一種煤礦安全監控系統的數據采集方法及裝置與流程

本發明涉及數據處理技術領域，更具體的涉及一種煤礦安全監控系統的數據采集方法及裝置。

背景技術：

煤礦安全生產是煤礦企業安全管理的重中之重，隨著礦井開采的延伸，安全生產管理方面的風險將逐漸加大，成為制約煤礦企業發展的瓶頸。近年來，我國煤礦安全事故頻發，造成了重大人員傷亡和巨大的經濟損失，煤礦安全生產問題受到社會各界的關注。因而，需要采取有效的監控手段，對煤礦井下環境狀況、井下工作人員的施工狀況以及出現異常狀況時對井下施工人員撤離狀態進行實時、有效監控，以便上級監控管理部門能夠及時、快速采取對應的事故預防及處理措施，及時發現各種異常情況并采取應急措施，以保證煤礦生產安全。

對煤礦井下進行安全監控，需要監測的信息量較大，比如井下工作人員實時位置信息、井下工作人員與地面的交流信息、報警信息、井下地理環境和空氣環境信息等。因而，從井下煤礦安全監控系統獲取的數據量較大且數據類型多，地面獲取了煤礦安全監控系統的數據后需要進行解析處理、綜合分析處理等復雜多樣的操作才能直觀的可見監控數據。現有技術中，通常采用一個主控器件完成對大量多類型數據進行各種復雜多樣的處理，主控器件的響應速度將受到限制，導致實時性較差，影響對煤礦井下的有效監控；并且由于主控器件處理的任務量較大，容易死機發生故障，導致地面與井下失聯，這將造成很嚴重的后果。

綜上所述，現有技術中的煤礦安全監控系統的數據采集，存在通過一個主控器件對大量多類型數據進行各種復雜多樣的處理，降低了響應速度，導致監控實時性差；容易死機故障，導致地面與井下失聯的問題。

技術實現要素：

本發明實施例提供一種煤礦安全監控系統的數據采集方法及裝置，用以解決現有技術中存在通過一個主控器件對大量多類型數據進行各種復雜多樣的處理，降低了響應速度，導致監控實時性差；容易死機故障，導致地面與井下失聯的問題。

本發明實施例提供一種煤礦安全監控系統的數據采集方法，包括：

獲取煤礦安全監控系統的數據；其中，所述煤礦安全監控系統的數據包括：煤礦井下人員位置數據、煤礦井下視頻數據、煤礦井下語音數據、煤礦井下警報數據和煤礦井下環境數據；

將所述煤礦井下人員位置數據發送至第一顯示裝置，所述煤礦井下視頻數據發送至視頻裝置，所述煤礦井下語音數據發送至語音裝置，所述煤礦井下警報數據發送至警報裝置，以及所述煤礦井下環境數據發送至第二顯示裝置；

所述第一顯示裝置對所述煤礦井下人員位置數據依次進行解碼處理、校驗分析處理、圖線分析處理和圖線顯示；

所述視頻裝置對所述煤礦井下視頻數據依次進行解碼處理、去噪增強處理、圖像處理和視頻播放；

所述語音裝置對所述煤礦井下語音數據依次進行解碼處理、去噪增強處理、語音處理和語音播放；

所述警報裝置對所述煤礦井下警報數據依次進行解碼處理、閾值比較處理和警報播放；

所述第二顯示裝置對所述煤礦井下環境數據依次進行解碼處理、圖線分析處理和圖線顯示。

較佳地，一種煤礦安全監控系統的數據采集方法還包括：將所述煤礦井下人員位置數據、所述煤礦井下視頻數據、所述煤礦井下語音數據、所述煤礦井下警報數據和所述煤礦井下環境數據均存儲至存儲器。

本發明實施例提供一種煤礦安全監控系統的數據采集裝置，包括：

數據獲取單元，用于獲取煤礦安全監控系統的數據；其中，所述煤礦安全監控系統的數據包括：煤礦井下人員位置數據、煤礦井下視頻數據、煤礦井下語音數據、煤礦井下警報數據和煤礦井下環境數據；

數據傳輸單元，用于將所述煤礦井下人員位置數據發送至第一顯示裝置，所述煤礦井下視頻數據發送至視頻裝置，所述煤礦井下語音數據發送至語音裝置，所述煤礦井下警報數據發送至警報裝置，以及所述煤礦井下環境數據發送至第二顯示裝置；

所述第一顯示裝置，用于對所述煤礦井下人員位置數據依次進行解碼處理、校驗分析處理、圖線分析處理和圖線顯示；

所述視頻裝置，用于對所述煤礦井下視頻數據依次進行解碼處理、去噪增強處理、圖像處理和視頻播放；

所述語音裝置，用于對所述煤礦井下語音數據依次進行解碼處理、去噪增強處理、語音處理和語音播放；

所述警報裝置，用于對所述煤礦井下警報數據依次進行解碼處理、閾值比較處理和警報播放；

所述第二顯示裝置，用于對所述煤礦井下環境數據依次進行解碼處理、圖線分析處理和圖線顯示。

較佳地，一種煤礦安全監控系統的數據采集裝置，還包括：數據存儲單元，用于將所述煤礦井下人員位置數據、所述煤礦井下視頻數據、所述煤礦井下語音數據、所述煤礦井下警報數據和所述煤礦井下環境數據均存儲至存儲器。

本發明實施例中，提供一種煤礦安全監控系統的數據采集方法及裝置，與現有技術相比，其有益效果為：

本發明通過將獲取的原始監控數據分區輸送至相互獨立的分析處理單元中，各分析處理單元對相應的監控數據進行各種處理，將大量多類型數據的各種復雜多樣處理分解為僅對同類型數據進行處理，提高了監控數據的響應速度，增強了時效性；由于各相互獨立的處理單元處理的數據類型單一，數據量小，因此不容易出現故障，保證了安全監控的持續性。

本發明在對獲取的原始監控數據分區處理的同時將原始監控數據存儲在存儲器中，既可以獲取原始數據進行后處理分析研究，也可以對原始數據進行實時處理，保證了原始數據不會丟失。

附圖說明

圖1為本發明實施例提供的一種煤礦安全監控系統的數據采集方法流程示意圖；

圖2為本發明實施例提供的應用實例結構示意圖；

圖3為本發明實施例提供的一種煤礦安全監控系統的數據采集裝置結構示意圖。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

圖1示例性的示出了本發明實施例提供的一種煤礦安全監控系統的數據采集方法流程示意圖。如圖1所示，本發明實施例提供的一種煤礦安全監控系統的數據采集方法包括以下步驟：

步驟S11：獲取煤礦安全監控系統的數據；其中，煤礦安全監控系統的數據包括：煤礦井下人員位置數據、煤礦井下視頻數據、煤礦井下語音數據、煤礦井下警報數據和煤礦井下環境數據。

需要說明的是，本發明中獲取的煤礦井下人員位置數據、煤礦井下視頻數據、煤礦井下語音數據、煤礦井下警報數據和煤礦井下環境數據，可以替換為其它數據，也可以對以上數據更加需要進行增減。

較佳地，獲取煤礦安全監控系統的數據，包括：向煤礦安全監控系統發送命令主動獲取煤礦安全監控系統的數據，或者被動接受煤礦安全監控系統發送的數據。

需要說明的是，獲取煤礦安全監控系統的數據包括主動獲取或被動獲取。主動獲取煤礦安全監控系統的數據是指，地面數據采集系統主動向井下煤礦安全監控系統發送數據請求命令后，井下煤礦安全監控系統向地面數據采集系統發送煤礦安全監控數據；被動獲取煤礦安全監控系統的數據是指，地面數據采集系統被動接受井下煤礦安全監控系統發送的煤礦安全監控數據。

需要說明的是，地面數據采集系統與井下煤礦安全監控系統之間通過防腐蝕電纜傳輸數據，通過電纜傳輸數據，穩定性好。

步驟S12：將煤礦井下人員位置數據發送至第一顯示裝置，煤礦井下視頻數據發送至視頻裝置，煤礦井下語音數據發送至語音裝置，煤礦井下警報數據發送至警報裝置，以及煤礦井下環境數據發送至第二顯示裝置。

較佳地，將煤礦井下人員位置數據發送至第一顯示裝置，煤礦井下視頻數據發送至視頻裝置，煤礦井下語音數據發送至語音裝置，煤礦井下警報數據發送至警報裝置，以及煤礦井下環境數據發送至第二顯示裝置；同時將所述煤礦井下人員位置數據、所述煤礦井下視頻數據、所述煤礦井下語音數據、所述煤礦井下警報數據和所述煤礦井下環境數據均存儲至存儲器。

需要說明的是，將獲取的煤礦安全監控系統的數據按照功能分類，將分類后的煤礦安全監控系統的數據分別發送至相互獨立的分析處理單元中。在實際傳輸中，不同類別的傳輸幀開頭按照傳輸協議設置有類別區分碼，這樣就可以方便快捷的將不同類別的煤礦安全監控系統的數據區別開，并按照傳輸協議發送至相應的分析處理單元中。

需要說明的是，第一顯示裝置包括第一數據處理單元和顯示器，視頻裝置包括第二數據處理單元和視頻播放器，語音裝置包括第三數據處理單元和語音播放器，警報裝置包括第四數據處理單元和警報器，以及第二顯示裝置包括第五數據處理單元和顯示器。其中，第一數據處理單元、第二數據處理單元、第三數據處理單元、第四數據處理單元和第五數據處理單元、可以采用相同的控制器也可以根據需要采用不同的控制器。

需要說明的是，對于煤礦井下的監控數據，大多采用后處理的方式分析監控數據，由于一些監控數據本身的特點(比如語音類數據)，目前也有對部分監控數據進行實時處理分析監控數據的，但是，在不影響監控數據實時性的基礎上獲取原始數據，只有采用并行控制器件(如FPGA)才可以同時完成數據的存儲與實時處理。

需要說明的是，本發明通過將獲取的原始監控數據分區輸送至相互獨立的分析處理單元中，各分析處理單元對相應的監控數據進行各種處理，將大量多類型數據的各種復雜多樣處理分解為僅對同類型數據進行處理，提高了監控數據的響應速度，增強了時效性；由于各相互獨立的處理單元處理的數據類型單一，數據量小，因此不容易出現故障，保證了安全監控的持續性。

需要說明的是，本發明在對獲取的原始監控數據分區處理的同時將原始監控數據存儲在存儲器中，既可以獲取原始數據進行后處理分析研究，也可以對原始數據進行實時處理，保證了原始數據不會丟失。

步驟S13：第一顯示裝置對煤礦井下人員位置數據依次進行解碼處理、校驗分析處理、圖線分析處理和圖線顯示。

需要說明的是，在實際應用中，需要實時監測煤礦井下人員位置信息，對每個煤礦井下人員的位置都需要跟蹤監控，保證煤礦井下人員的安全。將煤礦井下人員位置信息傳輸至地面采集系統的第一分析處理單元中進行解碼處理和校驗分析處理后，將每個煤礦井下人員的位置繪制成直觀的圖線，即煤礦井下人員的位置與煤礦井深的分布圖線，以及同一煤礦井深處煤礦井下人員的位置分布圖線，這樣便于地面監控人員的監控。

步驟S14：視頻裝置對煤礦井下視頻數據依次進行解碼處理、去噪增強處理、圖像處理和視頻播放。

需要說明的是，在實際應用中，在煤礦安全監控系統中設置視頻采集裝置，將煤礦井下的景象直觀的展現處理，更加直觀清晰，時效性強。將煤礦井下視頻信息傳輸至地面采集系統的第二分析處理單元中需要進行解碼處理、去噪增強處理和圖像優化處理，以便獲得清晰準確的煤礦井下景象。

步驟S15：語音裝置對煤礦井下語音數據依次進行解碼處理、去噪增強處理、語音處理和語音播放。

需要說明的是，在實際應用中，在煤礦安全監控系統中設置語音交流裝置，煤礦井下人員可以通過語音交流裝置與地面監控人員井下對話，實時性強。將煤礦井下語音信息傳輸至地面采集系統的第三分析處理單元中需要進行解碼處理、去噪增強處理和語音分析處理，以便獲得清晰的語音。

步驟S16：警報裝置對煤礦井下警報數據依次進行解碼處理、閾值比較處理和警報播放。

需要說明的是，在實際應用中，一種情況：在煤礦安全監控系統中設置報警裝置，煤礦井下人員可以通過報警裝置通知地面監控人員井下出現危險，由于報警信號數據量較小，傳輸速度快，時效性強，將煤礦井下報警信息傳輸至地面采集系統的第四分析處理單元中只需要進行解碼處理即可；另一種情況，將煤礦井下的相關數據傳輸至地面采集系統的第四分析處理單元中井下解碼處理后，與預設在地面采集系統的第四分析處理單元中的標準閾值數據比較，控制地面采集系統中相應的報警裝置。

步驟S17：第二顯示裝置對煤礦井下環境數據依次進行解碼處理、圖線分析處理和圖線顯示。

需要說明的是，在實際應用中，在煤礦安全監控系統中設置環境檢測裝置(如氧氣濃度檢測裝置和一氧化碳濃度檢測裝置等)，煤礦井下人員可以通過環境檢測裝置采集煤礦井下的環境參數，檢測煤礦井下的環境安全。將煤礦井下環境信息傳輸至地面采集系統的第五分析處理單元中進行解碼處理后對其進行實時曲線設計，以便清晰的觀察煤礦井下環境參數。

需要說明的是，對分區后的煤礦安全監控系統的數據進行預處理、分析處理和輸送處理均采用獨立的處理器件，即一個類型的數據對應一個處理器件。這些處理器件可以采用不同的處理器件，數據量小的可以采用價格便宜的單片機，要求響應速度快的可以采用微處理器(如ARM)，需要處理圖像處理等計算量大的數據可以采用DSP器件(如TMS320DM642)。

需要說明的是，將分析處理后的數據輸送至相應的裝置，通過人機交互裝置展現煤礦井下的數據，直觀清晰，且互不影響。

需要說明的是，上述步驟S11～S17中，其中S13～S17可以按照是任意順序執行。

圖2為本發明實施例提供的應用實例結構示意圖。如圖2所示，應用實例結構示意圖中包括：煤礦安全監控系統20、FPGA器件21、儲存器22、處理器23和裝置24。

需要說明的是，FPGA器件21、存儲器22、處理器23和裝置24構成地面數據采集系統，地面數據采集系統通過FPGA器件21采集煤礦安全監控系統的數據。其中，處理器23包括多個處理器，多個處理器可以相同也可以不同；裝置24包括多個裝置，多個裝置可以相同也可以不同；多個處理器與多個裝置一一對應，即如圖2所示，處理器1與裝置1電連接，依次為處理器n與裝置n電連接。

需要說明的是，FPGA器件21將獲取的原始監控數據分區輸送至相互獨立的處理器中，各處理器對相應的監控數據進行各種處理，將大量多類型數據的各種復雜多樣處理分解為僅對同類型數據進行處理，提高了監控數據的響應速度，增強了時效性；由于各相互獨立的處理單元處理的數據類型單一，數據量小，因此不容易出現故障，保證了安全監控的持續性。

需要說明的是，FPGA器件21對獲取的原始監控數據分區處理的同時將原始監控數據存儲在存儲器22中，既可以獲取原始數據進行后處理分析研究，也可以對原始數據進行實時處理，保證了原始數據不會丟失。

基于同一發明構思，本發明實施例提供了一種煤礦安全監控系統的數據采集裝置，由于該裝置解決技術問題的原理與一種煤礦安全監控系統的數據采集方法相似，因此該裝置的實施可以參見方法的實施，重復之處不再贅述。

圖3示例性的示出了本發明實施例提供的一種煤礦安全監控系統的數據采集裝置結構示意圖。如圖3所示，本發明實施例提供的一種煤礦安全監控系統的數據采集裝置包括：

數據獲取單元31，用于獲取煤礦安全監控系統的數據；其中，所述煤礦安全監控系統的數據包括：煤礦井下人員位置數據、煤礦井下視頻數據、煤礦井下語音數據、煤礦井下警報數據和煤礦井下環境數據。

數據傳輸單元32，用于將煤礦井下人員位置數據發送至第一顯示裝置，煤礦井下視頻數據發送至視頻裝置，煤礦井下語音數據發送至語音裝置，煤礦井下警報數據發送至警報裝置，以及煤礦井下環境數據發送至第二顯示裝置。

第一顯示裝置33，用于對煤礦井下人員位置數據依次進行解碼處理、校驗分析處理、圖線分析處理和圖線顯示。

視頻裝置34，用于對煤礦井下視頻數據依次進行解碼處理、去噪增強處理、圖像處理和視頻播放。

語音裝置35，用于對煤礦井下語音數據依次進行解碼處理、去噪增強處理、語音處理和語音播放。

警報裝置36，用于對煤礦井下警報數據依次進行解碼處理、閾值比較處理和警報播放。

第二顯示裝置37，用于對煤礦井下環境數據依次進行解碼處理、圖線分析處理和圖線顯示。

較佳地，一種煤礦安全監控系統的數據采集裝置還包括：數據存儲單元，用于將煤礦井下人員位置數據、煤礦井下視頻數據、煤礦井下語音數據、煤礦井下警報數據和煤礦井下環境數據均存儲至存儲器。

應當理解，以上煤礦安全監控系統的數據采集裝置包括的單元僅為根據該設備裝置實現的功能進行的邏輯劃分，實際應用中，可以進行上述單元的疊加或拆分。并且該實施例提供的煤礦安全監控系統的數據采集裝置所實現的功能與上述實施例提供的煤礦安全監控系統的數據采集方法一一對應，對于該裝置所實現的更為詳細的處理流程，在上述方法實施例一中已做詳細描述，此處不再詳細描述。

以上公開的僅為本發明的幾個具體實施例，本領域的技術人員可以對本發明進行各種改動和變型而不脫離本發明的精神和范圍，倘若本發明的這些修改和變型屬于本發明權利要求及其等同技術的范圍之內，則本發明也意圖包含這些改動和變型在內。