[發(fā)明專(zhuān)利]一種面向綜采工作面的網(wǎng)絡(luò)化瓦斯無(wú)線監(jiān)控系統(tǒng)

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110315065.1
• 申請(qǐng)日: 2011-10-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102383860A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-03-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王建強(qiáng);黃漢富;王彪;謝國(guó)龍
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 山西潞安集團(tuán)司馬煤業(yè)有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): E21F17/18
• 分類(lèi)號(hào): E21F17/18
• 代理公司: 北京品源專(zhuān)利代理有限公司 11332
• 代理人: 馮鐵惠

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及礦井監(jiān)控的技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種面向綜采工作面的網(wǎng)絡(luò)化瓦斯無(wú)線監(jiān)控系統(tǒng)。

背景技術(shù)

當(dāng)前我國(guó)的煤礦安全生產(chǎn)形式十分嚴(yán)峻。隨著開(kāi)采深度的不斷延伸，各煤礦的煤層瓦斯含量呈上升趨勢(shì)，部分低瓦斯礦井延伸至高瓦斯區(qū)，由此造成礦井高產(chǎn)高效與高瓦斯涌出量的矛盾越來(lái)越突出，瓦斯事故成為影響煤礦安全生產(chǎn)的主要事故。從瓦斯產(chǎn)生的根源看，煤礦瓦斯主要是在開(kāi)采過(guò)程中溢出的，綜采工作面瓦斯?jié)舛茸罡撸C采工作面條件具有特殊性，因此研究面向綜采工作面的瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)工作面瓦斯?jié)舛龋瑢?duì)減少煤礦安全生產(chǎn)事故的發(fā)生具有重要意義。

近年來(lái)，為預(yù)防煤礦瓦斯事故發(fā)生，國(guó)內(nèi)外許多科研單位研制了一系列瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)，如KJ90煤礦安全綜合監(jiān)控系統(tǒng)，KJ83煤礦監(jiān)控系統(tǒng)，KJF2000煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)等，這些監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)煤礦安全監(jiān)控起到了較大作用。但這些系統(tǒng)中，瓦斯傳感器和監(jiān)控分站之間主要采用有線傳輸，而煤礦綜采工作面生產(chǎn)條件十分惡劣，設(shè)備線纜眾多，易燃易爆，電磁環(huán)境復(fù)雜。隨著綜采工作面的延伸，現(xiàn)有的瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)主要是針對(duì)回風(fēng)巷瓦斯?jié)舛鹊幕谟芯€傳感器網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)綜采工作面瓦斯?jié)舛鹊谋O(jiān)測(cè)主要是參數(shù)就地監(jiān)測(cè)顯示，不具有設(shè)備自動(dòng)控制與聯(lián)網(wǎng)功能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種網(wǎng)絡(luò)化瓦斯無(wú)線監(jiān)控系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)綜采工作面瓦斯?jié)舛鹊膶?shí)時(shí)監(jiān)控與分析。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的：

一種面向綜采工作面的網(wǎng)絡(luò)化瓦斯無(wú)線監(jiān)控系統(tǒng)，包括：上隅角無(wú)線瓦斯傳感器、無(wú)線基站、無(wú)線/CAN/工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)關(guān)、無(wú)線/CAN/以太網(wǎng)監(jiān)測(cè)分站以及無(wú)線手持采集儀；其中，上隅角無(wú)線瓦斯傳感器將測(cè)量的甲烷數(shù)值通過(guò)無(wú)線基站的無(wú)線信號(hào)經(jīng)無(wú)線中繼，發(fā)送到無(wú)線/CAN/工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，當(dāng)網(wǎng)關(guān)接收到無(wú)線數(shù)據(jù)后，將無(wú)線數(shù)據(jù)組成CAN總線數(shù)據(jù)包，通過(guò)CAN總線發(fā)送給所述的監(jiān)測(cè)分站，監(jiān)測(cè)分站根據(jù)采集到的上隅角無(wú)線瓦斯傳感器的數(shù)值，判斷是否對(duì)采煤機(jī)進(jìn)行斷電控制，同時(shí)通過(guò)采集開(kāi)停傳感器的數(shù)值來(lái)判斷斷電是否成功。

監(jiān)測(cè)分站具備數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能，在井下可以通過(guò)數(shù)據(jù)讀寫(xiě)器讀取其內(nèi)容，在井上可以將數(shù)據(jù)讀寫(xiě)器中的數(shù)據(jù)導(dǎo)入計(jì)算機(jī)，便于上位機(jī)分析上隅角甲烷濃度趨勢(shì)及采煤機(jī)工作狀態(tài)。

監(jiān)測(cè)分站具有手動(dòng)、自動(dòng)復(fù)電功能。

上隅角無(wú)線瓦斯傳感器由無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通訊模塊、瓦斯傳感器測(cè)量模塊、瓦斯敏感元件及供電電池組成；測(cè)量模塊將采集的數(shù)據(jù)封包，通過(guò)I/O總線連接器與無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信模塊連接，進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

采用Zigbee無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)通信組網(wǎng)技術(shù)。

本發(fā)明的有益效果：采用無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)綜采工作面瓦斯?jié)舛鹊膶?shí)時(shí)監(jiān)控與分析。在工作面瓦斯?jié)舛瘸迺r(shí)，及時(shí)啟動(dòng)斷電設(shè)備對(duì)采煤機(jī)、掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行斷電，同時(shí)發(fā)出告警信息，通過(guò)無(wú)線手持采集儀，采集瓦斯?jié)舛葦?shù)據(jù)，并進(jìn)行分析預(yù)測(cè)。

附圖說(shuō)明

下面根據(jù)附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。

圖1為本發(fā)明的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；

圖2為本發(fā)明的無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)圖；

圖3為本發(fā)明的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧結(jié)構(gòu)圖；

圖4為本發(fā)明面向綜采工作面的網(wǎng)絡(luò)化瓦斯無(wú)線監(jiān)控系統(tǒng)的系統(tǒng)圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明是基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的面向綜采工作面的礦井瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless?Sensor?Network，簡(jiǎn)稱(chēng)WSN)是集信息采集、信息傳輸、信息處理于一體的綜合智能信息系統(tǒng)，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)就是部署在監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)大量的廉價(jià)微型傳感器節(jié)點(diǎn)組成，通過(guò)無(wú)線通信方式形成的一個(gè)多跳自組織網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其目的是協(xié)作感知、采集和處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域中感知對(duì)象的信息，并發(fā)送給觀察者。

從上述定義可以看出，傳感器，感知對(duì)象和觀察者是傳感器網(wǎng)絡(luò)的三個(gè)基本要素。這三個(gè)要素之間通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)建立通信路徑，協(xié)作地感知、采集、處理、發(fā)布感知信息。

在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點(diǎn)任意散落在被監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)，除了感測(cè)特定的對(duì)象，還進(jìn)行簡(jiǎn)單的計(jì)算并維持互相之間的網(wǎng)絡(luò)連接。傳感器網(wǎng)絡(luò)具有自組織的功能，單個(gè)節(jié)點(diǎn)經(jīng)過(guò)初始的通信和協(xié)商，形成一個(gè)傳輸信息的多跳網(wǎng)絡(luò)。每個(gè)傳感網(wǎng)絡(luò)裝備有一個(gè)連接到傳輸網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)關(guān)，傳輸網(wǎng)絡(luò)是由一個(gè)單跳鏈接或一系列的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)組成的。網(wǎng)關(guān)通過(guò)這個(gè)傳輸網(wǎng)絡(luò)把感測(cè)數(shù)據(jù)從傳感區(qū)域發(fā)送到提供遠(yuǎn)程連接和數(shù)據(jù)處理的分站，分站再通過(guò)手持采集儀把數(shù)據(jù)存到系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)。最后采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)分析、挖掘后通過(guò)一個(gè)界面提供給終端用戶(hù)。