[發明專利]一種基于5G通訊的煤巖動力災害無線監測系統與方法

在審

• 申請號: 202011374342.1
• 申請日: 2020-11-30
• 公開（公告）號: CN112533167A
• 公開（公告）日: 2021-03-19
• 發明（設計）人: 范鵬宏;周貴全;錢浩然;張軍亮;陳娟;劉剛;陳佩;王振澤;田夢雪;曹淞銘;胡云彪
• 申請（專利權）人: 山西工程技術學院
• 主分類號: H04W4/38
• 分類號: H04W4/38;G08C17/02;E21F17/18;G01D21/02;H04L29/08
• 代理公司: 北京東方盛凡知識產權代理事務所(普通合伙) 11562
• 代理人: 王穎

1.一種基于5G通訊的煤巖動力災害無線監測系統，其特征在于，包括：

數據采集裝置：用于采集煤礦井下煤體應力值、瓦斯濃度頂板壓力值、聲發射能量與振幅、電磁輻射強度與脈沖值、微震區域能量、震級與事件數，通過5G通信技術上傳至數據儲存與處理單元中；

數據儲存與處理單元：用于將采集到的數值經過整理、耦合分析對比各參數及相應數值得出預警結果存儲于服務器中，并上傳至綜合預警單元；

綜合預警單元：用于將所述預警結果通過光纖網絡發送至移動端、電腦端、監控大屏幕。

2.根據權利要求1所述的基于5G通訊的煤巖動力災害無線監測系統，其特征在于，所述數據采集裝置包括若干個無線傳感器、監測裝置(2)和無線收發裝置；所述無線收發裝置包括電源、礦用智能手機主板、無線收發裝置主體(1)；所述無線收發裝置主體(1)包括與5G通信技術對接芯片(3)、信號接收裝置導線(11)、信號接收器(4)、信號發射器(5)；所述信號接收裝置導線(11)與若干個無線傳感器及監測裝置(2)相連，所述礦用智能手機主板與信號接收器(4)、信號發射器(5)通過無線信號與5G通信技術對接芯片(3)對接。

3.根據權利要求2所述的基于5G通訊的煤巖動力災害無線監測系統，其特征在于，所述若干個無線傳感器包括：

煤體應力無線傳感器，用于反應工作面煤體應力變化信號；

瓦斯濃度無線監測傳感器，用于反應工作面瓦斯涌出濃度變化信號；

頂板壓力無線監測系統，用于反應頂板壓力變化；

聲發射無線監測傳感器，用于反映工作面煤巖體破裂聲信號變化；

電磁輻射無線監測裝置，用于反應工作面煤巖體破裂電輻射變化；

微震無線監測傳感器，用于反應工作面煤巖體破裂微震事件變化。

4.根據權利要求1所述的基于5G通訊的煤巖動力災害無線監測系統，其特征在于，所述數據儲存與處理單元包括：數據存儲模塊、數據分析模塊；所述數據儲存模塊根據5G通信技術上傳的各項采集的數據參量，傳輸至所述數據分析模塊的數據庫服務器中；所述數據分析模塊調用所述數據儲存模塊服務器中的各項煤巖瓦斯動力災害數據進行數據分析及繪圖，對比分析同一段時間內所述各數據參量的變化，判斷是否達到預警條件，并將分析結果上傳至所述綜合預警單元。

5.根據權利要求1所述的基于5G通訊的煤巖動力災害無線監測系統，其特征在于，所述綜合預警單元包括：自動預警模塊、展示模塊、數據查詢模塊；所述綜合預警單元通過5G通信系統與其他部門建立聯系并進行數據交互，當獲取預警信息時自動啟動所述自動預警模塊，并將預警信息發送至所述展示模塊，通過信息網絡進行全方位展示；所述數據查詢模塊，用于查詢各傳感器位置及監測值、巷道內情況和人員位置；所述移動端、電腦端、監控大屏幕構成所述展示模塊。

6.根據權利要求1所述的基于5G通訊的煤巖動力災害無線監測系統，其特征在于，所述綜合預警單元的預警方法包括：超限預警和趨勢預警，根據所述各傳感器和系統所采集的數據參量，及預設的動力災害判斷準則，確定數據是否超限，若是，將預警信息上傳，發出超限預警；若否，判斷所述采集的數據參量變化趨勢是否異常，發出趨勢預警。

7.根據權利要求1-6任一項所述的基于5G通訊的煤巖動力災害無線監測方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、獲取煤礦井下煤體應力值、瓦斯濃度、頂板壓力值、聲發射能量與頻率、電磁輻射強度與脈沖值、微震區域能量、震級與事件數據，通過5G通信技術上傳至數據庫服務器；

S2、分析交叉比對所述步驟S1中的各項參數，依據煤巖瓦斯動力災害判識準則和預警的臨界指標，判斷是否需要上傳預警信息；

S3、通過所述綜合預警單元接收所述預警信息，并在手機端、電腦端、監控大屏幕上顯示所述預警信息，發送預警區域位置及現場實時情況。