煤矿井下重大危险源物联网动态监测预警方法
【专利摘要】一种煤矿井下重大危险源物联网动态监测预警方法，属于煤矿井下动态监测预警方法。包括井下传感平台、井下预警控制平台、井上下网络平台、井上监测管理平台，井下传感平台采用光纤光栅传感器构成监测装置采集重大危险源信息，通过井上下网络平台传送数据，井上监测管理平台接收数据后提供应用进行分析处理并将结果提供给各方使用，井下预警控制平台根据接收的指令控制井下联动设备及装置。本发明基于物联网构建，采用光纤光栅传感技术，实现了煤矿井下重大危险源的动态监测预警；监测结果更准确，抗干扰能力强，现场安全，信号传输距离与速度都大为提高；为重大危险源的跨学科跨领域分析提供了平台和基础，能满足不同方面对的动态管理要求。
【专利说明】煤矿井下重大危险源物联网动态监测预警方法
【技术领域】
[0001]本发明属于一种煤矿井下动态监测预警方法，具体是煤矿井下重大危险源物联网动态监测预警。
【背景技术】
[0002]煤矿井下重大危险源情况复杂，矿压、瓦斯、煤尘、火、水等因素都对我国煤矿安全生产产生了严重影响。虽然近年来煤矿井下监测系统的发展很快，但仍然存在较多问题，如对重大危险源分类不清晰、检测覆盖范围过窄、学科融合度和集成度低、传感器件易受恶劣环境干扰、监测数据精确度不够、数据分析深度不足、数据处理平台接口不兼容、实时动态在线功能较差等，目前为止没有形成较为完善的技术及管理体系，这就要求建立一个合理、完善、先进的煤矿井下重大危险源监测预警系统，满足对煤矿安全信息的处理及分析要求。
[0003]光纤光栅传感技术是随着光纤光栅制作技术的迅速发展而崛起的一种崭新的传感技术。相比较传统的传感器，光纤光栅传感器具有抗电磁干扰、抗腐蚀、电绝缘、高灵敏度等优点，并且容易实现网络化、实时化、系统化监测，为煤矿井下重大危险源监测预警提供了技术基础。
【发明内容】
[0004]技术问题:为了克服现有技术中的不足，本发明提供一种煤矿井下重大危险源物联网动态监测预警系统，解决目前煤矿井下还没有形成较为完善的技术及管理体系的问题。
[0005]技术方案:本发明的目的通过如下技术方案实现:
[0006]煤矿井下重大危险源物联网动态监测预警系统，包括井下传感平台、井下预警控制平台、井上下网络平台、井上监测管理平台；
[0007]井下传感平台是监测数据采集单元，采用光纤光栅传感器，所述的光纤光栅传感器包括:光纤光栅应力传感器、光纤光栅应变传感器、光纤光栅温度传感器、光纤光栅气体传感器、光纤光栅化学传感器、光纤光栅流量传感器、光纤光栅位移传感器、光纤光栅电磁传感器、光纤光栅加速度传感器和光纤陀螺仪，分别构成矿山压力监测装置、井下气体成分及浓度监测装置、煤岩体表层及气体温度监测装置和液体流速及液位测量装置的监测装置；将各监测装置采集到的原始监测数据发送入井上下网络平台，再通过井上下网络平台传送至井上监测管理平台；
[0008]井下预警控制平台是井下设备控制单元，井上监测管理平台发出指令数据到井下预警控制平台，井下预警控制平台根据井上监测管理平台指令，控制井下联动设备及装置的开关闭合；其可控制的井下联动设备及装置包括采煤机、液压支架、风机、水泵、刮板输送机、胶带输送机、局部通风机、惰性气体喷射装置、设备断电防爆装置和声光报警装置；
[0009]井上下网络平台是数据传输单元，包括井上下光纤网络、光纤光栅解调装置和监测数据库，合法有效地传递数据；接收井下传感平台发送的监测数据，传送至监测数据库进行存储，同时监测数据库将信息传送至井上监测管理平台；接收井上监测管理平台发送的指令数据，并传送至井下控制平台；
[0010]井上监测管理平台是智能化数据分析处理单元，包括数据接口、数据分析服务器、人机交互接口、第三方应用接口和二次开发接口，接收井上下网络平台传送的数据，提供应用对监测数据进行分析处理，并将数据及结果提供给本系统客户端用户、本系统其他平台、本系统本平台其他应用、外部系统的其他平台使用。
[0011]有益效果:由于采用了上述方案，包括井下传感平台、井下预警控制平台、井上下网络平台、井上监测管理平台，井下传感平台采用光纤光栅传感器构成监测装置采集重大危险源信息，通过井上下网络平台安全有效地传送数据，井上监测管理平台接收数据后提供应用对监测数据进行分析处理并将数据及结果提供给各方使用，井下预警控制平台根据接收到的指令数据控制井下联动设备及装置。本发明基于物联网构建，采用光纤光栅传感技术，实现了煤矿井下重大危险源的动态监测及预警；监测结果更加准确，抗干扰能力强，现场安全，信号传输距离与传输速度都大为提高；为重大危险源的跨学科跨领域分析提供了平台和基础，能满足不同方面对重大危险源的动态管理要求。解决了目前煤矿井下还没有形成较为完善的技术及管理体系的问题。
[0012]优点:
[0013]1、基于物联网的概念及理论构建了感知层、网络层、应用层，实现了煤矿井下重大危险源的动态监测及预警，符合科技发展的先进方向。
[0014]2、采用光纤光栅传感技术，可使监测结果更加准确，且不受矿井水、瓦斯及电磁辐射的影响，抗干扰能力强，无源工作，井下不需供电也不存在电信号和电子器件，保证现场安全。采用光纤作为网络，使得信号传输距离与传输速度都大为提高。
[0015]3、利用计算机技术实现了各类危险源数据的存储、分析处理并可供第三方应用及二次开发使用，为重大危险源的跨学科跨领域分析提供了平台和基础，能满足企业、政府等不同方面对重大危险源的动态管理要求，可以为煤矿井下安全生产、重大危险源事故的预防和分析、煤矿井下安全技术的发展提供帮助。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1为本发明的系统结构示意图。
[0017]图2为本发明的井下传感平台结构示意图。
[0018]图3为本发明的井下预警控制平台结构示意图。
[0019]图4为本发明的井上下网络平台结构示意图。
[0020]图5为本发明的井上监测管理平台结构示意图。
【具体实施方式】
[0021]下面结合附图对本发明的一个实施例作进一步的描述:
[0022]实施例1:基于光纤光栅传感技术的煤矿井下重大危险源物联网动态监测预警系统，包括井下传感平台1、井下预警控制平台2、井上下网络平台3、井上监测管理平台4。
[0023]井下传感平台I是监测数据采集单元，具有采集重大危险源的应力、压力、压强、变形、温度、浓度、成分、速度、位置等物理量及化学量信息的功能，采用光纤光栅传感器，所述的光纤光栅传感器包括:光纤光栅应力传感器10101、光纤光栅应变传感器10102、光纤光栅温度传感器10103、光纤光栅气体传感器10104、光纤光栅化学传感器10105、光纤光栅流量传感器10106、光纤光栅位移传感器10107、光纤光栅电磁传感器10108、光纤光栅加速度传感器10109和光纤陀螺仪10110，分别构成矿山压力监测装置10201、井下气体成分及浓度监测装置10202、煤岩体表层及气体温度监测装置10203和液体流速及液位测量装置10204的监测装置；将各监测装置采集到的原始监测数据发送入井上下网络平台3，再通过井上下网络平台3传送至井上监测管理平台4 ；
[0024]井下预警控制平台2是井下设备控制单元，井上监测管理平台4发出指令数据到井下预警控制平台2，井下预警控制平台2根据井上监测管理平台4指令，控制井下联动设备及装置201的开关闭合；其可控制的井下联动设备及装置包括采煤机20101、液压支架20102、风机20103、水泵20104、刮板输送机20105、胶带输送机20106、局部通风机20107、惰性气体喷射装置20108、设备断电防爆装置20109和声光报警装置20110 ；
[0025]井上下网络平台3是数据传输单元，包括井上下光纤网络301、光纤光栅解调装置302和监测数据库303，合法有效地传递数据；接收井下传感平台I发送的监测数据，传送至监测数据库303进行存储，同时监测数据库303将信息传送至井上监测管理平台4 ;接收井上监测管理平台4发送的指令数据，并传送至井下控制平台2 ；
[0026]井上监测管理平台4是智能化数据分析处理单元，包括数据接口 401、数据分析服务器402、人机交互接口 403、第三方应用接口 404和二次开发接口 405，接收井上下网络平台3传送的数据，提供应用对监测数据进行分析处理，并将数据及结果提供给本系统客户端用户406、本系统其他平台407、本系统本平台其他应用408、外部系统的其他平台409使用。
[0027]通过以上的具体实施，本发明提供了一种煤矿井下重大危险源物联网动态监测预警方法，包括井下传感平台、井下预警控制平台、井上下网络平台、井上监测管理平台，井下传感平台采用光纤光栅传感器构成监测装置采集重大危险源信息，通过井上下网络平台安全有效地传送数据，井上监测管理平台接收数据后提供应用对监测数据进行分析处理并将数据及结果提供给各方使用，井下预警控制平台根据接收到的指令数据控制井下联动设备及装置。本发明基于物联网构建，采用光纤光栅传感技术，实现了煤矿井下重大危险源的动态监测及预警；监测结果更加准确，抗干扰能力强，现场安全，信号传输距离与传输速度都大为提高；为重大危险源的跨学科跨领域分析提供了平台和基础，能满足不同方面对重大危险源的动态管理要求。
【权利要求】
1.一种煤矿井下重大危险源物联网动态监测预警方法，其特征在于:包括井下传感平台、井下预警控制平台、井上下网络平台和井上监测管理平台； 井下传感平台是监测数据采集单元，采用光纤光栅传感器，所述的光纤光栅传感器包括:光纤光栅应力传感器、光纤光栅应变传感器、光纤光栅温度传感器、光纤光栅气体传感器、光纤光栅化学传感器、光纤光栅流量传感器、光纤光栅位移传感器、光纤光栅电磁传感器、光纤光栅加速度传感器和光纤陀螺仪，分别构成矿山压力监测装置、井下气体成分及浓度监测装置、煤岩体表层及气体温度监测装置和液体流速及液位测量装置的监测装置；将各监测装置采集到的原始监测数据发送入井上下网络平台，再通过井上下网络平台传送至井上监测管理平台； 井下预警控制平台是井下设备控制单元，井上监测管理平台发出指令数据到井下预警控制平台，井下预警控制平台根据井上监测管理平台指令，控制井下联动设备及装置的开关闭合；其可控制的井下联动设备及装置包括采煤机、液压支架、风机、水泵、刮板输送机、胶带输送机、局部通风机、惰性气体喷射装置、设备断电防爆装置和声光报警装置； 井上下网络平台是数据传输单元，包括井上下光纤网络、光纤光栅解调装置和监测数据库，合法有效地传递数据；接收井下传感平台发送的监测数据，传送至监测数据库进行存储，同时监测数据库将信息传送至井上监测管理平台；接收井上监测管理平台发送的指令数据，并传送至井下控制平台； 井上监测管理平台是智能化数据分析处理单元，包括数据接口、数据分析服务器、人机交互接口、第三方应用接口和二次开发接口，接收井上下网络平台传送的数据，提供应用对监测数据进行分析处理，并将数据及结果提供给本系统客户端用户、本系统其他平台、本系统本平台其他应用、外部系统的其他平台使用。
【文档编号】G01D21/02GK103528613SQ201310509186
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2013年10月25日 优先权日:2013年10月25日
【发明者】方新秋, 刘晓宁, 梁敏富, 樊海亮, 刘宗柱 申请人:中国矿业大学