2021
- 2021-08-03 CN CN202110887718.7A patent/CN113446062A/zh active Pending
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