[發(fā)明專利]一種基于5G通訊的煤巖動(dòng)力災(zāi)害無線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)與方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011374342.1
• 申請(qǐng)日: 2020-11-30
• 公開（公告）號(hào): CN112533167A
• 公開（公告）日: 2021-03-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 范鵬宏;周貴全;錢浩然;張軍亮;陳娟;劉剛;陳佩;王振澤;田夢(mèng)雪;曹淞銘;胡云彪
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山西工程技術(shù)學(xué)院
• 主分類號(hào): H04W4/38
• 分類號(hào): H04W4/38;G08C17/02;E21F17/18;G01D21/02;H04L29/08
• 代理公司: 北京東方盛凡知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11562
• 代理人: 王穎

本發(fā)明公開了一種基于5G通訊的煤巖動(dòng)力災(zāi)害無線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)與方法，該系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集單元、數(shù)據(jù)儲(chǔ)存與處理單元及綜合預(yù)警單元，本發(fā)明基于5G通信技術(shù)借助物聯(lián)網(wǎng)與原始通訊技術(shù)在封閉特殊環(huán)境中支持高精度定位和無線接入能力的全新無線數(shù)字通信系統(tǒng)這一優(yōu)點(diǎn)，以工作面煤體物理信號(hào)為基礎(chǔ)，將煤礦井下瓦斯?jié)舛葌鞲衅鳌⒚后w應(yīng)力計(jì)、頂板壓力監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)、聲發(fā)射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、電磁輻射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、微震系統(tǒng)及其傳感器與5G通信技術(shù)進(jìn)行無線對(duì)接，研制井下無線監(jiān)測(cè)預(yù)警相關(guān)設(shè)備，建立煤巖瓦斯動(dòng)力災(zāi)害無線、多參量判識(shí)方法及判識(shí)指標(biāo)，形成煤礦煤巖瓦斯動(dòng)力災(zāi)害無線多參量遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，開發(fā)煤礦煤巖瓦斯動(dòng)力災(zāi)害無線多參量遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)綜合預(yù)警平臺(tái)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及煤巖動(dòng)力災(zāi)害監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于5G通 訊的煤巖動(dòng)力災(zāi)害無線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)與方法。

背景技術(shù)

近年來，我國煤礦煤與瓦斯突出和爆炸事故頻發(fā)，成為煤礦安全 生產(chǎn)的最大隱患。且隨著開采深度的增加，瓦斯涌出量增大，瓦斯事 故的比例還會(huì)增加。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在煤礦事故中，由瓦斯引起的工傷事故 約占30％～40％，瓦斯災(zāi)害主要表現(xiàn)為瓦斯爆炸和煤與瓦斯突出事故， 尤其是煤與瓦斯突出、沖擊地壓等事故發(fā)生的突然性、破壞性極強(qiáng)， 給煤礦安全生產(chǎn)帶來了極為嚴(yán)重的影響，嚴(yán)重制約煤礦的安全生產(chǎn)。

目前，對(duì)煤巖瓦斯動(dòng)力災(zāi)害的預(yù)警方法主要分為接觸式預(yù)警方法 和非接觸式預(yù)警方法，接觸式預(yù)警方法簡(jiǎn)單，需要一定的工程量和較 長的預(yù)測(cè)時(shí)間，對(duì)煤礦采掘工作具有一定的影響。非接觸式預(yù)警方法 主要有聲發(fā)射、電磁輻射法以及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)方法、灰色理論法、自 然計(jì)算法(遺傳算法、蟻群算法)、模糊理論法、聚類法、模式識(shí)別 法、可拓法等其他方法，該方法具有省時(shí)省力、工程量小等特點(diǎn)，不 影響采掘工作的進(jìn)行。但由于該種方法多采用有線傳輸?shù)姆绞剑瑢?duì)安 全生產(chǎn)具有一定的影響，且無法對(duì)采掘工作面煤巖瓦斯動(dòng)力災(zāi)害進(jìn)行 實(shí)時(shí)的預(yù)測(cè)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)的作用有限。

如何在進(jìn)一步揭示煤巖瓦斯動(dòng)力災(zāi)害規(guī)律的基礎(chǔ)上，運(yùn)用其規(guī)律 和事故原理產(chǎn)生對(duì)其超前預(yù)防、控制的科學(xué)方法，特別是結(jié)合我國煤 礦的具體特點(diǎn)，設(shè)計(jì)一種無線、多參量、大數(shù)據(jù)、區(qū)域與局部相結(jié)合 、立體三維全覆蓋的煤巖瓦斯動(dòng)力災(zāi)害遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)分級(jí)綜合預(yù)警平臺(tái)是 急需解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明基于5G通信技術(shù)傳輸速率高這一優(yōu)點(diǎn)，以采動(dòng)影響情況 下工作面煤體物理信號(hào)為基礎(chǔ)，確定煤巖瓦斯動(dòng)力災(zāi)害判識(shí)指標(biāo)，建 立煤巖瓦斯動(dòng)力災(zāi)害判識(shí)方法及預(yù)警技術(shù)，形成煤礦煤巖瓦斯動(dòng)力災(zāi) 害的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，研制、開發(fā)井下無線預(yù)警相關(guān)軟件及裝備，形成煤巖 瓦斯動(dòng)力災(zāi)害無線多參量遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)預(yù)警技術(shù)平臺(tái)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：

一種基于5G通訊的煤巖動(dòng)力災(zāi)害無線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括：

數(shù)據(jù)采集裝置：用于采集煤礦井下煤體應(yīng)力值、瓦斯?jié)舛软敯鍓?力值、聲發(fā)射能量與振幅、電磁輻射強(qiáng)度與脈沖值、微震區(qū)域能量、 震級(jí)與事件數(shù)，通過5G通信技術(shù)上傳至數(shù)據(jù)儲(chǔ)存與處理單元中；

數(shù)據(jù)儲(chǔ)存與處理單元：用于將采集到的數(shù)值經(jīng)過整理、耦合分析 對(duì)比各參數(shù)及相應(yīng)數(shù)值得出預(yù)警結(jié)果存儲(chǔ)于服務(wù)器中，并上傳至綜合 預(yù)警單元；

綜合預(yù)警單元：用于將所述預(yù)警結(jié)果通過光纖網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至移動(dòng)端、 電腦端、監(jiān)控大屏幕。

優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)采集裝置包括若干個(gè)無線傳感器、監(jiān)測(cè)裝置(2) 和無線收發(fā)裝置；所述無線收發(fā)裝置包括電源、礦用智能手機(jī)主板、 無線收發(fā)裝置主體(1)；所述無線收發(fā)裝置主體(1)包括與5G通信技 術(shù)對(duì)接芯片(3)、信號(hào)接收裝置導(dǎo)線(11)、信號(hào)接收器(4)、信號(hào)發(fā)射 器(5)；所述信號(hào)接收裝置導(dǎo)線(11)與若干個(gè)無線傳感器及監(jiān)測(cè)裝置 (2)相連，所述礦用智能手機(jī)主板與信號(hào)接收器(4)、信號(hào)發(fā)射器(5) 通過無線信號(hào)與5G通信技術(shù)對(duì)接芯片(3)對(duì)接。

優(yōu)選地，所述若干個(gè)無線傳感器包括：