一種新型礦用安全監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種新型礦用安全監(jiān)控系統(tǒng)，屬于煤礦和非煤礦井下監(jiān)控的通訊設備【技術領域】，所要解決的技術問題是提供一種能夠解決現(xiàn)有礦用安全監(jiān)控系統(tǒng)的不足，在增加系統(tǒng)的節(jié)點容量的同時，又便于安裝和維護，同時便于巡更的系統(tǒng)，所采用的技術方案：地面設備包括組成局域網的監(jiān)控主機、打印設備、通用交換機、UPS和地面礦用交換機，井下設備包括多個井下礦用交換機，多個井下礦用交換機組成光環(huán)網，每個井下礦用交換機均與一個或多個礦用分站連接并通信，每個礦用分站又與一個或多個礦用無線傳感器、礦用無線執(zhí)行器通過ZIGBEE無線網絡通信；每個礦用分站上均連接有為其供電的電源；地面礦用交換機與井下礦用交換機通過電纜連接，本實用新型用于煤礦監(jiān)控。
【專利說明】一種新型礦用安全監(jiān)控系統(tǒng)

【技術領域】
[0001]本實用新型一種新型礦用安全監(jiān)控系統(tǒng)，屬于煤礦和非煤礦井下監(jiān)控的通訊設備【技術領域】。

【背景技術】
[0002]煤礦和非煤礦井下環(huán)境復雜，存在多種爆炸性混合氣體和有毒氣體，給生產帶來了安全隱患，近年來煤礦和非煤礦安全事故頻發(fā)，不僅造成了巨大的經濟和人員的損失，也給環(huán)境帶來了很大污染。隨著計算機技術、通訊技術以及微電子技術的飛速發(fā)展，各種礦用安全監(jiān)控系統(tǒng)以及各種檢測氣體礦用傳感器逐年增多，煤礦和非煤礦安全事故有所下降，但同時這種系統(tǒng)的結構和信息交互方法也暴露新的問題，如這些系統(tǒng)中的設備依舊以有線的方式進行通訊，使得井下線纜眾多，給維護帶來了很大的困難。即使有小部分傳感器是以無線的方式傳輸信息，但其耗電量較大而且較為分散，現(xiàn)有的各系統(tǒng)存在以下不足。
[0003]1、傳輸線種類多，難于管理
[0004]隨著系統(tǒng)的增加，系統(tǒng)中的傳感器種類也不斷的增加，使的以有線傳輸為主的煤礦和非煤礦對傳輸線纜的管理非常困難。隨著時間的推移即使有標記的傳輸線纜也是很難分清其屬于哪個系統(tǒng)，哪個傳感器。
[0005]2、實時性不強
[0006]傳統(tǒng)的傳輸是以有線為主，其傳輸速率受到傳輸距離的影響，傳感器與分站(基站)之間傳輸速率大都在1200bps和2400bps，如果采用光纜的話成本太高，而且由于分站接口的限制，特別是對于系統(tǒng)巡檢時間要求嚴格的系統(tǒng)，隨著傳感器的擴展導致數(shù)據量增大，已不能夠滿足巡檢時間的要求。
[0007]3、節(jié)點容量小
[0008]傳統(tǒng)的以有線為主的傳感器傳輸信號，大都是通過分站(基站)來采集傳輸。而由于分站本身的接口數(shù)量有限，使得每個分站能夠接傳感器的數(shù)量非常有限，以采集瓦斯的分站來說，現(xiàn)行流行的是8模8開，而數(shù)字信號的也只有30個左右。
[0009]4、傳感器的安裝和維護不便
[0010]現(xiàn)行的傳感器的安裝時必須要把電纜鋪設好，而架設電纜有時非常不便。維護時由于傳感器的種類和數(shù)量的增加，傳輸線纜也在增加，如果有電纜損壞，特別是對于井下的傳感器而言，由于很多傳感器的傳輸距離都在幾公里，一旦有傳感器的線纜出問題，查詢起來很困難，不便于維護。
[0011]5、井下巡檢不便
[0012]目前井下巡檢多以目測，然后手寫記錄為主，這種方式不僅耗力耗時而且查詢不便。
實用新型內容
[0013]本實用新型所要解決的技術問題是提供一種能夠解決現(xiàn)有礦用安全監(jiān)控系統(tǒng)的不足，在增加系統(tǒng)的節(jié)點容量的同時，又便于安裝和維護，同時便于巡更的系統(tǒng)。
[0014]為解決上述技術問題，本實用新型所采用的技術方案:一種新型礦用安全監(jiān)控系統(tǒng)，包括地面設備和井下設備，所述地面設備包括監(jiān)控主機、監(jiān)控主機備機、打印設備、通用交換機、UPS和地面礦用交換機，并且所述監(jiān)控主機、監(jiān)控主機備機、打印設備、UPS和地面礦用交換機通過通用交換機組成局域網，所述井下設備包括多個井下礦用交換機，所述多個井下礦用交換機組成光環(huán)網，每個井下礦用交換機均與一個或多個礦用分站連接并通信，每個礦用分站又與一個或多個礦用無線傳感器、礦用無線執(zhí)行器通過ZIGBEE無線網絡通信；
[0015]所述每個礦用分站上均連接有為其供電的電源；
[0016]所述地面礦用交換機與井下礦用交換機通過電纜連接。
[0017]所述井下設備還包括一個或多個礦用無線移動終端，所述礦用無線移動終端通過NFC無線方式與礦用無線傳感器、礦用無線執(zhí)行器及其它具有NFC模塊的設備通信，通過WIFI無線方式與礦用分站通信。
[0018]所述井下礦用交換機具有光接口和RJ45電接口。
[0019]所述地面礦用交換機或為千兆網，或為百兆網。
[0020]本實用新型中礦用分站作為ZIGBEE路由器與作為終端的礦用無線傳感器、礦用無線執(zhí)行器形成ZIGBEE網絡，礦用分站通過輪詢機制，巡檢每臺礦用無線傳感器和礦用無線執(zhí)行器，將接收到的信息打包成數(shù)據包，通過光纜或電纜傳輸?shù)焦猸h(huán)網后送達地面監(jiān)控主機，進行處理，同時地面監(jiān)控主機能夠顯示、查詢、打印、存儲系統(tǒng)中各設備的安裝、位置、通訊狀況等信息。地面監(jiān)控主機也可通過環(huán)網把要對礦用分站、礦用無線傳感器、礦用無線執(zhí)行器等設備的交互信息傳輸?shù)降V用分站，礦用分站進而把信息分發(fā)到礦用無線傳感器、礦用無線執(zhí)行器等設備上，以執(zhí)行相應操作并接收反饋信息。
[0021 ] 井下或地面人員利用礦用無線移動終端通過NFC，采集礦用無線傳感器、礦用無線執(zhí)行器等具有NFC模塊設備的各種狀態(tài)信息，通過WIFI無線方式把信息傳輸?shù)降V用分站，礦用分站將信息打包成數(shù)據包通過光環(huán)網送達地面監(jiān)控主機，地面監(jiān)控主機接收到信息后，進行顯示、分類、存儲等處理，并可進行查詢、打印等操作。同時地面監(jiān)控主機亦可將交互信息通過光環(huán)網發(fā)送到礦用分站，礦用分站接收到信息，通過WIFI送達礦用無線移動終端，進而進行操作，并接收來自礦用無線移動終端的反饋信息。
[0022]本實用新型和現(xiàn)有技術相比具有以下有益效果。
[0023]一、本實用新型中礦用無線傳感器、礦用無線執(zhí)行器和礦用無線移動終端與礦用分站之間的通訊采用無線方式，從而減少線纜的鋪設，簡化了井下傳感器的安裝和維護，更便于管理。
[0024]二、本實用新型中礦用無線傳感器、礦用無線執(zhí)行器與礦用分站之間的通訊采用ZIGBEE無線方式，其傳輸速率為20Kbps，比現(xiàn)有的礦用傳感器、礦用無線執(zhí)行器與分站之間的傳輸速率大大提高，使得信息傳輸更加實時。與此同時，采用ZIGBEE無線通訊方式，其網狀網絡的特點在于能夠容納64000個節(jié)點，比以往各種形式結構的節(jié)點數(shù)有了大幅度的提高，增加了系統(tǒng)中傳感器和執(zhí)行器節(jié)點容量，便于擴容從而更適用于客戶將來的發(fā)展需求。
[0025]三、現(xiàn)有的煤礦和非煤礦井下巡檢是以目測和手工記錄為主，這種方法不僅耗力而且耗時。本實用新型采用礦用無線移動終端，通過NFC，實現(xiàn)了以刷卡的方式獲取設備信息，一改以往目測和手工記錄的手段，大大提高了工作效率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1為本實用新型的系統(tǒng)結構圖。
[0027]圖2為礦用分站與礦用無線傳感器、礦用無線執(zhí)行器、礦用無線移動終端信息的無線傳輸方法圖。
[0028]圖3為礦用無線移動終端與礦用無線傳感器、礦用無線執(zhí)行器信息的無線傳輸方法圖。

【具體實施方式】
[0029]實施例一
[0030]如圖1-圖3所示，一種新型礦用安全監(jiān)控系統(tǒng)，包括地面設備和井下設備，所述地面設備包括監(jiān)控主機、監(jiān)控主機備機、打印設備、通用交換機、UPS和地面礦用交換機，并且所述監(jiān)控主機、監(jiān)控主機備機、打印設備、UPS和地面礦用交換機通過通用交換機組成局域網，所述井下設備包括多個井下礦用交換機，所述多個井下礦用交換機組成光環(huán)網，每個井下礦用交換機均與一個或多個礦用分站連接并通信，每個礦用分站又與一個或多個礦用無線傳感器、礦用無線執(zhí)行器通過ZIGBEE無線網絡通信；
[0031]所述每個礦用分站上均連接有為其供電的電源；
[0032]所述地面礦用交換機與井下礦用交換機通過電纜連接。
[0033]所述井下礦用交換機具有光接口和RJ45電接口。
[0034]所述地面礦用交換機或為千兆網，或為百兆網。
[0035]所述礦用無線移動終端與礦用無線傳感器、礦用無線執(zhí)行器組成的NFC通訊網絡還可以根據實際需要增加其他具有NFC功能的設備。
[0036]所述ZIGBEE采用2.4GHz ISM頻段，其傳輸速率為20Kbps。所述NFC無線方式通訊工作于13.56MHz頻率范圍，傳輸速率為212Kbps，最大距離限制為20cm。
[0037]所述礦用無線傳感器作用:采集環(huán)境參數(shù)，將模擬量，開關量等信號轉化成數(shù)字信號通過ZIGBEE無線方式傳輸?shù)降V用分站，同時礦用無線傳感器也可以接收來自礦用分站的操作命令并執(zhí)行。
[0038]所述礦用無線執(zhí)行器作用:礦用分站通過ZIGBEE無線方式將控制信號傳輸給礦用無線執(zhí)行器，礦用無線執(zhí)行器接收到命令后執(zhí)行控制操作，同時將控制操作結果信息通過ZIGBEE方式反饋給礦用分站。
[0039]礦用無線移動終端作用:通過NFC采集礦用無線傳感器、礦用無線執(zhí)行器以及具有NFC模塊的其他設備信息，通過WIFI傳輸給礦用分站，同時礦用無線移動終端亦可接收來自礦用分站的各種命令，并執(zhí)行相應操作。
[0040]礦用分站作用:通過WIF1、ZIGBEE、NFC無線通訊方式與礦用無線傳感器、礦用無線執(zhí)行器、礦用無線移動終端進行信息交互，將接收到的信息打包后通過環(huán)網發(fā)送到地面主機處理，或接收來自地面的交互命令，同時發(fā)送到礦用無線傳感器、礦用無線執(zhí)行器、礦用無線移動終端，并將執(zhí)行結果反饋到地面。
[0041]井下礦用交換機作用:主要以光纜作為傳輸介質，由N個井下礦用交換機形成光環(huán)網，其具有光接口和RJ45電口，可以配接礦用分站等設備，其主要作用是作為地面和井下設備的以太網通道來傳輸信息。
[0042]地面監(jiān)控主機和監(jiān)控主機備機作用:地面監(jiān)控主機集成了相應的功能軟件，是地面人員與系統(tǒng)中各設備進行人機交互的平臺，監(jiān)控主機備機作用是當主機處于無法執(zhí)行其正常功能時，備機啟動來代替主機完成其功能，當主機回復正常時備機切斷。
[0043]實施例二
[0044]如圖1-圖3所示，一種新型礦用安全監(jiān)控系統(tǒng)，包括地面設備和井下設備，所述地面設備包括監(jiān)控主機、監(jiān)控主機備機、打印設備、通用交換機、UPS和地面礦用交換機，并且所述監(jiān)控主機、監(jiān)控主機備機、打印設備、UPS和地面礦用交換機通過通用交換機組成局域網，所述井下設備包括多個井下礦用交換機，所述多個井下礦用交換機組成光環(huán)網，每個井下礦用交換機均與一個或多個礦用分站連接并通信，每個礦用分站又與一個或多個礦用無線傳感器、礦用無線執(zhí)行器通過ZIGBEE無線網絡通信；
[0045]所述每個礦用分站上均連接有為其供電的電源；
[0046]所述地面礦用交換機與井下礦用交換機通過電纜連接。
[0047]所述井下設備還包括一個或多個礦用無線移動終端，所述礦用無線移動終端通過NFC無線方式與礦用無線傳感器、礦用無線執(zhí)行器及其它具有NFC模塊的設備通信，通過WIFI無線方式與礦用分站通信。
[0048]所述井下礦用交換機具有光接口和RJ45電接口。
[0049]所述地面礦用交換機或為千兆網，或為百兆網。
[0050]所述礦用無線移動終端與礦用無線傳感器、礦用無線執(zhí)行器組成的NFC通訊網絡還可以根據實際需要增加其他具有NFC功能的設備。
[0051]所述ZIGBEE采用2.4GHz ISM頻段，其傳輸速率為20Kbps。所述NFC無線方式通訊工作于13.56MHz頻率范圍，傳輸速率為212Kbps，最大距離限制為20cm。
[0052]所述礦用無線傳感器作用:采集環(huán)境參數(shù)，將模擬量，開關量等信號轉化成數(shù)字信號通過ZIGBEE無線方式傳輸?shù)降V用分站，同時礦用無線傳感器也可以接收來自礦用分站的操作命令并執(zhí)行。
[0053]所述礦用無線執(zhí)行器作用:礦用分站通過ZIGBEE無線方式將控制信號傳輸給礦用無線執(zhí)行器，礦用無線執(zhí)行器接收到命令后執(zhí)行控制操作，同時將控制操作結果信息通過ZIGBEE方式反饋給礦用分站。
[0054]礦用無線移動終端作用:通過NFC采集礦用無線傳感器、礦用無線執(zhí)行器以及具有NFC模塊的其他設備信息，通過WIFI傳輸給礦用分站，同時礦用無線移動終端亦可接收來自礦用分站的各種命令，并執(zhí)行相應操作。
[0055]礦用分站作用:通過WIF1、ZIGBEE, NFC無線通訊方式與礦用無線傳感器、礦用無線執(zhí)行器、礦用無線移動終端進行信息交互，將接收到的信息打包后通過環(huán)網發(fā)送到地面主機處理，或接收來自地面的交互命令，同時發(fā)送到礦用無線傳感器、礦用無線執(zhí)行器、礦用無線移動終端，并將執(zhí)行結果反饋到地面。
[0056]井下礦用交換機作用:主要以光纜作為傳輸介質，由N個井下礦用交換機形成光環(huán)網，其具有光接口和RJ45電口，可以配接礦用分站等設備，其主要作用是作為地面和井下設備的以太網通道來傳輸信息。
[0057]地面監(jiān)控主機和監(jiān)控主機備機作用:地面監(jiān)控主機集成了相應的功能軟件，是地面人員與系統(tǒng)中各設備進行人機交互的平臺，監(jiān)控主機備機作用是當主機處于無法執(zhí)行其正常功能時，備機啟動來代替主機完成其功能，當主機回復正常時備機切斷。
【權利要求】
1.一種新型礦用安全監(jiān)控系統(tǒng)，包括地面設備和井下設備，所述地面設備包括監(jiān)控主機、監(jiān)控主機備機、打印設備、通用交換機、UPS和地面礦用交換機，并且所述監(jiān)控主機、監(jiān)控主機備機、打印設備、UPS和地面礦用交換機通過通用交換機組成局域網，其特征在于:所述井下設備包括多個井下礦用交換機，所述多個井下礦用交換機組成光環(huán)網，每個井下礦用交換機均與一個或多個礦用分站連接并通信，每個礦用分站又與一個或多個礦用無線傳感器、礦用無線執(zhí)行器通過ZIGBEE無線網絡通信； 所述每個礦用分站上均連接有為其供電的電源； 所述地面礦用交換機與井下礦用交換機通過電纜連接。
2.根據權利要求1所述的一種新型礦用安全監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于:所述井下設備還包括一個或多個礦用無線移動終端，所述礦用無線移動終端通過NFC無線方式與礦用無線傳感器、礦用無線執(zhí)行器及其它具有NFC模塊的設備通信，通過WIFI無線方式與礦用分站通信。
3.根據權利要求1或2所述的一種新型礦用安全監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于:所述井下礦用交換機具有光接口和RJ45電接口。
4.根據權利要求1或2所述的一種新型礦用安全監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于:所述地面礦用交換機或為千兆網，或為百兆網。
【文檔編號】E21F17/18GK204140128SQ201420504745
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年9月3日 優(yōu)先權日:2014年9月3日
【發(fā)明者】李曉方, 姚永強, 王強 申請人:山西陽光三極科技有限公司