一種基于北斗一代的煤礦井下監控系統的制作方法

本實用新型涉及一種基于北斗一代的煤礦井下監控系統，屬于礦山安全監測監控領域。

背景技術：

隨近年來，隨著國家對煤礦企業安全生產要求的不斷提高和企業自身發展的需要，我國各大、中、小煤礦的礦井安全監測、監控和預警系統已經迫在眉睫，此類系統的裝備能夠大大提高礦井安全生產水平和安全生產管理效率。

技術實現要素：

為解決煤礦企業安全生產的問題，本實用新型提出了一種基于北斗一代的煤礦井下信息實時采集與發送、本地與遠程實時監控的系統。該方法實現了對井下安全實時監控以及多層報警的功能，采用北斗一代技術即提高了傳輸可靠性又大大節省了建立基站的成本。

本實用新型的技術方案：基于北斗一代的煤礦井下監控系統包括遠程監控端A、本地監控端B和井下監控終端C三部分，所述遠程監控端A包括北斗一代收發天線ⅠA1、北斗一代收發模塊ⅠA2、主控端控制模塊A3、報警模塊ⅠA4、web服務器A5、InternetA6和政府相關部門A7組成，所述北斗一代收發模塊ⅠA2、web服務器A5分別和主控端控制模塊A3互聯，主控端控制模塊A3輸出端與報警模塊ⅠA4輸入端相連，北斗一代收發模塊A2與北斗一代收發天線ⅠA1互聯，web服務器A5通過InternetA6與政府相關部門A7連接；

所述本地監控端B包括井下監控接口模塊ⅠB1、光纖B2、監控端控制模塊B3、太陽能供電模塊B4、報警模塊ⅡB5、北斗一代收發模塊ⅡB6和北斗一代收發天線ⅡB7，所述北斗一代收發模塊ⅡB6與監控端控制模塊B3互聯，井下監控模塊ⅠB1通過光纖B2與監控端控制模塊B3互聯，太陽能供電模塊B4輸出端與監控端控制模塊B3輸入端相連，北斗一代收發天線ⅡB7和北斗一代收發模塊ⅡB6互聯，報警模塊ⅡB5輸入端與監控端控制模塊B3輸出端相連；

所述井下監控終端C包括井下監控接口模塊ⅡC1、ARM控制單元C2、攝像頭模塊C3、報警模塊ⅢC4、A/D轉換模塊C5和數據采集模塊C6，所述井下監控接口模塊ⅡC1與ARM控制單元C2互聯，攝像頭模塊C3與ARM控制單元C2互聯，A/D轉換模塊C5與ARM控制單元C2互聯，報警模塊ⅢC4輸入端與ARM控制單元C2輸出端相連，數據采集模塊C6輸出端與A/D轉換模塊C5輸入端相連。

遠程監控端A將從北斗一代收發天線ⅠA1接收的數據經北斗一代收發模塊ⅠA2傳送到總部主控端控制模塊A3，主控端控制模塊A3將監控端控制模塊B3處理后的信息與關鍵數據比對并作出相應的回復應答并經北斗一代收發模塊ⅠA2對本地監控端B實時遠程監控，同時將處理后信息以及相關數據上傳web服務器A5，web服務器A5經防火墻進入InternetA6，可有政府相關部門A7查詢指導。若主控端控制模塊A3發現處理信息與關鍵數據不符，則啟動報警模塊ⅠA4。主控端控制模塊A3可以是個人電腦或服務器，主控端控制模塊A3發送的數據可以傳送到企業總部局域網便于參考、研究給出最合理的安全監控方案，也可以傳送到web服務器中，經由Internet與政府相關部門7通信，政府相關部門7可以對煤礦的安全生產進行實時的監管。政府相關部門7為安監局、煤監局。報警模塊ⅠA4可以分為黃色預警、橙色預警、紅色預警。黃色預警是對本地監控系統所給出數據與其對應的解決方案不符但不影響生產；橙色預警是對本地監控系統所給數據與其對應的解決方案嚴重錯誤有可能影響正常生產并產生危險；紅色警報是對發生重大失誤或礦難的應急處理。

本地監控端通過將井下監控接口模塊ⅠB1的數據經由光纖B2上傳到地面上的監控端控制模塊B3，監控端控制模塊B3將根據這些具體的數據來分析判斷各項數據是否正常，并作出相應的判斷。北斗一代收發模塊ⅡB6將監控端控制模塊B3發出的處理信息以及從井下采集到的關鍵數據經由北斗一代收發天線ⅡB7發送出去。如果出現異常監控端控制模塊B3啟動報警模塊ⅡB5，停止井下作業排查警報來源并除險。太陽能供電模塊B4用于在太陽光下實現自動充電功能，并在監控端控制模塊B3的控制下，對各個模塊進行供電和斷電操作，特別是耗電量大的圖像采集部分，降低監控端的功耗，以及延長斷電情況下井下作業和監控時間。本地監控中的監控端控制模塊B3可以是個人電腦、服務器或手持設備，除此之外還包含有液晶顯示屏來對礦井下關鍵現場進行現場監控。遠程監控端A和本地監控端B所用北斗一代收發模塊均為高集成度的北斗一代收發模塊。該模塊能利用地球同步衛星為工作人員提供快速定位、簡短數字報文通信和授時服務，其工作頻率為2491.75MHz。報警模塊ⅡB5同樣分為三種，分別為黃色預警、橙色預警、紅色預警。黃色預警是井下相關傳感器數據有輕微異常但不影響正常生產；橙色預警是井下相關傳感器參數嚴重超標，禁止礦工作業。紅色預警是出現險情及危及礦工生命安全。

井下監控端中A/D轉換模塊C5通過數據采集模塊C6采集數據，該數據采集模塊可以通過溫度傳感器、濕度傳感器、壓力傳感器、風速傳感器、風壓傳感器、氣體傳感器、開停傳感器等將當前采集到的溫度、濕度、頂棚壓力、氣壓、風速、風壓、甲烷濃度、一氧化碳濃度、設備開停狀態等數據搜集上來并通過A/D轉換模塊C5將模擬量轉換成信號量發送至ARM控制單元C2做簡單處理，同時攝像頭模塊C3也將采集到的圖像數據發送到ARM控制單元C2并做處理，然后一并發送到井下監控接口模塊ⅡC1。如果出現嚴重異常，則ARM控制單元將會不經地面系統在井下發出報警ⅢC4。

本實用新型的有益效果：

通過使用本監控系統，工作人員能夠遠程監控本地人員的操作并給予指導并對井下險情做到多層次預報和監控，從而從井下、本地、總部各層保障井下安全作業環境，提高監控效率以及安全系數。這樣不僅保證了井下險情的及時發現，還能通過北斗一代險情定位，從而對險情做到早發現、早預報、早撲救，變有災為無災、變大災為小災的效果，保障了國家的資源安全以及人民的生命安全。

附圖說明

圖1為本實用新型遠程監控端的原理方框圖；

圖2為本實用新型本地監控端的原理方框圖；

圖3為本實用新型井下監控端原理方框圖；

圖中各標號：A-遠程監控端，A1-北斗一代收發天線Ⅰ，A2-北斗一代收發模塊Ⅰ，A3-主控端控制模塊，A4-報警模塊Ⅰ，A5-企業局域網，A6-Internet，A7-政府部門；B-本地監控端，B1-井下監控接口模塊Ⅰ，B2-光纖，B3-監控端監控模塊，B4-太陽能供電模塊，B5-報警模塊Ⅱ，B6-北斗一代收發模塊Ⅱ，B7-北斗一代收發天線Ⅱ；C-井下監控端，C1-井下監控接口模塊Ⅱ，C2-ARM控制單元，C3-攝像頭模塊，C4-報警模塊Ⅲ，C5-A/D轉換模塊，C6-數據采集模塊。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步說明。

實施例1：本實用新型中基于北斗一代的煤礦井下監控系統包括遠程監控端A、本地監控端B和井下監控終端C三部分。如圖1所示，遠程監控端A包括北斗一代收發天線ⅠA1、北斗一代收發模塊ⅠA2、主控端控制模塊A3、報警模塊ⅠA4、企業局域網A5、InternetA6和政府政府相關部門7部門A7組成，所述北斗一代收發模塊ⅠA2、企業局域網A5分別和主控端控制模塊A3互聯，主控端控制模塊A3輸出端與報警模塊ⅠA4輸入端相連，北斗一代收發模塊A2與北斗一代收發天線ⅠA1互聯，企業局域網A5通過InternetA6與政府政府相關部門7部門A7連接。

如圖2所示，本地監控端B包括井下監控接口模塊ⅠB1、光纖B2、監控端控制模塊B3、太陽能供電模塊B4、報警模塊ⅡB5、北斗一代收發模塊ⅡB6和北斗一代收發天線ⅡB7，所述北斗一代收發模塊ⅡB6與監控端控制模塊B3互聯，井下監控模塊ⅠB1通過光纖B2與監控端控制模塊B3互聯，太陽能供電模塊B4輸出端與監控端控制模塊B3輸入端相連，北斗一代收發天線ⅡB7和北斗一代收發模塊ⅡB6互聯，報警模塊ⅡB5輸入端與監控端控制模塊B3輸出端相連。

如圖3所示，井下監控終端C包括井下監控接口模塊ⅡC1、ARM控制單元C2、攝像頭模塊C3、報警模塊ⅢC4、A/D轉換模塊C5和數據采集模塊C6，所述井下監控接口模塊ⅡC1與ARM控制單元C2互聯，攝像頭模塊C3與ARM控制單元C2互聯，A/D轉換模塊C5與ARM控制單元C2互聯，報警模塊ⅢC4輸入端與ARM控制單元C2輸出端相連，數據采集模塊C6輸出端與A/D轉換模塊C5輸入端相連。

數據采集模塊C6包括溫度傳感器、濕度傳感器、壓力傳感器、開停傳感器、風向傳感器、風速傳感器和氣體傳感器。web服務器A5可替換為企業局域網。太陽能供電模塊B4包括蓄電池組，以及分別與蓄電池組連接的太陽能電池板。攝像頭模塊C3為CMOS攝像頭。

實施例2：本實施例其余部分與實施例1相同，其中所述北斗一代收發天線ⅠA1、北斗一代收發天線ⅡB7采用FB0503型北斗一代收發天線，其工作頻率為2491.75MHz。

所述北斗一代收發模塊ⅠA2、北斗一代收發模塊ⅡB6采用FB3141型北斗一代收發模塊。

所述主控端控制模塊A3主芯片可以采用ARM11（S3C6410）。

所述報警模塊ⅠA4、報警模塊ⅡB5、報警模塊ⅢC4采用12V直流電壓LED旋轉警示燈LTE-1101L。

所述政府相關機構A7為安監局、煤監局。

所述井下監控接口模塊ⅠB1、井下監控接口模塊ⅡC1采用液晶屏LCD12864。

所述光纖B2采用WPD-SC-SC光纖跳線。

所述本地監控端控制模塊B3和ARM控制單元C2主芯片均可以采用ARM9（S3C2440）。

所述太陽能供電模塊B4采用CXS-FD太陽能發電系統。

所述攝像頭模塊C3采用海康威視DS-2CD3T45-I8型網絡攝像頭。

所述A/D轉換模塊C5采用C2000 MDI8型A/D轉換模塊。

所述數據采集模塊C6采用溫度傳感器、濕度傳感器、壓力傳感器、風速傳感器、風壓傳感器、氣體傳感器、開停傳感器。

上面結合附圖對本實用新型的具體實施例作了詳細說明，但是本實用新型并不限于上述實施例，在本領域普通技術人員所具備的知識范圍內，還可以在不脫離本實用新型宗旨的前提下作出各種變化。