CN114320470B - 一种煤矿井道电气安全监控系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种煤矿井道电气安全监控系统及方法，属于煤矿井道电气安全监控技术领域，包括建模模块、监控模块和服务器；建模模块用于建立煤矿检测模型，煤矿检测模型内包括分布式光纤、监控摄像装置和坐标单元，分布式光纤用于检测煤矿井道内电气设备的温度，所述坐标单元设置在监控摄像装置上；通过建立煤矿检测模型，使得后续的电气检测更加的直观，方便对异常数据的快速追踪；通过建立煤矿检测模型，使得后续的电气检测更加的直观，方便对异常数据的快速追踪；通过设置监控模块于对煤矿井道的电气温度进行监控，实现出现异常温度时，快速定位异常点，并进行相应的数据采集，方便管理人员的快速审查，解决煤矿井道内的电气安全监控问题。

Description

一种煤矿井道电气安全监控系统及方法

技术领域

本发明属于煤矿井道电气安全监控技术领域，具体是一种煤矿井道电气安全监控系统及方法。

背景技术

煤矿井道内存在大量的高低压电气设备(含线路及电缆等)，导致电气安全事故的诱因很多。一旦发生电气安全事故或电气火灾，危害极其严重。而且煤矿井道内还存在可燃易爆瓦斯气体，具有一定的环境条件限制，对监测设备本身的安全、防火、防爆有很高的要求。往往在发生电气设备险情前，都会伴随着电气设备的温度异变，因此可以通过对电气设备进行温度监测，来实现对煤矿井道内电气设备的安全监控。

发明内容

为了解决上述方案存在的问题，本发明提供了一种煤矿井道电气安全监控系统及方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种煤矿井道电气安全监控系统，包括建模模块、监控模块和服务器；

所述建模模块用于建立煤矿检测模型，煤矿检测模型内包括分布式光纤、监控摄像装置和坐标单元，所述分布式光纤用于检测煤矿井道内电气设备的温度，所述坐标单元设置在监控摄像装置上；

所述监控模块用于对煤矿井道的电气温度进行监控，实时获取分布式光纤的检测数据，当检测到异常温度时，生成温度报警信号，并获取对应的异常区域，识别异常区域中的最高温度坐标，将对应的坐标在煤矿检测模型中进行定位，获取到对应的坐标区域，将对应区域的煤矿检测模型进行标记，根据坐标区域匹配对应的坐标单元，将最高温度坐标输入到坐标单元中，坐标单元根据接收到的坐标控制对应的监控摄像装置进行监控，获取对应的监控通道链接，将获取的监控通道链接和温度报警信号发送给管理人员。

进一步地，建模模块建立煤矿检测模型的方法包括：

获取煤矿井道建筑图和电气安装图，根据获取的煤矿井道建筑图建立煤矿井道的三维模型，根据电气安装图将电气部件绘制到煤矿井道的三维模型中，将当前的三维模型标记为煤矿模型；

在煤矿井道中布设分布式光纤，将布设的分布式光纤绘制到煤矿模型中，建立煤矿井道的空间坐标系，并将建立的空间坐标系映射到煤矿模型，设置校核点装置，并通过校核点装置对分布式光纤的数据采集点位进行校正，在煤矿井道内设置若干个监控摄像装置，在监控摄像装置上设置坐标单元，将监控摄像装置绘制在煤矿模型中的对应位置上；将当前的煤矿模型标记为煤矿检测模型。

进一步地，校核点装置包括加热部、定位单元和跟踪单元；跟踪单元用于根据输入进来的校正点进行跟踪具体的实地点位。

进一步地，通过校核点装置对分布式光纤的数据采集点位进行校正的方法包括：

将煤矿井道的空间坐标系输入到定位单元中，定位单元根据输入进来的空间坐标系定位校核点装置的坐标；获取分布式光纤布设图，识别分布式光纤布设图中的通道点，在相邻两个通道点之间任选N个点为插入点，其中N为正整数，获取插入点和通道点位于空间坐标系中的坐标，将获取的坐标点统一标记为校正点，并对校正点进行编号，将校正点输入到跟踪单元中，跟踪单元按照校正点编号进行追踪，直到工作人员到达对应的校正点；

工作人员启动加热部，将加热部靠近分布式光纤，获取分布式光纤传输的信号，标记当前信号坐标，校正完成后，进行下一个校正点的校正，直到完成所有的校正点校正。

进一步地，两个通道点之间相邻两个插入点之间的距离相等。

进一步地，坐标单元根据接收到的坐标控制对应的监控摄像装置进行监控的方法包括：

获取监控摄像装置的监控区域，将监控区域转化为坐标区域，将坐标区域标记在煤矿检测模型中的对应位置上，当坐标单元接收到输入进来的坐标时，根据接收到的坐标控制监控摄像装置对准对应的坐标进行监控。

进一步地，还包括瓦斯检测模块，瓦斯检测模块用于对煤矿井道内的瓦斯气体进行检测，所述瓦斯检测模块与服务器通信连接。

进一步地，瓦斯检测模块的工作方法包括：

获取煤矿井道内历史瓦斯气体含量巡检记录，根据获取的历史瓦斯气体含量巡检记录设置若干个检测点，在检测点位置安装瓦斯气体含量检测装置，并将瓦斯气体含量检测装置绘制到煤矿检测模型中，设置瓦斯气体含量警戒值，实时获取瓦斯气体含量的检测数据，并更新在煤矿检测模型中的对应位置上，建立瓦斯气体含量检测数据的曲线图，当获取的瓦斯气体含量检测数据达到瓦斯气体含量警戒值时，生成瓦斯报警信号，并将煤矿检测模型中的对应位置进行标记。

一种煤矿井道电气安全监控方法，包括：

步骤一：在煤矿井道中布设分布式光纤，安装监控摄像装置，并在监控摄像装置上设置坐标单元；

步骤二：建立煤矿检测模型；

步骤三：实时获取分布式光纤的检测数据，基于煤矿检测模型对煤矿井道进行电气安全监控；

步骤四：对煤矿井道内的瓦斯气体的检测。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过建立煤矿检测模型，使得后续的电气检测更加的直观，方便对异常数据的快速追踪；通过建立煤矿检测模型，使得后续的电气检测更加的直观，方便对异常数据的快速追踪；通过设置监控模块于对煤矿井道的电气温度进行监控，实现出现异常温度时，快速定位异常点，并进行相应的数据采集，方便管理人员的快速审查，解决煤矿井道内的电气安全监控问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，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为本发明原理框图；

图2为本发明校核点装置示例图。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明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。

如图1至图2所示，一种煤矿井道电气安全监控系统，包括建模模块、监控模块和服务器；

所述建模模块用于建立煤矿检测模型，具体方法包括：

获取煤矿井道建筑图和电气安装图，根据获取的煤矿井道建筑图建立煤矿井道的三维模型，可以根据现有的三维绘图软件进行绘制，根据电气安装图将电气部件绘制到煤矿井道的三维模型中，将当前的三维模型标记为煤矿模型；

在煤矿井道中布设分布式光纤，用于检测煤矿井道内电气设备的温度，可以安装在电缆隧道、电缆桥架和电缆中间，利用光纤的绝缘性和防爆性，对高压开关柜、变压器等电气设备温度的实时监测，通过分布式光纤进行测温还不产生电信号，更加适应煤矿井道的工作环境，并包括有对应配合的主机；将布设的分布式光纤绘制到煤矿模型中，建立煤矿井道的空间坐标系，并将建立的空间坐标系映射到煤矿模型，设置校核点装置，并通过校核点装置对分布式光纤的数据采集点位进行校正，在煤矿井道内设置若干个监控摄像装置，监控摄像装置使用是现有的可以进行煤矿井道监控的摄像装置；在监控摄像装置上设置坐标单元，坐标单元用于根据接收到的坐标控制对应的监控摄像装置对准对应的坐标进行监控，将监控摄像装置绘制在煤矿模型中的对应位置上；将当前的煤矿模型标记为煤矿检测模型。

通过建立煤矿检测模型，使得后续的电气检测更加的直观，方便对异常数据的快速追踪。

设置校核点装置，并通过校核点装置对分布式光纤的数据采集点位进行校正的方法包括：

如图2所示，校核点装置包括加热部、定位单元和跟踪单元；

加热部用于进行加热，发出热量，且所使用的加热部是不会影响煤矿井道内的安全的装置，定位单元用于定位校核点装置的位置，获取煤矿井道的空间坐标系，将获取的空间坐标系输入到定位单元中，定位单元根据输入进来的空间坐标系定位校核点装置的坐标；跟踪单元用于根据输入进来的校正点进行跟踪具体的实地点位；

图2所示的校核点装置仅仅是参照图，还可以根据需要设置其他形状的校核点装置，例如加设伸缩杆，适应煤矿井道的高度变化，形状是多种多样的，能够实现既定功能即可；

获取分布式光纤布设图，识别分布式光纤布设图中的通道点，分布式光纤布设图中的通道点是根据煤矿井道的拐点进行确定的，因为分布式光纤因为安装需要可能在煤矿井道的直行道内也有拐点，因此需要根据煤矿井道的拐点进行确定，在相邻两个通道点之间任选N个点为插入点，其中N为正整数，具体是根据两个通道点之间的距离进行确定的，两个通道点之间相邻两个插入点之间的距离相等，获取插入点和通道点位于空间坐标系中的坐标，将获取的坐标点统一标记为校正点，并对校正点进行编号，是按照煤矿井道行进顺序进行编号的，将校正点输入到跟踪单元中，跟踪单元按照校正点编号进行追踪，直到工作人员到达对应的校正点；

工作人员启动加热部，将加热部靠近分布式光纤，获取分布式光纤传输的信号，标记当前信号坐标，即获取的分布式光纤传输的信号对应的是当前校正点的坐标，校正完成后，进行下一个校正点的校正，直到完成所有的校正点校正。

通过设置校核点装置对分布式光纤进行校正，使得通过分布式光纤的检测数据可以快速定位到煤矿检测模型中的对应位置上，提高定位精度，方便后续坐标单元对监控摄像装置的精准控制，监控到需要的视频影像。

在一个实施例中，跟踪单元按照校正点编号进行追踪的方法可以是：获取煤矿模型，标记出校正点的位置，并通过定位单元获取当前位置，计算校正点的位置距离当前位置的所有路径长度，选择路径长度最短的作为行进路线，到达行进路线的岔路处时，进行语音提示行进方向，直到到达对应的校正点位置。

在一个实施例中，跟踪单元按照校正点编号进行追踪的方法还可以是：获取煤矿井道平面图，在煤矿井道平面图中标记校正点的位置，并通过定位单元实时获取当前位置，将煤矿井道平面图显示给工作人员，工作人员根据煤矿井道平面图自行前往。

所述监控模块用于对煤矿井道的电气温度进行监控，因为对于电气设备而言，在发生险情前，都会有一定的温度变化征兆，因此可以通过温度检测来进行电气安全监控；

具体方法包括：

实时获取分布式光纤的检测数据，当检测到异常温度时，异常温度是根据分布式光纤的检测原理获得的，例如当某个区域温度变化时，分布式光纤将会感应到，当达到规定的温度或温度变化速率时，视为异常温度，规定的温度或温度变化速率由专家组进行讨论设置，温度或温度变化速率是可以通过现有的分布式光纤检测到的；生成温度报警信号，并获取对应的异常区域，识别异常区域中的最高温度坐标，将对应的坐标在煤矿检测模型中进行定位，获取到对应的坐标区域，将对应区域的煤矿检测模型进行标记，便于管理人员快速了解预警位置，根据坐标区域匹配对应的坐标单元，将最高温度坐标输入到坐标单元中，坐标单元根据接收到的坐标控制对应的监控摄像装置进行监控，获取对应的监控通道链接，将获取的监控通道链接和温度报警信号发送给管理人员。

通过设置监控模块对煤矿井道的电气温度进行监控，实现出现异常温度时，快速定位异常点，并进行相应的数据采集，方便管理人员的快速审查，解决煤矿井道内的电气安全监控问题。

坐标单元根据接收到的坐标控制对应的监控摄像装置进行监控的方法包括：

获取监控摄像装置的监控区域，将监控区域转化为坐标区域，将坐标区域标记在煤矿检测模型中的对应位置上，当坐标单元接收到输入进来的坐标时，根据接收到的坐标控制监控摄像装置对准对应的坐标进行监控。

因为煤矿井道内存在很多的可燃易爆瓦斯气体，为了增加检测的精确性，可以进一步地加强对煤矿井道内的瓦斯气体的检测；设置瓦斯检测模块，瓦斯检测模块与服务器通信连接；瓦斯检测模块用于对煤矿井道内的瓦斯气体进行检测，具体方法包括：

获取煤矿井道内历史瓦斯气体含量巡检记录，根据获取的历史瓦斯气体含量巡检记录设置若干个检测点，在检测点位置安装瓦斯气体含量检测装置，瓦斯气体含量检测装置为现有的检测装置；并将瓦斯气体含量检测装置绘制到煤矿检测模型中，并设置瓦斯气体含量警戒值，瓦斯气体含量警戒值根据相关检测规范和安全要求进行设置的，实时获取瓦斯气体含量的检测数据，并实时更新在煤矿检测模型中的对应位置上，建立瓦斯气体含量检测数据的曲线图，当获取的瓦斯气体含量检测数据达到瓦斯气体含量警戒值时，生成瓦斯报警信号，并将煤矿检测模型中的对应位置进行标记。还可以通过曲线图大致确定瓦斯气体含量超标区域。

建立瓦斯气体含量检测数据的曲线图的方法包括：

建立曲线模型，曲线模型是基于CNN模型或DNN模型进行建立的，通过历史瓦斯气体含量巡检记录和对应设置的曲线图进行训练的，通过曲线模型绘制曲线图。

根据获取的历史瓦斯气体含量巡检记录设置若干个检测点的方法包括：

在一个实施例中，设置一个阈值，将历史瓦斯气体含量高于阈值的点标记为候选点，再根据候选点之间的距离进行社设置检测点。

在一个实施例中，直接由工作人员根据历史瓦斯气体含量巡检记录进行设置。

在一个实施例中，可以建立一个点位模型，点位模型是基于DNN网络或CNN网络进行建立的，通过点位模型对历史瓦斯气体含量巡检记录进行分析，设置检测点。

一种煤矿井道电气安全监控方法，应用于上述中任一项的一种煤矿井道电气安全监控系统，具体方法包括：

步骤一：在煤矿井道中布设分布式光纤，安装监控摄像装置，并在监控摄像装置上设置坐标单元；

步骤二：建立煤矿检测模型；

获取煤矿井道建筑图和电气安装图，根据获取的煤矿井道建筑图建立煤矿井道的三维模型，根据电气安装图将电气部件绘制到煤矿井道的三维模型中，将当前的三维模型标记为煤矿模型；将分布式光纤和监控摄像装置绘制到煤矿模型，设置校核点装置，并通过校核点装置对分布式光纤的数据采集点位进行校正；将当前的煤矿模型标记为煤矿检测模型；

步骤三：实时获取分布式光纤的检测数据，基于煤矿检测模型对煤矿井道进行电气安全监控；

当检测到异常温度时，生成温度报警信号，并获取对应的异常区域，识别异常区域中的最高温度坐标，将对应的坐标在煤矿检测模型中进行定位，获取到对应的坐标区域，将对应区域的煤矿检测模型进行标记，根据坐标区域匹配对应的坐标单元，将最高温度坐标输入到坐标单元中，坐标单元根据接收到的坐标控制对应的监控摄像装置进行监控，获取对应的监控通道链接，将获取的监控通道链接和温度报警信号发送给管理人员。

步骤四：对煤矿井道内的瓦斯气体的检测。

获取煤矿井道内历史瓦斯气体含量巡检记录，根据获取的历史瓦斯气体含量巡检记录设置若干个检测点，在检测点位置安装瓦斯气体含量检测装置，并将瓦斯气体含量检测装置绘制到煤矿检测模型中，并设置瓦斯气体含量警戒值，实时获取瓦斯气体含量的检测数据，并实时更新在煤矿检测模型中的对应位置上，建立瓦斯气体含量检测数据的曲线图，当获取的瓦斯气体含量检测数据达到瓦斯气体含量警戒值时，生成瓦斯报警信号，并将煤矿检测模型中的对应位置进行标记。还可以通过曲线图大致确定瓦斯气体含量超标区域。

本发明的工作原理：在煤矿井道中布设分布式光纤，安装监控摄像装置，并在监控摄像装置上设置坐标单元；获取煤矿井道建筑图和电气安装图，根据获取的煤矿井道建筑图建立煤矿井道的三维模型，根据电气安装图将电气部件绘制到煤矿井道的三维模型中，将当前的三维模型标记为煤矿模型；将分布式光纤和监控摄像装置绘制到煤矿模型，设置校核点装置，并通过校核点装置对分布式光纤的数据采集点位进行校正；将当前的煤矿模型标记为煤矿检测模型；实时获取分布式光纤的检测数据，基于煤矿检测模型对煤矿井道进行电气安全监控；当检测到异常温度时，生成温度报警信号，并获取对应的异常区域，识别异常区域中的最高温度坐标，将对应的坐标在煤矿检测模型中进行定位，获取到对应的坐标区域，将对应区域的煤矿检测模型进行标记，根据坐标区域匹配对应的坐标单元，将最高温度坐标输入到坐标单元中，坐标单元根据接收到的坐标控制对应的监控摄像装置进行监控，获取对应的监控通道链接，将获取的监控通道链接和温度报警信号发送给管理人员。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方法而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方法进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方法的精神和范围。

Claims (8)

1.一种煤矿井道电气安全监控系统，其特征在于，包括建模模块、监控模块和服务器；

所述建模模块用于建立煤矿检测模型，煤矿检测模型内包括分布式光纤、监控摄像装置和坐标单元，所述分布式光纤用于检测煤矿井道内电气设备的温度，所述坐标单元设置在监控摄像装置上；

所述监控模块用于对煤矿井道的电气温度进行监控，实时获取分布式光纤的检测数据，当检测到异常温度时，生成温度报警信号，并获取对应的异常区域，识别异常区域中的最高温度坐标，将对应的坐标在煤矿检测模型中进行定位，获取到对应的坐标区域，将对应区域的煤矿检测模型进行标记，根据坐标区域匹配对应的坐标单元，将最高温度坐标输入到坐标单元中，坐标单元根据接收到的坐标控制对应的监控摄像装置进行监控，获取对应的监控通道链接，将获取的监控通道链接和温度报警信号发送给管理人员；

建模模块建立煤矿检测模型的方法包括：

获取煤矿井道建筑图和电气安装图，根据获取的煤矿井道建筑图建立煤矿井道的三维模型，根据电气安装图将电气部件绘制到煤矿井道的三维模型中，将当前的三维模型标记为煤矿模型；

在煤矿井道中布设分布式光纤，将布设的分布式光纤绘制到煤矿模型中，建立煤矿井道的空间坐标系，并将建立的空间坐标系映射到煤矿模型，设置校核点装置，并通过校核点装置对分布式光纤的数据采集点位进行校正，在煤矿井道内设置若干个监控摄像装置，在监控摄像装置上设置坐标单元，将监控摄像装置绘制在煤矿模型中的对应位置上；将当前的煤矿模型标记为煤矿检测模型。

2.根据权利要求1所述的一种煤矿井道电气安全监控系统，其特征在于，校核点装置包括加热部、定位单元和跟踪单元；跟踪单元用于根据输入进来的校正点进行跟踪具体的实地点位。

3.根据权利要求2所述的一种煤矿井道电气安全监控系统，其特征在于，通过校核点装置对分布式光纤的数据采集点位进行校正的方法包括：

将煤矿井道的空间坐标系输入到定位单元中，定位单元根据输入进来的空间坐标系定位校核点装置的坐标；获取分布式光纤布设图，识别分布式光纤布设图中的通道点，在相邻两个通道点之间任选N个点为插入点，其中N为正整数，获取插入点和通道点位于空间坐标系中的坐标，将获取的坐标点统一标记为校正点，并对校正点进行编号，将校正点输入到跟踪单元中，跟踪单元按照校正点编号进行追踪，直到工作人员到达对应的校正点；

工作人员启动加热部，将加热部靠近分布式光纤，获取分布式光纤传输的信号，标记当前信号坐标，校正完成后，进行下一个校正点的校正，直到完成所有的校正点校正。

4.根据权利要求3所述的一种煤矿井道电气安全监控系统，其特征在于，两个通道点之间相邻两个插入点之间的距离相等。

5.根据权利要求1所述的一种煤矿井道电气安全监控系统，其特征在于，坐标单元根据接收到的坐标控制对应的监控摄像装置进行监控的方法包括：

获取监控摄像装置的监控区域，将监控区域转化为坐标区域，将坐标区域标记在煤矿检测模型中的对应位置上，当坐标单元接收到输入进来的坐标时，根据接收到的坐标控制监控摄像装置对准对应的坐标进行监控。

6.根据权利要求1所述的一种煤矿井道电气安全监控系统，其特征在于，还包括瓦斯检测模块，瓦斯检测模块用于对煤矿井道内的瓦斯气体进行检测，所述瓦斯检测模块与服务器通信连接。

7.根据权利要求6所述的一种煤矿井道电气安全监控系统，其特征在于，瓦斯检测模块的工作方法包括：

获取煤矿井道内历史瓦斯气体含量巡检记录，根据获取的历史瓦斯气体含量巡检记录设置若干个检测点，在检测点位置安装瓦斯气体含量检测装置，并将瓦斯气体含量检测装置绘制到煤矿检测模型中，设置瓦斯气体含量警戒值，实时获取瓦斯气体含量的检测数据，并更新在煤矿检测模型中的对应位置上，建立瓦斯气体含量检测数据的曲线图，当获取的瓦斯气体含量检测数据达到瓦斯气体含量警戒值时，生成瓦斯报警信号，并将煤矿检测模型中的对应位置进行标记。

8.一种煤矿井道电气安全监控方法，其特征在于，应用于权利要求1至7中任一项所述的一种煤矿井道电气安全监控系统，包括：

步骤一：在煤矿井道中布设分布式光纤，安装监控摄像装置，并在监控摄像装置上设置坐标单元；

步骤二：建立煤矿检测模型；

步骤三：实时获取分布式光纤的检测数据，基于煤矿检测模型对煤矿井道进行电气安全监控；

步骤四：对煤矿井道内的瓦斯气体的检测。