基于数据分析的矿用立井罐笼应急通讯管理系统的制作方法

本发明涉及矿用应急管理，具体是基于数据分析的矿用立井罐笼应急通讯管理系统。

背景技术：

1、矿用立井是用于地下矿山的一种竖直井筒。它们的主要功能是作为进入地下矿山的通道，以及安装和拆除各种设备和材料，而立井罐笼是一种用于矿井的升降设备，通常用于运送人员、物料和设备，罐笼由装载设备、提升绳、平衡锤和驱动装置组成，并与相应轨道相配合以实现上行运动和下行运动；

2、目前在矿用立井罐笼的使用过程中，往往无法将罐笼的运行安全和内部空间安全相结合并准确合理的评估其运行风险程度，不利于管理人员详细掌握罐笼运行风险状况，管理人员难以及时且针对性的作出合理举措以降低运行风险，且无法将通讯质量状况进行实时检测分析，通讯稳定性和高效性难以得到保证，更加不利于保证矿用立井罐笼的运行安全；

3、针对上述的技术缺陷，现提出一种解决方案。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供基于数据分析的矿用立井罐笼应急通讯管理系统，解决了现有技术往往无法将罐笼的运行安全和内部空间安全相结合并准确合理的评估其运行风险程度，且无法将通讯质量状况进行实时检测分析，通讯稳定性和高效性难以得到保证，不利于提升矿用立井罐笼运行安全的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、基于数据分析的矿用立井罐笼应急通讯管理系统，包括处理器、抗干扰无线通讯模块、罐笼运行状态捕捉模块、罐笼运行评估模块、罐笼环险检测预警模块、通讯质量决策分析模块以及应急管理端；

4、罐笼运行状态捕捉模块用于捕捉罐笼的运行状态，运行状态包括静止状态和运动状态，将罐笼的运行状态发送至处理器；在罐笼处于静止状态并准备启动运行时，罐笼运行评估模块采集到罐笼的静止载荷，在静止载荷超过预设静止载荷阈值时生成启动预警信号，否则使罐笼启动并使其运动，且在罐笼处于运动状态时通过运行风险评估分析以生成运动风险信号或运动安全信号；

5、罐笼运行评估模块将启动预警信号、运动风险信号或运动安全信号发送至处理器，处理器通过抗干扰无线通讯模块将启动预警信号和运动风险信号发送至应急管理端；罐笼环险检测预警模块用于将罐笼内部空间的环境状态进行实时检测，据此进行分析以判断空间环境质量，通过分析以生成罐笼内部空间的环险预警信号或空间安全信号，将环险预警信号或空间安全信号发送至处理器，处理器通过抗干扰无线通讯模块将环险预警信号发送至应急管理端；

6、通讯质量决策分析模块用于将抗干扰无线通讯模块的通讯状况进行评估分析，据此以生成通讯评估合格信号或通讯评估不合格信号，将通讯评估不合格信号发送至处理器，处理器将通讯评估不合格信号经抗干扰无线通讯模块发送至应急管理端；应急管理端接收到启动预警信号、运动风险信号、环险预警信号或通讯评估不合格信号时发出相应预警。

7、进一步的，运行风险评估分析的具体分析过程如下：

8、采集到罐笼运动过程中的运动速度表现值和动态载荷表现值，将运动速度表现值和动态载荷表现值与预设运动速度表现阈值和预设动态载荷表现阈值分别进行数值比较，若运动速度表现值或动态载荷表现值超过对应预设阈值，则生成运动风险信号；若运动速度表现值和动态载荷表现值均未超过对应预设阈值，则在单位时间内设定若干个检测时点，并在直角坐标系中按照时间顺序进行罐笼运动速度的描点，且将相邻两组检测时点所对应速度坐标点通过线段连接起来，将该线段与水平直线所形成的锐角标记为速角扩张值；同理在直角坐标系中进行罐笼动态载荷的描点，并据此得到若干组载角扩张值；

9、若单位时间内存在超过预设速角扩张阈值的速角扩张值或超过预设载角扩张阈值的载角扩张值，则生成运动风险信号；若单位时间内不存在超过预设速角扩张阈值的速角扩张值和超过预设载角扩张阈值的载角扩张值，则将所有速角扩张值建立速角扩张集合，将速角扩张集合进行均值计算得到速角扩张系数，将速角扩张集合中的最大值和最小值进行差值计算得到速角扩张跨度值；

10、同理将所有载角扩张值建立载角扩张集合，并据此获取到载角扩张系数和载角扩张跨度值；将速角扩张系数、速角扩张跨度值、载角扩张系数和载角扩张跨度值进行分析计算，并将该计算结果标记为动险评估值，将动险评估值与预设动险评估阈值进行数值比较，若动险评估值超过预设运险评估阈值，则生成运动风险信号。

11、进一步的，若动险评估值未超过预设动险评估阈值，则采集到罐笼所受到的摩擦阻力值和轨道接触部温度值，将摩擦阻力值和轨道接触部温度值与预设摩擦阻力阈值和预设轨道接触部温度阈值分别进行数值比较，若摩擦阻力值超过预设摩擦阻力阈值或轨道接触部温度值超过预设轨道接触部温度阈值，则判断对应时刻罐笼处于非良性状态；若摩擦阻力值和轨道接触部温度值均未超过对应预设阈值，则采集到罐笼的晃动风险值，将晃动风险值与预设晃动风险阈值进行数值比较，若晃动风险值超过预设晃动风险阈值，则判断对应时刻罐笼处于非良性状态；

12、获取到单位时间内罐笼运动过程中的每次非良性状态的开始时刻和结束时刻，将开始时刻和结束时刻进行时间差计算得到单次动异时长，将所有单次动异时长进行求和计算得到动异总时长，将超过预设单次动异时长阈值的单次动异时长标记为动异过度时长，将单位时间内动异过度时长的数量与动异总时长进行数值计算得到运动异常值；将运动异常值与预设运动异常阈值进行数值比较，若运动异常值超过预设运动异常阈值，则生成运动风险信号；若运动异常值未超过预设运动异常阈值，则生成运动安全信号。

13、进一步的，罐笼环险检测预警模块的具体运行过程包括：

14、采集到罐笼内部空间的气体可燃系数和气体毒性系数，将气体可燃系数和气体毒性系数与预设气体可燃系数阈值和预设气体毒性系数阈值分别进行数值比较，若气体可燃系数或气体毒性系数超过对应预设阈值，则生成罐笼内部空间的环险预警信号；

15、若气体可燃系数和气体毒性系数均未超过对应预设阈值，则采集到气体可燃性上升速率和气体毒性上升速率，将气体可燃性上升速率和气体毒性上升速率与预设气体可燃性上升速率阈值和预设气体毒性上升速率阈值分别进行数值比较，若气体可燃性上升速率或气体毒性上升速率超过对应预设阈值，则生成罐笼内部空间的环险预警信号；若气体可燃性上升速率和气体毒性上升速率均未超过对应预设阈值，则进行空间环态检测分析。

16、进一步的，空间环态检测分析的具体分析过程如下：

17、采集到罐笼内部空间的温度数据、湿度数据、氧气浓度数据和噪音强度数据，将温度数据与预设空间标准温度值进行差值计算得到温标距离值，同理获取到湿标距离值、氧标距离值和噪标距离值；将温标距离值、湿标距离值、氧标距离值和噪标距离值进行数值计算得到空间环态值，将空间环态值与预设空间环态阈值进行数值比较，若空间环态值超过预设空间环态阈值，则生成罐笼内部空间的环险预警信号；若空间环态值未超过预设空间环态阈值，则生成罐笼内部空间的空间安全信号。

18、进一步的，通讯质量决策分析模块的具体运行过程包括：

19、采集到抗干扰无线通讯模块通讯过程的平均丢包率，以及采集到检测时段内每次通讯过程的延迟时长，将延迟时长与预设延迟时长阈值进行数值比较，若延迟时长超过预设延迟时长阈值，则将对应延迟时长标记为高延迟值，将检测时段内通讯过程的高延迟值所占百分比标记为延迟值；将延迟值和平均丢包率与预设延迟阈值和预设平均丢包率阈值分别进行数值比较，若延迟值或平均丢包率超过对应预设阈值，则生成通讯评估不合格信号；

20、若延迟值和平均丢包率均未超过对应预设阈值，则采集到抗干扰无线通讯模块在检测时段若干个时刻的信号强度和信号覆盖范围，将检测时段的所有信号强度进行均值计算得到信强数据，将检测时段的所有信号覆盖范围进行均值计算得到信盖数据；将信强数据和信盖数据与预设信强数据阈值和预设信盖数据阈值分别进行数值比较，若信强数据或信盖数据未超过对应预设阈值，则生成通讯评估不合格信号。

21、进一步的，若信强数据和信盖数据均超过对应预设阈值，则采集到抗干扰无线通讯模块在通讯过程中的信号波动值、信号失真值、信号偏差值和信噪比，将信号波动值、信号失真值、信号偏差值和信噪比进行数值计算得到信号缺陷值；将信号缺陷值与预设信号缺陷阈值进行数值比较，若信号缺陷值超过预设信号缺陷阈值，则生成通讯评估不合格信号，若信号缺陷值未超过预设信号缺陷阈值，则生成通讯评估合格信号。

22、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

23、1、本发明中，在罐笼处于静止状态并准备启动运行时判断其是否超载，在罐笼处于运动状态时通过运行风险评估分析以生成运动风险信号或运动安全信号，以便相应管理人员及时作出对应安全措施，以保证矿用立井罐笼的启动安全和运动安全；以及将罐笼内部空间的环境状态进行实时检测，据此进行分析以判断空间环境质量，通过分析以生成罐笼内部空间的环险预警信号或空间安全信号，方便相应管理人员详细掌握罐笼内部空间环境状况，以便及时且针对性的作出对应管理措施，从而进一步保证矿用立井的使用安全，提高应急管理效果和管理效率；

24、2、本发明中，通过将抗干扰无线通讯模块的通讯状况进行评估分析，据此以生成通讯评估合格信号或通讯评估不合格信号，处理器将通讯评估不合格信号经抗干扰无线通讯模块发送至应急管理端，应急管理端接收到通讯评估不合格信号时发出相应预警，方便相应管理人员详细掌握通讯质量状况，以便在通讯评估不合格时及时进行相应调查追溯和通讯状况改善，从而保证通讯稳定性和高效性，进而保证矿用立井罐笼的运行安全。