CN205899722U - 一种用于露天矿山开采的电子围栏系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种用于露天矿山开采的电子围栏系统，包括矿山控制中心、差分GNSS基准站和露天矿山开采电子围栏可视化终端，三者两两之间分别通过光纤、无线网桥或无线通信方式进行连接；矿山控制中心包括矿权边界数据服务器、越界行为探测服务器、越界开采历史轨迹服务器以及差分数据服务器。应用本实用新型的技术方案，效果如下：整体结构精简；通过越界行为探测服务器、越界开采历史轨迹服务器、越界开采提醒部件等部件的结合，可实现对越界行为、历史轨迹等查询，且通过图形和语音的方式进行报警提醒，尽可能降低越界开采的概率，减少矿权纠纷；此种方式不会对采矿设备或采矿设备的操作人员造成任何损害，安全性能高。

Description

一种用于露天矿山开采的电子围栏系统

技术领域

本实用新型涉及矿山开采技术领域，具体涉及一种用于露天矿山开采的电子围栏系统。

背景技术

在露天矿山开采过程中极容易出现越界开采的事故，由于矿权边界线在采矿之前就已经划分好，如果越界开采，则会导致矿权纠纷。

现有技术中防止越界发生所采取的措施有两种：

第一种：通过人工测量边界线，再拉桩设置标示线，通过现场作业人员判断是否越界。针对采矿作业具体是：通过矿山测量队先对采矿边界进行测量，拉桩设置好采矿区域红线，现场采矿作业人员根据人工标记来识别采矿边界。

第二种：采用高压脉冲形成屏障，对越界或入侵物体能够有效探测报警，并形成电击威慑。

上述两种方式的缺陷是：

1、人工设置的采矿边界红线往往因采矿的土方作业或者遇到大雨等天气而变得无法辨识，从而丧失防止越界开采的功能。

2、采用高压脉冲方式的电子围栏不适合于露天矿山开采，原因如下：首先，露天矿山开采即使发生越界行为也不应以高压脉冲的方式对越界的采矿机械设备采取措施，更不应对采矿设备的操作人员造成伤害；其次，这种方式仍然需要矿山测量队先测量标记好采矿边界红线，然后再设置电子围栏；最后，这种方式造价太高。这种方式中越界信号的传输是通过信号线缆传输到控制室，传输距离十分有限，无法适用于露天矿山开采过程中距离矿山生产控制中心长达几十公里的控制距离的要求。

3、以上两种模式都无法对采矿行为进行远程实时监控，在矿山生产控制中心无法对越界开采行为提供及时干预，同时由于根本没有存储历史开采轨迹数据，在事故发生后无法追溯原因寻找证据。

4、以上两种模式在实际应用过程中，如果要开采新的采场，则需要矿山测量队重新对新的采场进行测量确定采矿红线，然后人工再设置好边界桩。这种方式极大地影响露天矿山的开采效率。

综上所述，急需一种结构精简、安全性能高、功能齐全且适用于露天矿山开采的电子围栏系统具有重要的意义。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种结构精简、安全性能高、功能齐全且适用于露天矿山开采的电子围栏系统，具体技术方案如下：

一种用于露天矿山开采的电子围栏系统，包括矿山控制中心以及分别与所述矿山控制中心连接的差分GNSS基准站和露天矿山开采电子围栏可视化终端，所述露天矿山开采电子围栏可视化终端安装在采矿设备上；

所述矿山控制中心包括矿权边界数据服务器、越界行为探测服务器、越界开采历史轨迹服务器以及差分数据服务器，所述矿权边界数据服务器用于存储和更新采矿边界数据，并对外提供采矿边界数据的查询服务；所述越界行为探测服务器用于对越界行为进行探测，其包括将采矿设备的当前位置坐标与矿区的边界坐标群进行比对的比对部件；所述越界开采历史轨迹服务器用于对接收到的采矿设备的位置历史轨迹数据和越界开采记录进行存储，并对外提供历史查询服务；所述差分数据服务器用于接收来自所述差分GNSS基准站的GNSS差分数据，并作为中转站，将该数据转发给所述露天矿山开采电子围栏可视化终端；

所述露天矿山开采电子围栏可视化终端包括越界开采提醒部件以及分别与所述差分GNSS基准站和所述差分数据服务器连接的GNSS定位部件；

所述差分GNSS基准站与所述矿山控制中心之间、所述矿山控制中心与所述露天矿山开采电子围栏可视化终端之间以及所述露天矿山开采电子围栏可视化终端与所述差分GNSS基准站之间均通过光纤、无线网桥或无线通信方式进行连接。

以上技术方案中优选的，所述矿权边界数据服务器、越界行为探测服务器、越界开采历史轨迹服务器以及差分数据服务器为集成化一体结构。

为了达到更好的技术效果，还包括通信基站，所述矿山控制中心、差分GNSS基准站以及露天矿山开采电子围栏可视化终端均与所述通信基站连接。

以上技术方案中优选的，所述越界开采提醒部件包括用于图形化显示采矿边界和采矿设备当前位置坐标的显示屏、通过语音提醒形式或指示灯闪烁形式向采矿设备上的操作人员进行报警的报警器以及用于切断采矿设备工作电源的开关。

以上技术方案中优选的，所述GNSS定位部件为采用RTK技术实现定位的部件。

为了达到更好的技术效果，还包括至少一台设置在采矿设备上且与所述越界开采历史轨迹服务器连接的180度的广角摄像头，所述广角摄像头用于拍摄反应采矿设备与当前采矿点周围环境的位置关系的图像。

应用本实用新型的技术方案，具有以下有益效果：

(1)本实用新型的用于露天矿山开采的电子围栏系统包括矿山控制中心、差分GNSS基准站和露天矿山开采电子围栏可视化终端，矿山控制中心包括矿权边界数据服务器、越界行为探测服务器、越界开采历史轨迹服务器以及差分数据服务器，且矿山控制中心、差分GNSS基准站和露天矿山开采电子围栏可视化终端三者两两之间分别通过光纤、无线网桥或无线通信方式进行连接。本实用新型整体结构精简；通过差分GNSS基站提供的高精度GNSS定位服务获得采矿设备的实时位置信息，通过越界行为探测服务器进行越界判断，同时在越界开采历史轨迹服务器中对越界行为、历史轨迹等进行存储形成可追溯的判断证据，通过越界开采提醒部件现场通过图形和语音的方式进行提醒，尽可能降低越界开采的概率，减少矿权纠纷；此种方式不会对采矿设备或采矿设备的操作人员造成任何损害，安全性能高；通过光纤、无线网桥或无线通信方式进行数据、信号等传送，能实现对露天矿山采矿的远程实时监控(大的矿区和小的矿区均适用)，实用性强。

(2)本实用新型中所述矿权边界数据服务器、越界行为探测服务器、越界开采历史轨迹服务器以及差分数据服务器为集成化一体结构。整体结构占地面积小，且便于运输，实用性强。

(3)本实用新型中还设有通信基站，矿山控制中心、差分GNSS基准站以及露天矿山开采电子围栏可视化终端均与所述通信基站连接，大大提高数据、信号等传送速率和准确度。

(4)本实用新型中越界开采提醒部件包括显示屏、报警器和开关，显示屏用于图形化显示采矿边界和采矿设备当前位置坐标，报警器通过语音提醒形式或指示灯闪烁形式向采矿设备上的操作人员进行报警，开关及时切断采矿设备工作电源。通过显示屏，操作人员可及时查看采矿设备的位置以及判断采矿设备和矿区边界的位置关系；报警器在采矿设备越界的情况下及时进行报警(报警最好是同时采用语音报警和指示灯报警)；而开关的作用尤为重要，主要是在报警器坏掉或者未及时获知报警器的信息(采矿时，机器操作声音非常大，有可能掩盖了报警器的声音)的情况下确保操作人员能够及时发现越界行为(为了区分采矿设备因故障停止工作，操作人员在采矿设备停止工作时，第一时间是通过显示屏核实当前是否处于越界状态，如果是越界，重新开启采矿设备即可；若不是，可能是设备故障，则需下车检修)。

(5)本实用新型中GNSS定位部件为采用RTK技术实现定位的部件，提供高精度的RTK定位服务。

(6)本实用新型中还包括至少一台180度的广角摄像头，广角摄像头用于拍摄反应采矿设备与当前采矿点周围环境的位置关系的图像，便于后续查询时结合越界记录和越界图片进行查实，大大提高可信度。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本实用新型还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本实用新型作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是实施例1的用于露天矿山开采的电子围栏系统的结构示意图；

其中，1、矿山控制中心，1.1、矿权边界数据服务器，1.2、越界行为探测服务器，1.3、越界开采历史轨迹服务器，1.4、差分数据服务器，2、差分GNSS基准站，2.1、差分GNSS部件，2.2、网络通信部件，3、露天矿山开采电子围栏可视化终端，3.1、越界开采提醒部件，3.11、显示屏，3.12、报警器，3.13、开关，3.2、GNSS定位部件，3.3、无线通信部件，4、通信基站，5、广角摄像头。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

实施例1：

参见图1，一种用于露天矿山开采的电子围栏系统，包括矿山控制中心1、分别与所述矿山控制中心1连接的差分GNSS基准站2和露天矿山开采电子围栏可视化终端3、通信基站4以及广角摄像头5，所述露天矿山开采电子围栏可视化终端3和广角摄像头5均安装在采矿设备上，所述广角摄像头5为180°广角的摄像头，其数量可以是1台，也可以是多台，根据实际情况选择，广角摄像头的作用是用于拍摄反应采矿设备与当前采矿点周围环境的位置关系的图像，便于后续进行比对。所述矿山控制中心1、差分GNSS基准站2以及露天矿山开采电子围栏可视化终端3均与所述通信基站4连接，实现快速、高质量的通信。

所述矿山控制中心1包括矿权边界数据服务器1.1、越界行为探测服务器1.2、越界开采历史轨迹服务器1.3以及差分数据服务器1.4(所述矿权边界数据服务器、越界行为探测服务器、越界开采历史轨迹服务器以及差分数据服务器可以采用集成化一体结构，即将四台服务器集成在一台服务器上)，所述矿权边界数据服务器1.1用于存储和更新采矿边界数据，并对外提供采矿边界数据的查询服务；所述越界行为探测服务器1.2用于对越界行为进行探测，其包括将采矿设备的当前位置坐标和矿区的边界坐标群进行比对的比对部件1.21；所述越界开采历史轨迹服务器1.3用于对接收到的采矿设备的位置历史轨迹数据和越界开采记录进行存储，并对外提供历史查询服务；所述差分数据服务器1.4用于接收来自所述差分GNSS基准站2的GNSS差分数据，并作为中转站，将该数据转发给所述露天矿山开采电子围栏可视化终端3。

所述露天矿山开采电子围栏可视化终端3包括越界开采提醒部件3.1、GNSS定位部件3.2以及将所述越界开采提醒部件3.1和GNSS定位部件3.2分别与所述差分GNSS基准站2和所述差分数据服务器1.4连接的无线通信部件3.3(此处采用3G无线通信模块，也可以采用现有技术中能实现通信的其他模块)，所述GNSS定位部件3.2为采用RTK技术实现定位的部件。所述越界开采提醒部件3.1包括用于图形化显示采矿边界和采矿设备当前位置坐标的显示屏3.11、通过语音提醒形式或指示灯闪烁形式向采矿设备上的操作人员进行报警的报警器3.12以及用于切断采矿设备工作电源的开关3.13。

所述差分GNSS基准站2包括差分GNSSS部件2.1和网络通信部件2.2，所述差分GNSSS部件2.1为采矿设备提供GNSS差分数据服务，差分数据用于改正采矿设备上安装的GNSS定位装置的位置数据，以提供高精度的GNSS定位服务；所述网络通信部件2.2为所述差分GNSSS部件2.1提供数据通信功能，将所述差分GNSSS部件2.1的差分数据传输到矿山生产控制中心的差分数据服务器1.4上。

所述差分GNSS基准站2与所述矿山控制中心1之间、所述矿山控制中心1与所述露天矿山开采电子围栏可视化终端3之间以及所述露天矿山开采电子围栏可视化终端3与所述差分GNSS基准站2之间还可以通过光纤、无线网桥等方式进行连接，根据不同的需求进行选择。

应用本实用新型的用于露天矿山开采的电子围栏系统，详情如下：

1、安装好设备，具体是：安装好矿山控制中心1中矿权边界数据服务器1.1、越界行为探测服务器1.2、越界开采历史轨迹服务器1.3和差分数据服务器1.4四台服务器；安装好差分GNSS基准站2；在矿区合适位置安装好通信基站4(一般采用矿区位于中心且最高位置为最佳位置)；在采矿设备上安装好露天矿山开采电子围栏可视化终端3和广角摄像头5；

2、在矿权边界数据服务器1.1内部存储好采矿边界数据(此处是采矿边界的位置坐标)，若矿区边界有变动，仅需在矿权边界数据服务器1.1内部改动矿区边界的相应数据即可；

3、启动采矿设备进行采矿，越界开采提醒部件3.1中的显示屏3.11显示采矿设备和矿区的画面，同时将采矿设备的当前位置坐标存储到越界开采历史轨迹服务器1.3中(发送采矿设备当前位置坐标的时间间隔可以根据实际情况进行设定，如5秒、10秒等)；GNSS定位部件3.2实时发送采矿设备的实时位置坐标给越界行为探测服务器1.2，越界行为探测服务器1.2中的对比部件将采矿设备的当前位置坐标和矿区的边界坐标群进行比对，当越界行为探测服务器1.2判断没有越界时，采矿设备继续工作；当越界行为探测服务器1.2判断越界时，同时进行以下动作:a、越界开采提醒部件3.1中的开关3.13立即关闭采矿设备的工作电源，使得采矿设备停止工作；b、同时越界开采提醒部件3.1中的报警器3.12通过语音提醒和指示灯闪烁进行报警；c、同时向越界开采历史轨迹服务器1.3中存储一条越界开采记录；d、广角摄像头5拍摄采矿设备和矿区环境的位置关系图片，发送给越界开采历史轨迹服务器1.3进行保存。

越界行为探测服务器1.2中的对比部件将采矿设备的当前位置坐标和矿区的边界坐标群进行比对的具体方式是：根据所提供的采矿设备当前的位置坐标，检索矿权边界数据服务器1.1中的矿权边界数据，按照点(采矿设备的当前位置坐标)是否在多边形(矿区边界围成的多边形)内部的通用算法(此处算法为现有技术)进行空间分析和计算，得出是否越界开采的结论。

操作人员在接收到报警和或采矿设备停止工作时，应当第一时间查看越界开采提醒部件3.1中的显示屏3.11，核实采矿设备和矿区(主要指矿区的边界)的位置关系情况，再进行下一步动作。

所述矿权边界数据服务器1.1和所述越界开采历史轨迹服务器1.3分别保留有对外提供采矿边界数据和提供历史查询服务的功能。

应用本实用新型的技术，能够在不设置采场边界桩的情况下实现实时越界开采报警，解决了因采场环境恶劣采矿装备操作员无法发现边界桩而导致频繁越界开采的问题；能够在矿山生产控制中心对露天矿山开采的历史轨迹进行实时监控和存储，能够追溯越界开采行为发生前的采矿历史轨迹，作为追溯判断操作员越界开采的证据；能够在服务器端远程更新采矿边界数据，当开采到新的采场时，只需要在服务器端重新更新采场边界数据，一次性解决了伴随开采过程不断变化的越界开采问题。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种用于露天矿山开采的电子围栏系统，其特征在于，包括矿山控制中心(1)以及分别与所述矿山控制中心(1)连接的差分GNSS基准站(2)和露天矿山开采电子围栏可视化终端(3)，所述露天矿山开采电子围栏可视化终端(3)安装在采矿设备上；

所述矿山控制中心(1)包括矿权边界数据服务器(1.1)、越界行为探测服务器(1.2)、越界开采历史轨迹服务器(1.3)以及差分数据服务器(1.4)，所述矿权边界数据服务器(1.1)用于存储和更新采矿边界数据，并对外提供采矿边界数据的查询服务；所述越界行为探测服务器(1.2)用于对越界行为进行探测，其包括将采矿设备的当前位置坐标与矿区的边界坐标群进行比对的比对部件；所述越界开采历史轨迹服务器(1.3)用于对接收到的采矿设备的位置历史轨迹数据和越界开采记录进行存储，并对外提供历史查询服务；所述差分数据服务器(1.4)用于接收来自所述差分GNSS基准站(2)的GNSS差分数据，并作为中转站，将该数据转发给所述露天矿山开采电子围栏可视化终端(3)；

所述露天矿山开采电子围栏可视化终端(3)包括越界开采提醒部件(3.1)以及分别与所述差分GNSS基准站(2)和所述差分数据服务器(1.4)连接的GNSS定位部件(3.2)；

所述差分GNSS基准站(2)与所述矿山控制中心(1)之间、所述矿山控制中心(1)与所述露天矿山开采电子围栏可视化终端(3)之间以及所述露天矿山开采电子围栏可视化终端(3)与所述差分GNSS基准站(2)之间均通过光纤、无线网桥或无线通信方式进行连接。

2.根据权利要求1所述的用于露天矿山开采的电子围栏系统，其特征在于，所述矿权边界数据服务器(1.1)、越界行为探测服务器(1.2)、越界开采历史轨迹服务器(1.3)以及差分数据服务器(1.4)为集成化一体结构。

3.根据权利要求1-2任意一项所述的用于露天矿山开采的电子围栏系统，其特征在于，还包括通信基站(4)，所述矿山控制中心(1)、差分GNSS基准站(2)以及露天矿山开采电子围栏可视化终端(3)均与所述通信基站(4)连接。

4.根据权利要求3所述的用于露天矿山开采的电子围栏系统，其特征在于，所述越界开采提醒部件(3.1)包括用于图形化显示采矿边界和采矿设备当前位置坐标的显示屏(3.11)、通过语音提醒形式或指示灯闪烁形式向采矿设备上的操作人员进行报警的报警器(3.12)以及用于切断采矿设备工作电源的开关(3.13)。

5.根据权利要求4所述的用于露天矿山开采的电子围栏系统，其特征在于，所述GNSS定位部件(3.2)为采用RTK技术实现定位的部件。

6.根据权利要求3所述的用于露天矿山开采的电子围栏系统，其特征在于，还包括至少一台设置在采矿设备上且与所述越界开采历史轨迹服务器(1.3)连接的180度的广角摄像头(5)，所述广角摄像头(5)用于拍摄反应采矿设备与当前采矿点周围环境的位置关系的图像。