*CN102857557A*
(10)申请公布号 CN 102857557 A(43)申请公布日 2013.01.02
(12)发明专利申请
(21)申请号 201210283753.9(22)申请日 2012.08.10
(71)申请人青岛太阳能电力研究院有限公司
地址266000 山东省青岛市城阳区棘洪滩街
道锦绣路1号东(72)发明人孟祥忠 白星振 于庆先 肖文光
王强(74)专利代理机构山东清泰律师事务所 37222
代理人朱兵(51)Int.Cl.
H04L 29/08(2006.01)E21F 17/18(2006.01)
权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 1 页权利要求书1页 说明书4页 附图1页
(54)发明名称
矿井安全信息协同感知与灾害实时预警系统(57)摘要
本发明提供一种矿井安全信息感知与灾害预警系统，它包括信息中心监控平台，信息中心监控平台连接北斗卫星无线通信单元，北斗卫星无线通信单元连接井下光纤环网通信单元，井下光纤环网通信单元连接底层无线网络通信单元，底层无线网络通信单元连接井下多元异构信息采集控制单元，井下多元异构信息采集控制单元连接基础信息单元。本发明利用北斗卫星为传输核心的北斗卫星无线通信单元构建矿井安全信息协同感知与灾害实时预警系统，使得矿山物联网信息系统中的多源异构信息相互融合，实现实时监控、网络传输、动态识别及反馈控制技术的统一，有效提高矿山安全控制策略的动态可靠性。CN 102857557 ACN 102857557 A
权 利 要 求 书
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1.矿井安全信息协同感知与灾害实时预警系统，其特征在于：它包括信息中心监控平台，信息中心监控平台连接北斗卫星无线通信单元，北斗卫星无线通信单元连接井下光纤环网通信单元，井下光纤环网通信单元连接底层无线网络通信单元，底层无线网络通信单元连接井下多元异构信息采集控制单元，井下多元异构信息采集控制单元连接基础信息单元。
2.根据权利要求1所述的矿井安全信息协同感知与灾害实时预警系统，其特征在于：所述信息中心监控平台与北斗卫星无线通信单元双向通信连接。
3.根据权利要求1所述的矿井安全信息协同感知与灾害实时预警系统，其特征在于：所述北斗卫星无线通信单元与井下光纤环网通信单元双向通信连接。
4.根据权利要求1所述的矿井安全信息协同感知与灾害实时预警系统，其特征在于：所述井下光纤环网通信单元与底层无线网络通信单元双向通信连接。
5.根据权利要求1所述的矿井安全信息协同感知与灾害实时预警系统，其特征在于：所述底层无线网络通信单元与井下多元异构信息采集控制单元双向通信连接。
6.根据权利要求1所述的矿井安全信息协同感知与灾害实时预警系统，其特征在于：所述井下多元异构信息采集控制单元与基础信息单元双向通信连接。
7.根据权利要求1-6任意一项所述的矿井安全信息协同感知与灾害实时预警系统，其特征在于：所述双向通信连接为信息采集接收与控制命令发送双向通信方式。
8.根据权利要求1-6任意一项所述的矿井安全信息协同感知与灾害实时预警系统，其特征在于：所述基础信息单元包括矿山环境状态信息模块、人员状态定位模块、紧急避险设施状态模块、安全设备参状态模块。
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说 明 书
矿井安全信息协同感知与灾害实时预警系统
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技术领域
本发明涉及一种预警系统，具体是指一种能够提供矿井安全信息监控及灾害预防
控制的预警系统。
[0001]
背景技术
我国煤炭资源丰富且煤炭是我国主要能源，目前在我国能源生产和消费中，煤炭
约占73%。由于我国煤炭储存条件复杂，煤矿自动化水平低，井下用人多，生产安全监控系统采用的技术比较落后，功能单一，再加上管理等因素，使得生产成本高，安全形势不容乐观。全国煤矿事故死亡人数居高不下，百万吨死亡率大大高于世界主要产煤国家平均水平，严重影响了煤炭工业的可持续发展和社会的稳定。
[0003] 随着国家对矿山安全的重视程度不断加强，矿山企业在各种安全、生产监控系统方面的投入逐年加大，煤矿安全避险“六大系统”的建设对保证矿山的安全和正常生产起到了重要作用。“六大系统”中监测监控、人员定位、紧急避险、压风自救、供水施救和通信联络系统就是为了完成煤矿井下环境、设备、人员状态信息实时在线监测，实现异常信息报警和应急救援。虽然国家对六大系统建设颁布了相关规定，但是在实际操作中，紧急避险系统目前的建设情况是相对独立的，并没有与监测监控、人员定位、压风自救等现有安防系统相结合。各个子系统之间存在网络结构、数据类型的异构性，同时，现有的安全生产监测监控系统，由于生产厂商和系统建设时期不同，各个系统之间没有统一的通信协议和接入技术，系统之间的数据结构差异很大，呈现多源性和异构性。矿山生产活动又是始终处于一种随时间动态变化的复杂系统之中，所以反映其实际状态的各种数据，如果得不到有效集成，就只能形成彼此隔离的“信息孤岛”。 [0004] 物联网概念的问世，打破了之前的传统思维。过去的思路一直是将物理基础设施和信息基础设施分开，而物联网是集计算、通信、感知和控制为一体的复杂系统，其目的是使信息世界与物理世界紧密融合，实现对物理世界的高效实时、分布协同、安全可靠地感知和控制。
[0005] 针对煤矿安全生产而言，如果充分利用物联网，将有毒气体检测传感器、电缆、电气机械设备等单元与控制网络整合为统一的安全预警基础设施，同时基于物联网对煤矿复杂环境下生产系统内的人员、机器、设备和基础设施实施更加实时有效的协同管理和控制，提高集成信息的价值，利用动态感知技术，提高煤矿安全信息的感知能力，是亟待解决的技术问题。
[0002]
发明内容
[0006] 针对现有技术存在的问题与不足，本发明所要解决的技术问题是针对目前煤矿监控子系统的独立性、数据的多源性、异构性，从提高煤矿安全信息的时实性、完整性和准确性出发，利用北斗卫星为传输核心的北斗卫星无线通信单元构建矿井安全信息协同感知与灾害实时预警系统，使得矿山物联网信息系统中的多源异构信息相互融合，实现实时监控、
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网络传输、动态识别及反馈控制技术的统一，有效提高矿山安全控制策略的动态可靠性。[0007] 为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是，矿井安全信息协同感知与灾害实时预警系统，它包括信息中心监控平台，信息中心监控平台连接北斗卫星无线通信单元，北斗卫星无线通信单元连接井下光纤环网通信单元，井下光纤环网通信单元连接底层无线网络通信单元，底层无线网络通信单元连接井下多元异构信息采集控制单元，井下多元异构信息采集控制单元连接基础信息单元。
[0008] 上述的矿井安全信息协同感知与灾害实时预警系统，其信息中心监控平台与北斗卫星无线通信单元双向通信连接。
[0009] 上述的矿井安全信息协同感知与灾害实时预警系统，其北斗卫星无线通信单元与井下光纤环网通信单元双向通信连接。
[0010] 上述的矿井安全信息协同感知与灾害实时预警系统，其井下光纤环网通信单元与底层无线网络通信单元双向通信连接。
[0011] 上述的矿井安全信息协同感知与灾害实时预警系统，其底层无线网络通信单元与井下多元异构信息采集控制单元双向通信连接。
[0012] 上述的矿井安全信息协同感知与灾害实时预警系统，其井下多元异构信息采集控制单元与基础信息单元双向通信连接。
[0013] 上述的矿井安全信息协同感知与灾害实时预警系统，其双向通信连接为信息采集接收与控制命令发送双向通信方式。
[0014] 上述的矿井安全信息协同感知与灾害实时预警系统，其基础信息单元包括矿山环境状态信息模块、人员状态定位模块、紧急避险设施状态模块、安全设备参状态模块。[0015] 本发明具有如下优点及有益技术效果：
1、本发明利用信息中心监控平台各个系统单元顺次连接，构建起较为完善的矿山物联网，一方面能够从最基层的基础信息单元中将矿山地理、地质、矿山建设、矿山生产、安全管理、产品加工与运销、矿山生态等各种矿山综合信息全面数字化并加以充分利用；另一方面将感知技术、传输技术、信息处理、智能计算、现代控制技术、现代信息管理等与现代采矿及矿物加工技术紧密相结合，构成矿山中人与人、人与物、物与物相联的网络，动态详尽地描述并控制矿山安全生产与运营的全过程。[0016] 2、本发明利用北斗卫星为传输核心的北斗卫星无线通信单元，数据传输数据量大、实时性强，能实现各级煤矿安全管理机构对矿区的安全状况的在线监测及避难硐室（救生舱）等关键设备的状态的实时监控，确保煤矿井下人员的工作环境的安全性和异常状态下生存的可行性。[0017] 3、本发明基础信息单元包括多个信息模块，针对煤矿安全监控环境复杂的实际情况，考虑煤矿安全避险“六大系统”（即：监测监控、人员定位、紧急避险、压风自救、供水施救和通信联络系统）的需求性，能够较为完善的实现矿山物联网信息系统中安全信息协同感知过程中的多源异构信息实时感知融合、异构网络传输、动态事件模型识别及反馈控制技
实时性、准确性，提高矿山安全控制策略的动术的应用，提高整体系统信息感知的完整性、
态可靠性，以确保矿山安全生产的效率。[0018] 4、本发明信息中心监控平台及模块之间实现信息采集接收与控制命令发送的双向通信方式扩大了系统整体的信息检测能力，实现煤矿设备、人员、环境状况的在线监测与
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异常预警，实现煤矿事故隐患提示实时性及可靠控制等功能，从而大大提高矿山安全生产管理能力。项目的成功有助于提升矿山安全生产管理效率，其市场前景不言而喻。附图说明
[0019] 图1是本发明的系统原理框图。
具体实施方式
[0020] 下面结合附图对本发明作进一步的详细说明：
如图所示，本发明的矿井安全信息协同感知与灾害实时预警系统，它包括信息中心监控平台，信息中心监控平台连接北斗卫星无线通信单元，北斗卫星无线通信单元连接井下光纤环网通信单元，井下光纤环网通信单元连接底层无线网络通信单元，底层无线网络通信单元连接井下多元异构信息采集控制单元，井下多元异构信息采集控制单元连接基础信息单元。
[0021] 北斗卫星无线通信单元采用北斗卫星传输通信，北斗卫星传输信息数据量大、实时性强，将监控信息及时发送给信息中心监控平台，同时迅速传递控制命令给井下光纤环网通信单元，实现实时监控。
[0022] 信息中心监控平台与各个系统单元顺次连接，构建起矿山物联网，从最基层的基础信息单元中将矿山地理、地质、矿山建设、矿山生产、安全管理、产品加工与运销、矿山生态等综合信息进行数字化处理；构成矿山中人与人、人与物、物与物相联的网络，动态详尽地描述并控制矿山安全生产与运营的全过程。
[0023] 基础信息单元包括矿山环境状态信息模块、人员状态定位模块、紧急避险设施状态模块、安全设备参状态模块等，针对煤矿安全监控环境复杂的实际情况，将矿山物联网信息系统中安全信息协同感知过程中的多源异构信息实时监控利用。[0024] 基础信息单元及时采集不同模块中的信息数据：在矿山环境状态信息模块中采集温度、湿度、瓦斯浓度等安全技术指标；在人员状态定位模块中采集井下作业人员的位置信息；在紧急避险设施状态模块中采集避难室的温度、湿度及通风设施的运行状况等信息；在安全设备参状态模块中提取风机、运输机、提升机等运行参数；有效提高整体系统信息的完整性、实时性、准确性，提高矿山安全控制策略的动态可靠性，确保矿山安全生产效率。[0025] 本发明的矿井安全信息协同感知与灾害实时预警系统工作过程如下：
井下多元异构信息采集控制单元采集接收基础信息单元的信息，并发送给底层无线网络通信单元，底层无线网络通信单元接收采集信息后继续发送给井下光纤环网通信单元，井下光纤环网通信单元接收采集信息后继续发送给北斗卫星无线通信单元，北斗卫星无线通信单元接收采集信息后发送给信息中心监控平台，信息中心监控平台进行分析，形成控制方案，然后发送控制命令给北斗卫星无线通信单元，然后北斗卫星无线通信单元传送控制命令，依次经由井下光纤环网通信单元、底层无线网络通信单元、井下多元异构信息采集控制单元，发送给基础信息单元，基础信息单元接到控制命令后，及时发出指令，控制调整相应模块的运行状况或者及时发出预警信息。信息中心监控平台及模块之间实现信息采集接收与控制命令发送的双向通信方式扩大了系统整体的信息检测能力，实现煤矿设备、人员、环境状况的在线监测与异常预警，提高矿山安全生产管理能力。
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说 明 书
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以上所述，仅是对本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明做其他形式的限制，
任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是，凡是未脱离本发明方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明的保护范围。
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说 明 书 附 图
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