CN2839563Y - 煤矿瓦斯测报及人员定位系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种煤矿瓦斯测报及人员定位系统。该煤矿瓦斯测报及人员定位系统，包括井上设备和井下设备，其特殊之处在于：所述井上设备包括服务器、与服务器分别双向传输的若干主站和信息分站，每个主站连接通讯转换器；井上设备包括若干通讯分站，每个通讯分站连接分别与其双向传输的若干基站，每个基站连接分别与其双向传输的若干子站；所述通讯转换器与通讯分站双向传输连接。本实用新型实现了对危险信息的自动预警、报警和灾害记录，并对设备的运行状态进行网络控制，实现了矿井的智能测控、透明管理。

Description

煤矿瓦斯测报及人员定位系统

(一)所属技术领域

本实用新型涉及一种定位及测报系统，特别涉及一种煤矿瓦斯测报及人员定位系统。

(二)背景技术

煤炭是我国的重要能源之一，电力、化工等许多行业都把煤作为重要原料，煤炭经济是国民经济的重要支柱。

煤矿生产安全工作也是政府十分关心的问题之一，随着行业管理和安全管理的深入，对生产安全的要求逐步提高。但是在某些特殊的行业，事故仍然经常发生。近年煤矿重大事故中，瓦斯爆炸占据了相当大的比例，并且造成的人员伤亡较大，许多煤矿都加大了对瓦斯报警设备的投入，并加大了对三防的管理力度，从一定程度上提高了生产的安全性。

由于现有瓦斯检测设备的固有特点，瓦斯检测不能达到理想效果，从配备有检测设备的煤矿仍然发生瓦斯爆炸可以看出，瓦斯预防牵扯到多方面的问题，其中有检测设备精度的问题，报警和联动的可靠性问题，瓦斯检测分布位置与安装数量的问题，也有工作人员的责任心、警惕性问题，所有这些问题要完全解决都不是一个轻松的事情，传统设备的设备精度很难保持长期一致，校准要求专业技术，而且校准后设备基本不能达到出厂时的精度标准；专职检测人员配备数量不会很多，要求每天把所有巷道走遍，检查完所有工作面是不可能的问题，况且还有瓦斯突出事故无法做到定人定岗严防死守；生产工人每天都工作在第一线，长期处于这种环境，把生产量摆在第一位置是很正常的，不能把瓦斯检测的重要性提高到生产之上也可以理解。

由于以上原因，使安全检查工作很难做到随时、随地、不留死角，再加上瓦斯的不可预见性、突发性，使预防工作很难达到理想的效果，单纯通过加强管理就能够完全解决是不现实的，必须不断提高安全设备的实际效能。

要有效的预防瓦斯事故，瓦斯检测设备的先进性、配备量、运行效率起到决定性作用，智能化瓦斯测控必将会使煤矿安全有本质的飞跃。

当前市场急需更高要求的瓦斯及人员、设备安全综合测控系统。现有瓦斯检测设备按照使用方式分为便携和固定安装两种，基本都采用催化燃烧式的传感器，为了提高精度，采用补偿传感器和检测传感器一体设计的方法，此方法技术比较成熟。

电路一般采用89C51或者PIC系列的芯片，使用软件模拟的AD处理或者使用8位AD转换器，精度一般。校准一般采取调整放大系数，先标定零点。再使用某一待定浓度的标准气体做标定，不能有效解决传感器的非线性问题，并且标定需要专业技能，校准精度明显低于出厂精度。

现有产品的主要缺点有三个；一是灵敏度定期校准未实现智能化，难以达到精度要求产且很难达到规定的校准间隔周期；二是有线报警装置的安装数量一般都不大，新掘进面瓦斯报警器安装跟不上，非采掘区经常没有安装瓦斯报警报，通风死角积累瓦斯的情况容易出现，出现检测死角；三是专职检测人员不可能每个工作地点都检查到。

上述原因造成瓦斯检测设备的实际使用效果受到严重影响，某些对瓦斯报警器校准工作落实不好的矿甚至瓦检仪基本不能准确报警，造成重大安全隐患。

(三)发明内容

本实用新型为了弥补现有技术的不足，提供了一种提高整个系统的抗破坏性能、提高突发故障和灾难发生时的系统自持能力的煤矿瓦斯测报及人员定位系统。

本实用新型是通过如下技术方案实现的：

一种煤矿瓦斯测报及人员定位系统，包括井上设备和井下设备，其特殊之处在于：所述井上设备包括服务器、与服务器分别双向传输的若干主站和信息分站，每个主站连接通讯转换器；井上设备包括若干通讯分站，每个通讯分站连接分别与其双向传输的若干基站，每个基站连接分别与其双向传输的若干子站；所述通讯转换器与通讯分站双向传输连接。

主站与通讯转换器之间232通讯、通讯转换器与通讯分站之间光缆通讯，通讯分站与基站之间通过CAN BUS进行通讯，基站与子站之间为射频通讯。

所述主站包括工控机、打印机；子站包括无线瓦斯测报器和设备接口。

所述工控机、打印机、通讯转换器安装在控制室内；通讯分站安装在井下主干电缆分支处；无线基站安装在井下平巷；无线瓦斯测报器安装在矿灯的灯壳内，设备接口安装在皮带机、通风机、断路机等设备的电器箱内。

根据调查分析的结果，我们将设计重点放在如何以更低的投入，实现更多的测控点，并且使系统的安装调试简单化。为了简化设计，首先固定安装的系统设备应安装调试简单；为了在低投入的情况下增加测控点，必须进行小型化设计，例如将设备测控接口设计为无线联网，微型化，直接安装在受控设备的电器箱内。为了达到使井下遍布瓦斯测量点，将瓦斯检测装置与矿灯一体设计，并采用无线数据传输，可以低成本实现瓦斯测控。

上述设计使得电缆和防爆壳体的使用最大大减少，即减轻了施工的技术难度，减轻了施工工作量。微型化的电路设计使得生产成本进一步降低。销售价格的降低使得用户用同样多的付出，实现几倍以上的瓦斯测量点，使检测没有任何死角。

为了解决校准精度的问题，新系统中设计了传感器智能校准，此技术为国内首创，只需按动几个按钮就能够轻松操作，高效率，高精度。有效保障了瓦斯检测设备的长期稳定准确，解决了煤矿对设备标定的难题，使生产安全性更有保障。同时，系统中加入了人员实时定位，双向呼叫，求救报警等网络功能。

本系统应用计算机和电子技术，组成庞大的工业无线测控网络，测量煤矿井下环境信息和设备运行数据，并传送到井上的控制室。系统中固定安装的设备分为两类，一类为数据传输设备，一类为生产设备的测控接口。数据传输设备负责协调主站和子站之间通讯，交换数据，并控制子站；子站负责对现场的工作设备的运行状态、数据进行采集，发送到网络，接收主站的控制和调整。无线瓦斯报警矿灯检测现场瓦斯浓度、人员是否跌倒、是否手动报警等与人员相关的信息，通过无线通讯将数据送到网络。并接收主站的设定和呼叫等，这种方式将瓦斯检测工作由以前的专门工作变成无负担的附带工作，测控装置由每一个井下人员携带，人到哪里，检测装置就到哪要，无须干预，检测值就自动传送到了井上，这样的配备量，可以解决漏检问题。

主站功能：

巡检：现场数据通过串行接口上传到主站，存入数据库。数据库按照人员(矿灯ID)作一个人员流动数据表，按照基站位置做一个瓦斯测报数据表，按照设备类型或位置做设备工作状态数据表，生成报表和曲线图等。

数据分类查询：根据设备类型、时间、安装位置等条件从数据库中查询，查询列表可输出到打印机或网络共享。

曲线分析：曲线生成可根据固定点的时间变化、采掘进度变化、从巷道入口的距离，采掘点深度等。

报警列表查询；瓦斯超限报警，瓦斯溢出速度加快报警，人员安全报警，求救报警，设备异常报警。

主机报警功能：级别报警(监视气体、设备温度、速度等)，人员安全报警、求助报警，多媒体音箱输出多种报警声音。

数据库历史记忆：在硬盘中短期保存数据，每一定阶段将数据刻录进光盘，可读取光盘库，用于历史曲线分析。

对瓦斯测报器的呼叫、报警命令：发出、停止人员呼叫，发出、停止撤离报警。呼叫音、报警音等明显区别。(单人、类别、区域、组，可按照分站ID，基站ID、子站ID、设备类ID分组)。

对测控子站的动作命令：断电等设备的动作指令发出。

联动逻辑输入：需要报警联动的设备按照设定的逻辑进行联动。

设备名称，地址名称，人员名称的输入、定义、链接等。

信息分站功能：

1、信息录入：矿工信息人工录入，身份证扫描(扫描仪)，指纹扫描或掌纹扫描(类似考勤机)，登记入数据库，数据更新数据通过网络送到控制主机和考勤主机。

2、矿灯发放：发放时通过指纹扫描识别身份，并和矿灯编码对应登记到数据库中，交回矿灯时再次登记，信息送到控制主机和考勤主机，在本机保留7天。

3、矿灯下井超过12小时报警功能。

4、充电效果查询功能，对充电不良和容量不足的进行提示，更换电池。

子站功能：

无线入网，可随时检测人员所在位置的瓦斯(氧气或一氧化碳)，并可进行人员倒地报警，佩带人员可通过手动按钮报警。

可接受网络传送的呼叫和报警、以及撤离警报信号。

与基站配合进行人员定位检测。

在系统进行在岗位考勤，杜绝在井下脱岗。

重点场所门禁功能。

安全人员(例如瓦检员)的电子巡更功能。

本实用新型将瓦斯测控、人员实时定位、双向信号报警、岗位考勤、门禁、电子巡更和生产设备测控，煤尘、烟雾、水位、水量等综合测控功能全部整合到一个系统中，在综合成本优势下，可以将整个系统的网络部分设计成神经单元结构；现场铺设多路光缆(分别在不同的竖井和斜井中铺设)，提高整个系统的抗破坏性能。

本实用新型实现了对危险信息的自动预警、报警和灾害记录，并对设备的运行状态进行网络控制，实现了矿井的智能测控、透明管理。

(四)附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。

附图为本实用新型的原理框图。

图中，1井上设备，2井下设备。

(五)具体实施方式

附图为本实用新型的一种具体实施例。该实施例包括井上设备1和井下设备2，井上设备1包括服务器、与服务器分别双向传输的若干主站和信息分站，每个主站连接通讯转换器；井下设备2包括若干通讯分站，每个通讯分站连接分别与其双向传输的若干基站，每个基站连接分别与其双向传输的若干子站；通讯转换器与通讯分站双向传输连接。主站包括工控机、打印机；子站包括无线瓦斯测报器和设备接口。工控机、打印机、通讯转换器安装在控制室内；通讯分站安装在井下主干电缆分支处；无线基站安装在井下平巷；无线瓦斯测报器安装在矿灯的灯壳内，设备接口安装在皮带机、通风机、断路机等设备的电器箱内。

主站和信息分站与服务器进行高速信息交换，传输人员登记和矿灯发放信息。通讯转换器、分站和基站负责通讯的分层管理和数据传输，服务于主站和子站之间，传输瓦斯报警和设备控制及检测数据。通讯分站在每个平巷入口安装，可使用分支技术延长距离安装。通讯基站间隔一定距离安装，射频信号重叠覆盖1/5-1/3的区域，基站与子站组成无线数具网络，通过专用的协议，测控装置将现场数据送到通讯基站，打包后上传给主站，控制指令传输过程与之相反。

测控部分安装完毕后，向芯片写入唯一的用户编码和设备编号，使用时，只需要打开电源，无须任何操作。员工初次下井时，在矿灯领取处将个人信息(身份证号码、身份证扫描、电子影象、指纹、岗位信息)录入到数据库。井时领取矿灯时，下井人员在小键盘上敲入员工编号登记。信息分站自动将矿灯的电子ID码和领取者的ID对应显示。确认无误发放矿灯，主站以矿灯的电子ID来确认人员ID；实现对人员的定位和呼叫等功能。设备识别也是根据ID进行，设备类型、接收信息定义和发送数据的定义均从主站设定，主站根据定义来解释接收到的信息，并将控制数据排列成固定格式的数据流，数据格式按照设备类型在特定的格式中选取。

测控装置在整个区域内不定点使用，第一次进入某一区域，会在通讯间隔期间发出登陆申请信号，通讯基站记忆下该测控装置的编码并巡回检查测控装置的瓦斯检测值，并通过有线网络把有用信息送到工控机。当出现某一个测控装置的通讯失败情况，井上控制机会通知相邻通讯基站进行信号找寻，如在30秒钟内不能找到，便发出警报，通知人员搜救。

系统支持实时监控，无须在下班返回井上时核对，随时报告危险或失踪，能够在发生危险的短时间内发出警告，方便井下人员就近救援，并且人员精确分布储存在工控机中，可对事故现场人员进行搜寻和定位，以便及时救护。

Claims (3)

1.一种煤矿瓦斯测报及人员定位系统，包括井上设备(1)和井下设备(2)，其特征在于：所述井上设备(1)包括服务器、与服务器分别双向传输的若干主站和信息分站，每个主站连接通讯转换器；井下设备(2)包括若干通讯分站，每个通讯分站连接分别与其双向传输的若干基站，每个基站连接分别与其双向传输的若干子站；所述通讯转换器与通讯分站双向传输连接。

2.根据权利要求1所述的煤矿瓦斯测报及人员定位系统，其特征在于：所述主站包括工控机、打印机；子站包括无线瓦斯测报器和设备接口。

3.根据权利要求2所述的煤矿瓦斯测报及人员定位系统，其特征在于：所述工控机、打印机、通讯转换器安装在控制室内；通讯分站安装在井下主干电缆分支处；无线基站安装在井下平巷；无线瓦斯测报器安装在矿灯的灯壳内，设备接口安装在皮带机、通风机、断路机设备的电器箱内。

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