[发明专利]基于物联网的煤矿安全综合监控系统

说明书

技术领域

本发明涉及煤矿安全监控领域，具体是一种基于物联网的煤矿安全综合监控系统。

背景技术

我国是产煤大国，但就自然条件来看，我国煤层的赋存条件普遍不理想，绝大多数的矿井条件恶劣，不同程度地受到了瓦斯、顶板、透水等自然灾害的威胁，是导致煤矿安全事故频发的客观条件。随着国家对煤矿企业安全生产要求的不断提高，煤矿安全监测监控系统普遍应用于国内大小煤矿中。安全监控系统的装备，能够大大地提高矿井安全生产水平和安全生产管理效率，是预防煤矿安全事故的有效途径。

传统的煤矿安全监测监控系统只能对所监测的环境参数发生超限时进行简单处理，缺乏对安全数据的综合分析和实时预测功能，与煤矿安全生产的现实需求存在较大差距，主要体现在以下五个方面：

1.井下数据采集难以满足安全生产监控的要求。井下传感器通常只在采掘工作面附近部署，而其他安全隐患大的地方传感器部署却不足，导致安全生产监控系统出现盲区；现有煤矿井下安全监控系统多采用有线方式，需铺设有线传输系统，在很大程度上限制了网络规模的扩大，使得井下监控的覆盖不足。

2.系统共享程度低。现有的煤矿安全生产监控系统出自不同生产厂家，通信协议互不兼容、缺乏规范的传输设备接口标准，使得不同厂家的传输设备不兼容，无法共享传输网络。同时，由于缺乏统一的监控数据信息标准，各个系统独立运行互不兼容，不同监控系统的信息无法共享，形成了一个个的“信息孤岛”，不利于煤矿企业进行综合管理和决策。

3.信息利用程度不高。现有的煤矿安全监控系统只能实现安全数据的采集和简单的报警功能，不能根据已有的历史安全数据和实时采集数据进行建模分析，无法对煤矿安全事故进行预报、预警，无法及时向用户提供预防事故的对策和方案，影响了安全生产监控系统的应用效果，尚不具备安全事故的预警、针对突发事故应急救援的决策支持和信息保障功能。

4.应急救援信息保障功能缺失。煤矿安全事故突发后，需要及时了解井下各类人员的数量、分布、位置，及事故发生地的三维地质结构等信息，以便较为准确地进行救援调度，及时开展有效的救援行动。现有的煤矿安全生产监控系统却无法提供足够的救援信息，使得地面的救援调度缺乏针对性，不利于救援行动的有效开展。

5.无法主动监控井下失信行为。受各种因素的影响，井下部分管理和作业人员安全意识淡漠，违反安全规程的失信行为时有发生，甚至存在故意破坏井下监控设施的行为，本发明中将人员或设备违反安全规程的行为称为失信行为。现有煤矿安全监控系统只能针对井下的环境和设备进行监视，监多控少，无法对这些危害矿井安全的失信行为进行主动监控，不能及时发现事故隐患从而杜绝失信行为的发生。

现有煤矿井下安全监控系统所存在的缺陷和不足，已成为制约煤矿安全生产水平的瓶颈问题。近年来随着无线通讯技术和物联网技术的发展，为研发新型煤矿安全综合监控系统提供了技术基础。物联网能将各种信息传感设备和装置与互联网、无线专网结合起来形成巨型网络，其核心是智能传感网技术。物联网由于具有结构灵活、自组织、多跳等特点，适用于恶劣环境，是弥补目前井下监控缺陷的有效工具。物联网由大量密集部署的网络节点组成，每个节点体积小、成本低，部署简单、维护容易，可在井下大量部署，实现全矿井无盲区覆盖；物联网节点可以接驳多种类型的传感器如环境、设备、视频等传感器，实现对井下多类信息的采集；物联网节点具有计算能力、存储能力和无线通讯能力，单个节点可检测到局部的信息并汇集至汇聚节点，从而能够全面高精度的采集井下各类数据，节点间还可协同进行复杂的监控；物联网具有网络自组织的特性，部分节点损坏网络仍能正常工作；矿难发生时，井下残余物联网仍能自动组网，传递信息，为矿难救援提供帮助。物联网体系中的新型传感器、无线传感器网络、RFID等技术可能很好地解决现有煤矿监测监控系统中存在的问题，提供高效的煤矿安全解决方案，是研发新型煤矿安全智能信息系统的关键所在。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的缺陷，本发明提供了一种基于物联网的煤矿安全综合监控系统，能够主动监测煤矿井下的失信行为。

本发明采用的技术方案：一一种基于物联网的煤矿安全综合监控系统，包括多个子系统：环境信息系统、设备信息系统、移动目标跟踪定位系统、语音通信系统、视频监控系统、交通调度系统、安全监察信息系统、作业面信息管理系统、产量监控系统和仪表动态管理系统；还包括用于网络通信的物联网节点。