CN206694074U - 一种无线智能矿井安全综合监控系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种无线智能矿井安全综合监控系统，包括环境监测系统、应急管道系统、视频监控系统、通信系统，所述环境监测系统、应急管道系统、视频监控系统、通信系统通过ZigBee协议与井下无线基站进行无线通信，该井下无线基站通过总线与监控中心服务器连接通信，以进行信息管理。本实用新型可实现矿井内环境监测、设备控制、通信且能够准确、自动快速的进行应急通风，从而大大提高矿井下安全监测及突发情况下的安全保障能力。

Description

一种无线智能矿井安全综合监控系统

技术领域

本实用新型涉及矿井监控领域，尤其涉及一种无线智能矿井安全综合监控系统。

背景技术

现有的矿井监控系统的监控及应急通风系统功能不完善，突发事件产生后，应急通风系统需要人为启动，从而造成启动缓慢，使应急通风系统的功能减弱甚至失去作用，且无法准确定位至事故地点，只能盲目进行应急通风，不仅增加应急通风的成本，而且效果不佳，容易导致空气不流通，井下氧气含量不足，被困人员无法正常呼吸，由于无法准确定位事故地点，从而增加了应急救援工作的难度，同时也无法给被困人员提供水及食物等物资。所以一旦发生突发事件，死亡率极高。

因此有必要设计一种无线智能矿井安全综合监控系统，以克服上述问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术之缺陷，提供了一种能够实现矿井内环境监测、设备控制、通信且能够准确、自动快速的进行应急通风的无线智能矿井安全综合监控系统。

本实用新型是这样实现的：

本实用新型提供一种无线智能矿井安全综合监控系统，包括环境监测系统、应急管道系统、视频监控系统、通信系统，所述环境监测系统、应急管道系统、视频监控系统、通信系统通过ZigBee协议与井下无线基站进行无线通信，该井下无线基站通过总线与监控中心服务器连接通信，以进行信息管理。

进一步地，所述环境监测系统包括二氧化碳传感器、氧气传感器及温湿度传感器，二氧化碳传感器、氧气传感器及温湿度传感器上分别安装有无线模块，将监测到的数据通过井下无线基站经总线传送至监控中心服务器。

所述视频监控系统包括网络摄像机，所述网络摄像机与井下无线基站进行无线通信，将井下视频信息传输至监控中心服务器。

进一步地，所述通信系统包括通信设备，所述通信设备与井下无线基站相连接，从而实现井上与井下，井下与井下的时时对讲通信。

进一步地，所述应急管道系统包括设置在矿井内的应急管道，该应急管道在矿井内构成一回路，应急管道的进风口端延伸至井上并依次与风机和氧气泵相连接。

进一步地，所述应急管道均布设有开口，且每个开口上设有将开口堵住的活动板，该活动板的一端与应急管道可转动连接，其另一端设有一磁铁，并在应急管道上也设有一磁铁，两磁铁相对应，其中一磁铁为电磁铁，另一磁铁为永磁铁；所述电磁铁与井下无线基站进行无线通信；在所述两相邻活动板之间的应急管道外壁上设有监测人员移动的红外阵列传感器，该红外阵列传感器与无线基站进行无线通信

进一步地，在相对的应急管道间通过连接管连通。

进一步地，所述活动板上设有应急灯，该应急灯与无线基站进行无线通信。

进一步地，所述应急管道系统还包括有挡板，该挡板包括一圆盘，该圆盘上均布设有圆孔并固接有手柄，该圆盘的直径与应急管道的内经相配合，该挡板可插入应急管道的开口中，并在应急管道开口相对的内壁上设有安装挡板的挡块。

本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型提供的无线智能矿井安全综合监控系统实现了对矿井内环境进行实时监测，并将监测数据传输到监控中心服务器进行记录、监控与预警，当发生事故时，可自动对相应的应急设备进行控制使其执行相应的操作，确保安全生产。同时，应急管道系统在在突发情况下执行相应动作，提供应急保障措施，当发生突发情况使通风系统失去作用或是作用减弱时，气体传感器将监测到的信息传输到监控中心服务器，监控中心服务器控制应急管道系统开启，输氧泵打开，应急灯打开，各个区域的红外阵列传感器开始感应井下人员并把信息传输给监控中心服务器，监控中心服务器处理信息，并将控制信号传到井下应急管道的电磁铁，一旦监测到井下人员，电磁铁断电，并打开相应区域的活动板，开始传输氧气，当需要传送水及食物时，只需要井下人员将挡板插入开口中，井上人员将水和食物通过应急管道传送至井下人员处。监控系统与应急管道系统相结合，大大提高矿井下安全监测及突发情况下的安全保障能力。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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它的附图。

图1为本实用新型的无线智能矿井安全综合监控系统的结构示意图；

图2为本实用新型的应急管道系统结构示意图；

图3为本实用新型的应急管道结构示意图；

图4为本实用新型图3的A-A剖视图；

图5为本实用新型的挡板的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1至图5，本实用新型实施例提供一种如图所示，本实用新型包括环境监测系统、应急管道系统、视频监控系统、通信系统，所述环境监测系统、应急管道系统、视频监控系统、通信系统通过ZigBee协议与井下无线基站进行无线通信，该井下无线基站通过总线与监控中心服务器连接通信，以进行信息管理。

如图1至图5，所述环境监测系统包括二氧化碳传感器2、氧气传感器3及温湿度传感器4，二氧化碳传感器2、氧气传感器3及温湿度传感器4上分别设有无线模块，将监测到的数据通过井下无线基站1经总线传送至监控中心服务器5。对于本领域技术人员来说，二氧化碳传感器2、氧气传感器3及温湿度传感器，这些传感器都属于现有的技术，都是都是自带无线模块，包括：传感器信号至信号放大至滤波至A/D至无线收发。同时，该现有的无线模块都同时具有收发功能，能自行采集信号，通过传感器上的无线模块进行信息传输。上述传感器采用的是数字传感器，采集信号可以直接通过有线方式传输给无线模块。无线传输是通过无线模块实现的，其包括无线通信的芯片和天线等相关器件。无线模块则可以将传感器采集的信号通过天线发送给接收端，从而实现采集。

如图1至图5，所述视频监控系统包括网络摄像机6，该网络摄像机6与井下无线基站1进行无线通信，将井下视频信息传输至监控中心服务器5，可随时看到井下的具体情况。

如图1至图5，所述通信系统包括通信设备，该通信设备7与井下无线基站1相连接，从而实现井上与井下，井下与井下的时时对讲通信。该通信设备可以为对讲机。

如图1至图5，所述应急管道系统包括设置在矿井内的应急管道11，该应急管道在矿井内构成一回路，应急管道11设计为镶嵌在离巷道地面15cm高的两侧井壁，从其中一面井壁顺着井下的方向安装，并从另一面井壁绕回来，同时可以根据需要嵌入地面铺设连接管12将在两侧相对的应急管道间相连通，从而使应急管道的路径增多。应急管道11的进风口端延伸至井上并依次与风机13和氧气泵14相连接，该风机13和氧气泵14分别设有无线通信模块，并与井上无线基站1进行无线通信，该井上无线基站1通过总线与监控中心服务器5连接通信。具体的，风机13和氧气泵14均设置有对应的电源，在电源和风机13之间放入无线通信模块；在电源和氧气泵14之间放入无线通信模块。上述无线通信模块均属于现有的通信模块。无线通信模块包括无线通信的芯片和天线等相关器件。无线通信模块可以将信号通过天线发送给电机控制信号接收端，从而实现对风机及氧气泵的控制。通过控制无线通信模块，可以实现电源的开合控制，就可以间接实现对风机及氧气泵的控制。

如图1至图5，该应急管道11上每250㎝设有一开口，该开口的弧长为应急管道周长的1/3，长尾30厘米，且每个开口上均设有将开口堵住的活动板15，该活动板15的一端与应急管道外壁通过转动轴连接，使活动板可以在应急管道外壁上实现转动打开，活动板15另一端设有一磁铁16，并在应急管道上设有一磁铁17，两磁铁相对应，其中磁铁17为电磁铁，磁铁16为永磁铁；所述电磁铁与井下无线基站1进行无线通信。具体地，在电磁铁上安装有无线收发模块，此无线收发模块属于现有的无线模块，通过控制电流的通断来给电磁铁传递信号，实现无线通信。电磁铁需要电源才能工作，所述电磁铁连接至一电源，在电磁铁和电源之间加入无线收发模块，通过控制电源的通断，就可以实现对电磁铁的控制，无线收发模块包括无线通信的芯片和收发天线等器件。上位机通过天线发射控制信号，无线收发模块通过天线接收到信号，就可以控制电源通断，从而实现对电磁铁的控制。

如图1至图5，在两相邻活动板之间的应急管道外壁上设有监测人员移动的红外阵列传感器18，该红外阵列传感器18与无线基站1进行无线通信。所述活动板外侧设有应急灯19，该应急灯19与无线基站1进行无线通信。

所述应急管道系统还包括有挡板，该挡板包括一圆盘，该圆盘上均布设有圆孔21并固接有手柄，该圆盘的直径与应急管道的内经相配合，该挡板可插入应急管道的开口中，并在应急管道开口相对的内壁上设有安装挡板的挡块22。每一个活动板上设有一个挡板，该挡板在一般情况下悬挂在活动板周围的巷道墙壁上。

总线用于延长无线基站1与监控中心服务器5的通信距离。优选地，所述总线为CAN总线通信装置。可选择地，所述总线可以是能够延长通信距离的其它类型的总线通信装置。CAN总线通信装置可通过设置于矿井外的CAN 通信接口连接到监控中心服务器，以与监控中心服务器进行有线通信。

监控中心服务器收集到各个传感器采集的信息，通过天线接收到无线发送过来的信号，从而实现对最前沿信息的采集，采集信息后，会对信息做相应的整理，查看是否在设定范围内，如果不在设定范围内，需要采取什么进一步的措施，例如如果氧气含量过低，就通过天线将控制风机和氧气泵的控制信号发射出去，风机和氧气泵端的无线模块通过天线接收到信号，就会执行接通电源的相关动作，风机和氧气泵就会开始工作。电磁铁端的无线模块通过天线接收到信号，就会通电，电磁铁开始工作，执行相关设定动作。

本实用新型包括串行连接的多个无线通信基站1、与所述多个无线基站1中的第一无线基站连接的总线通信装置以及与所述多个无线基站中的第二无线基站连接的传感器或控制器或网络摄像仪。第一无线基站指的是多个无线基站中的与总线通信装置连接的无线基站，而第二无线基站指的是多个无线通信基站中的连接到传感器或控制器或网络摄像仪的任意一个无线基站。如本领域技术人员所理解的，所述第一无线基站和第二无线基站可以分别是多个无线基站，而且第一无线基站与第二无线基站可以是相同的无线基站。 由于每一个无线基站的无线通信范围有限，因此在矿井中设置无线通信基站时，可适当的调整设置无线基站的位置。

无线基站由以下几个部分组成：基站主处理器、基站ZigBee无线模块、左侧CAN总线接口、右侧CAN总线接口和电源转换模块，所述基站主处理器与基站ZigBee无线模块之间通过标准232 总线进行连接，与左侧CAN总线接口、右侧CAN总线接口通过标准 SPI总线进行连接。基站ZigBee无线模块通过进行ZigBee协议数据包的收发与传感器或控制器或网络摄像仪之间实现数据通信。

本实用新型实现了对矿井内环境进行实时监测，并将监测数据传输到监控中心服务器进行记录、监控与预警，当发生事故时，可自动对相应的应急设备进行控制使其执行相应的操作，确保安全生产。例如发生事故时，通风系统失去作用或是作用减弱时，二氧化碳传感器、氧气传感器等将监测到的数据传输至监控中心服务器，监控中心服务器发出警报并控制应急管道系统开启，从而使输氧泵打开，应急灯打开，此时，各个区域的红外阵列传感器开始感应井下人员并把信息传输给监控中心服务器，监控中心服务器处理信息，并将控制信号传到井下应急管道的电磁铁，一旦监测到井下人员，该区域内活动板上的电磁铁断电，从而打开相应区域的活动板，开始输送氧气，同时可以定位出事地点，实现快速、准确救援，当救援有困难无法短时间内将井下人员救出时，需要及时传送水及食物，这时，只需要井下人员将活动板附近的挡板插入开口中，井上人员将水和食物通过应急管道传送至井下人员处即可。监控系统与应急管道系统相结合，大大提高矿井下安全监测及突发情况下的安全保障能力。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，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 (9)

1.一种无线智能矿井安全综合监控系统，其特征在于：包括环境监测系统、应急管道系统、视频监控系统、通信系统，所述环境监测系统、应急管道系统、视频监控系统、通信系统通过ZigBee协议与井下无线基站进行无线通信，该井下无线基站通过总线与监控中心服务器连接通信，以进行信息管理。

2.如权利要求1所述的无线智能矿井安全综合监控系统，其特征在于：所述环境监测系统包括二氧化碳传感器、氧气传感器及温湿度传感器，二氧化碳传感器、氧气传感器及温湿度传感器上分别安装有无线模块，将监测到的数据通过井下无线基站经总线传送至监控中心服务器。

3.如权利要求1所述的无线智能矿井安全综合监控系统，其特征在于：所述视频监控系统包括网络摄像机，所述网络摄像机与井下无线基站进行无线通信，将井下视频信息传输至监控中心服务器。

4.如权利要求1所述的无线智能矿井安全综合监控系统，其特征在于：所述通信系统包括通信设备，所述通信设备与井下无线基站相连接，从而实现井上与井下，井下与井下的时时对讲通信。

5.如权利要求1所述的无线智能矿井安全综合监控系统，其特征在于：所述应急管道系统包括设置在矿井内的应急管道，该应急管道在矿井内构成一回路，应急管道的进风口端延伸至井上并依次与风机和氧气泵相连接。

6.如权利要求5所述的无线智能矿井安全综合监控系统，其特征在于：所述应急管道均布设有开口，且每个开口上设有将开口堵住的活动板，该活动板的一端与应急管道可转动连接，其另一端设有一磁铁，并在应急管道上也设有一磁铁，两磁铁相对应，其中一磁铁为电磁铁，另一磁铁为永磁铁；所述电磁铁与井下无线基站进行无线通信；在所述两相邻活动板之间的应急管道外壁上设有监测人员移动的红外阵列传感器，该红外阵列传感器与无线基站进行无线通信。

7.如权利要求6所述的无线智能矿井安全综合监控系统，其特征在于：在相对的应急管道间通过连接管连通。

8.如权利要求6所述的无线智能矿井安全综合监控系统，其特征在于：所述活动板上设有应急灯，该应急灯与无线基站进行无线通信。

9.如权利要求6所述的无线智能矿井安全综合监控系统，其特征在于：所述应急管道系统还包括有挡板，该挡板包括一圆盘，该圆盘上均布设有圆孔并固接有手柄，该圆盘的直径与应急管道的内经相配合，该挡板可插入应急管道的开口中，并在应急管道开口相对的内壁上设有安装挡板的挡块。