CN103726881B - 煤矿安全隐患信号采集处理***及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种煤矿安全隐患信号采集处理***及方法。煤矿安全隐患信号采集处理***包括井下智能处理移动终端和地面隐患排查信息管理***。隐患排查信息管理***作为整个网络的中心点，所有的智能处理移动终端作为接入点，井下智能处理移动终端包括用于信息处理的中央处理器。位于井下的智能处理移动终端可以将隐患信息通过有线和无线的异构网络传送到位于井上的隐患排查信息管理***，位于井上的隐患排查信息管理***也可以将隐患的处理情况传送到位于井下的智能处理移动终端。本***的操作方法包括排查、治理、验收、消除四个环节，并且对每一环节均能及时的处理，并最终消除隐患。

Description

煤矿安全隐患信号采集处理***及方法

技术领域

本发明涉及一种信号采集处理***及方法，尤其涉及一种煤矿安全隐患信号的采集处理***及方法。

背景技术

安全隐患伴随煤矿生产的全过程，是煤矿安全事故的生长和孕育阶段，许多煤矿安全事故是由于隐患没有及时被发现或未得到有效治理而酿成的。对此，国务院和国家***总局做出规定并一再强调：及时排查治理安全隐患。然而，很多煤矿对隐患的排查和治理，仍然停留在手工记录阶段，依靠巡检员在井下巡检，然后填写巡检记录，再由管理人员给出整改意见。这种做法往往造成隐患漏报、隐患得不到及时的反馈和统计、隐患得不到彻底的消除等问题。有的煤矿虽然采用了计算机技术来进行隐患信息化管理，但是隐患信息的录入大部分是巡检人员在井下手工记录，上井后再录入隐患排查信息管理***进行存储，整改人员到井下现场整改完成后需上井才能把整改情况记录到***中，验收人员对井下整改情况验收后也需上井把验收情况录入***，最后是消解人员登录***后对验收合格后的隐患进行消解。虽然对煤矿隐患的排查、治理进行了信息化管理，强化了对隐患的监督、跟踪管理及治理的力度，但隐患的排查、整改、验收、消解过程存在着一定的时间差，致使隐患得不到及时的消解。例如，申请号为CN203118056U的实用新型专利《基于射频技术的煤矿安全隐患排查***》公开了一种煤矿安全隐患排查***，包括煤矿信息网络和布置在生产现场特定位置且存储有特定位置信息的射频卡，煤矿信息网络上接有用于排查安全隐患数据及验证工作人员身份的应用服务器和用于存储隐患信息及工作人员工作信息的数据库服务器，应用服务器上接有用于识别所述射频卡信息的RFID手持终端设备，RFID手持终端设备包括微处理器，工作人员通过手持RFID终端对隐患信息进行备案和消除。该实用新型虽然改善了隐患不能及时录入的情况，但隐患后期的整个治理过程的及时性并未考虑，仍然没有做好反馈工作，不利于安全隐患的及时清除。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高效快捷的煤矿安全隐患信号采集处理***，解决现场信号无法实时采集融合并可靠传输的技术问题。

本发明的另一个目的在于提供一种现场信号处理方法，解决现场信号不能有效融合为高可用性数据的技术问题。

为达到上述目的，本发明提供了一种煤矿安全隐患信号采集处理***。本发明一种煤矿安全隐患信号采集处理***基于互反馈有线和无线的异构网络，包括井下传感模块、井下监控模块、井下智能处理移动终端和地面隐患排查信息管理***。

所述井下传感模块和所述井下监控模块通过无线网络与所述井下智能处理移动终端相连。所述井下智能处理移动终端和所述地面隐患排查信息管理***通过无线网络相连。

所述井下传感模块包括分布在井下不同位置、用于监测井下环境的温度传感器、甲烷传感器、气压传感器等。

所述井下监控模块包括分布在井下不同位置的视频监控设备。

所述井下智能处理移动终端包括输入模块、中央处理器、显示模块、通信模块、预警模块、存储模块。所述输入模块用于手动输入隐患信息、治理信息、验收信息以及消解信息；所述中央处理器包括接收模块、处理模块；所述显示模块是智能处理移动终端的显示屏，用于显示数据信息；所述通信模块采用无线或异构网络架构，用于在智能处理移动终端与地面隐患排查信息管理***之间、井下传感模块或井下监控模块与智能处理移动终端之间进行通信，所述通信模块还通过无线网络自动接收一定区域范围内的所述井下传感模块和所述井下监控模块传来的数据；所述预警模块用于将所述中央处理器的处理结果进行危险性预报，通过指示灯、响铃、发送信息等方式进行预警和通知工作人员；所述存储模块用于存储所述井下智能处理移动终端接收到的井下传感模块或井下监控模块的数据，并配备有第三方数据接口。

所述中央处理器包括接收模块和处理模块。所述接收模块接收所述通信模块传来的数据。所述处理模块将接收模块接收到的数据进行数模转换、比较分析，得出相应处理结果。

所述地面隐患排查信息管理***包括数据库、通信与接收模块、隐患登记模块、隐患治理登记模块、隐患验收登记模块、隐患消除登记模块。所述隐患登记模块、隐患治理登记模块、隐患验收登记模块和所述隐患消除登记模块分别连接在所述数据库服务器上。所述隐患登记模块、隐患治理登记模块、隐患验收登记模块和所述隐患消除登记模块还分别连接在所述通信服务器上。

所述无线通信模块采用2.4GHz频段上的ZigBee技术。

所述地面隐患排查信息管理***（2）中的登记模块需要录入的界面内容包括隐患时间因素、隐患地点因素、排查时间因素和处理状态因素。

为保持无线网络下信号传输正常，在井下还设置有中继器。

优选地，所述中央处理器采用ARM11S3C6410芯片，所述输入模块采用ADS7843E芯片，所述存储模块采用M25P64-VMF6TP芯片，所述有线和无线异构网络采用无线通信芯片cc2530或SC8800G实现。

本发明一种煤矿安全隐患信号采集处理***的操作方法，包括以下步骤：

配置本发明一种煤矿安全隐患信号采集处理***所述的***结构，启动所述井下煤矿智能处理移动终端以及所述井上隐患排查信息管理***，并将它们之间的通信链路配置正确，使它们能够进行通信。

井下工作人员手持井下智能处理移动终端在井下进行排查，所述井下智能处理移动终端通过其通信模块和中央传感器的接收模块，接收一定区域范围内的所述井下传感模块和所述井下监控模块的数据；所述中央传感器的处理模块将接收模块接收到的数据与预先设定阀值自动对比，得出处理结果，或由工作人员通过接收到的视频监控得出处理结果。如果所述处理模块得出的数据或工作人员接收到的视频监控有安全隐患，所述预警模块开始报警，处理结果被自动存储到所述存储模块中。

井下排查工作人员根据隐患排查治理规范，将有隐患的数据结果直接转发或通过所述输入模块输入所述井下智能处理移动终端，并由其通信模块发送至井上隐患排查信息管理***；井上工作人员接收到有隐患的数据结果，通过所述隐患排查登记模块将相关信息写入***，该项隐患的状态登记为“未治理”，由所述数据库储存；井上工作人员通过所述通信与接收模块向井下智能处理移动终端发放整理过的数据和排查命令。

井下所有的智能处理移动终端接收到来自井上隐患排查信息管理***的数据。

根据工作人员的分工，治理员迅速到隐患发生地点进行隐患治理。治理完成后，按照隐患排查治理规范，将治理的信息通过输入模块输入到井下智能处理移动终端中，并通过通信模块发送到井上隐患排查信息管理***。

井上工作人员接收到治理信息，并通过所述治理登记模块将治理信息写入***，该项登记的状态由“排查”改为“已治理”，由所述数据库更新和保存。井上工作人员通过所述通信与接收模块向井下智能处理移动终端发放该数据，并发送验收命令。

根据工作人员的分工，验收员迅速到隐患发生地点进行验收。验收完成后，按照隐患验收治理规范，将验收的信息通过输入模块输入到井下智能处理移动终端中，并通过通信模块发送到井上隐患排查信息管理***。

井上工作人员接收到验收信息，如果验收合格，则通过所述验收登记模块将治理信息写入***，该项登记的状态由“已治理”改为“已验收”，由所述数据库更新和保存，并通过所述通信与接收模块将结果发送至井下智能处理移动终端。

根据工作人员的分工，工作人员登录井上隐患排查信息管理***，对标注为“已验收”的隐患现场进行检查，通过检查的将该项隐患消解，其状态由“已验收”更改为“已消解”。如果未通过检查，则其状态改为“未治理”，该信息通过所述通信与接收模块发放给井下智能处理移动终端。

本发明一种煤矿安全隐患信号采集处理***与方法，为井下隐患排查进行了***的规划，利用无线网络和有线网络的异构网络进行井下、井上双向通信，节省了隐患排查的时间，同时，采用“排查、治理、验收、消解”的四步流程，规范了井下隐患排查***。

附图说明

图1为本发明的***结构框图；

图2为本发明的智能处理移动终端的结构示意图；

图3为本发明的地面隐患排查信息管理***；

图4为本发明的煤矿安全隐患信号采集处理***的操作方法流程图；

图5为本发明实施例中地面隐患排查信息管理***的登记模块界面。

图中：1-智能处理移动终端，2-隐患排查信息管理***，3-井下传感模块，4-井下监控模块，11-中央处理器，12-通信模块，13-显示模块，14-输入模块，15-预警模块，16-存储模块，21-数据库，22-通信与接收模块，23-隐患排查登记模块，24-隐患治理登记模块，25-隐患验收登记模块，26-隐患消除登记模块。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细描述：

参考图1所示，本发明煤矿安全隐患信号采集处理***包括智能处理移动终端1和地面隐患排查信息管理***2、井下传感模块3和井下监控模块4。

井下传感模块3和所述井下监控模块4通过有线和无线异构网络分别与井下智能处理移动终端1相连。井下智能处理移动终端1和地面隐患排查信息管理***2通过有线和无线异构网络相连。

井下传感模块3包括温度传感器、甲烷传感器、气压传感器等特定环境参数传感器，其分布在井下不同工作工序和工作位置，用于监测井下环境，反馈安全隐患。井下监控模块4包括视频监控设备，其分布在井下不同位置，可采集图片和监控录像。

如图2所示，本发明的智能处理移动终端1包括中央处理器11，通信模块12，显示模块13，输入模块14，预警模块15，存储模块16。

通信模块12、显示模块13、输入模块14、预警模块15和存储模块16分别与中央处理器11的相应管脚相连。

通信模块12采用无线或异构网络架构的通信协议，用于在智能处理移动终端与地面隐患排查信息管理***之间、井下传感模块或井下监控模块与智能处理移动终端之间进行通信，所述通信模块还通过无线网络自动接收一定区域范围内的井下传感模块3和井下监控模块4传来的数据；

显示模块13是用于显示处理数据信息，和接收反馈的视频状态和告警数据；

输入模块14用于手动输入隐患信息、治理信息、验收信息以及消解信息；

预警模块15用于将所述中央处理器的处理结果进行危险性预报，智能处理移动终端1上出现指示灯、响铃进行预警和通知工作人员。

存储模块16用于存储所述井下智能处理移动终端接收到的井下传感模块或井下监控模块的数据，并配备有第三方数据接口。

中央处理器11包括接收模块、处理模块；接收模块接收通信模块12传来的数据。处理模块将接收模块接收到的数据进行数模转换、比较分析，得出相应处理结果。

如图3所示，地面隐患排查信息管理***2包括数据库21、通信与接收模块22、登记模块。登记模块包括隐患登记模块23、隐患治理登记模块24、隐患验收登记模块25、隐患消除登记模块26，且以上模块分别与数据库21相连，并分别与通信与接收模块22相连。工作人员通过隐患登记模块23、隐患治理登记模块24、隐患验收登记模块25、隐患消除登记模块26登记的信息发送给数据库21进行储存，并发送给通信与接收模块22，通信与接收模块22向井下智能处理移动终端1发送井上工作人员通过登记模块录入的相应操作和命令，井下智能处理移动终端1通过其通信模块12接收上述数据。

如图4所示，本发明的实施方法包括以下步骤：

在配置好本发明一种煤矿安全隐患信号采集处理***所述的***结构后，启动井下煤矿智能处理移动终端1、井上隐患排查信息管理***2、井下传感模块3、井下监控模块4，并将它们之间的通信链路配置正确，使它们能够进行通信。

井下工作人员手持井下智能处理移动终端1在井下进行排查，井下智能处理移动终端1通过其通信模块12和中央传感器11的接收模块，接收一定区域范围内的井下传感模块3和井下监控模块4的数据；中央传感器11的处理模块将接收模块接收到的数据与预先设定阀值自动对比，得出处理结果，或由工作人员通过接收到的视频监控得出处理结果。如果处理模块得出的数据有安全隐患，预警模块15开始报警，处理结果被自动存储到存储模块16中。

井下排查工作人员根据隐患排查治理规范，将有隐患的数据结果直接转发或通过输入模块14输入井下智能处理移动终端1，并由其通信模块12发送至井上隐患排查信息管理***2；井上工作人员通过***的通信与接收模块22接收到有隐患的数据结果，通过隐患排查登记模块23将相关信息写入***，该项隐患的状态登记为“未治理”，由数据库21储存；井上工作人员通过通信与接收模块22向井下智能处理移动终端1发放整理过的数据和排查命令。

井下所有的智能处理移动终端1接收到来自井上隐患排查信息管理***2的数据。

根据工作人员的分工，治理员迅速到隐患发生地点进行隐患治理。治理完成后，按照隐患排查治理规范，将治理的信息通过输入模块14输入到井下智能处理移动终端中，并通过通信模块12发送到井上隐患排查信息管理***2。

井上工作人员接收到治理信息，并通过隐患治理登记模块24将治理信息写入***，该项登记的状态由“排查”改为“已治理”，由数据库21更新和保存。井上工作人员通过通信与接收模块22向智能处理移动终端1发放该数据，并发送验收命令。

根据工作人员的分工，验收员迅速到隐患发生地点进行验收。验收完成后，按照隐患验收治理规范，将验收的信息通过输入模块14输入到井下智能处理移动终端1中，并通过通信模块12发送到井上隐患排查信息管理***2。

井上工作人员接收到验收信息，如果验收合格，则通过验收登记模块25将治理信息写入***，该项登记的状态由“已治理”改为“已验收”，由数据库21更新和保存，并通过通信与接收模块22将结果发送至井下智能处理移动终端1。

根据工作人员的分工，工作人员登录井上隐患排查信息管理***，对标注为“已验收”的隐患现场进行检查，通过检查的将该项隐患消解，其状态由“已验收”更改为“已消解”。如果未通过检查，则其状态改为“未治理”，该信息通过所述通信服务器发放给井下智能处理移动终端1，操作流程重新执行。

如图5所示，在具体实施过程中，地面隐患排查信息管理***2中的登记模块需要录入的界面内容包括隐患时间因素、隐患地点因素、排查时间因素、处理状态因素等；由此，在地面隐患排查信息管理***2与智能处理移动终端1之间的相互通信信息可以及时通知工作人员对现状做出相应处理。

本实施例中，通信模块采用2.4GHz频段上的ZigBee技术，为保持无线网络下信号传输正常，在井下还设置有中继器。采用ZigBee技术，主要基于以下方面考虑：（1）功耗低，由于智能处理移动终端时刻保持开机状态，采用低功耗的技术能够延长设备的待机时间；（2）成本低，由于ZigBee网络传输速率低，协议简单，所以它的成本低下；（3）网络容量大，每个ZigBee网络最多可以支持255个设备，这样以来使得***拥有非常好的扩容性。

实际工作中，中央处理器11采用ARM11S3C6410芯片，输入模块14采用ADS7843E芯片，存储模块16采用M25P64-VMF6TP芯片，有线和无线异构网络采用无线通信芯片cc2530或SC8800G实现。

以上的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (6)

1.一种煤矿安全隐患信号采集处理***，其特征在于，包括智能处理移动终端(1)和地面隐患排查信息管理***(2)、井下传感模块(3)和井下监控模块(4)；

所述井下智能处理移动终端(1)和所述地面隐患排查信息管理***(2)通过有线和无线异构网络相连；

所述井下传感模块(3)和所述井下监控模块(4)通过有线和无线异构网络分别与所述井下智能处理移动终端(1)相连；

所述智能处理移动终端(1)包括中央处理器(11)，通信模块(12)，显示模块(13)，输入模块(14)，预警模块(15)，存储模块(16)；

所述通信模块(12)、显示模块(13)、输入模块(14)、预警模块(15)和存储模块(16)分别与所述中央处理器(11)的相应管脚相连；

所述地面隐患排查信息管理***(2)包括数据库(21)、通信与接收模块(22)和登记模块，所述登记模块包括隐患登记模块(23)、隐患治理登记模块(24)、隐患验收登记模块(25)、隐患消除登记模块(26)；

所述井下传感模块(3)包括温度传感器、甲烷传感器、气压传感器；

所述井下监控模块(4)包括视频监控设备。

2.根据权利要求1所述的煤矿安全隐患信号采集处理***，其特征在于，

所述中央处理器(11)包括接收模块和处理模块；

所述通信模块(12)采用无线或异构网络架构，用于在所述智能处理移动终端1与所述地面隐患排查信息管理***(2)进行通信，所述通信模块(12)还通过无线网络自动接收一定区域范围内的所述井下传感模块(3)和所述井下监控模块(4)传来的数据；

所述显示模块(13)是智能处理移动终端的显示屏，用于显示数据信息；

所述输入模块(14)用于手动输入隐患信息、治理信息、验收信息以及消解信息；

所述预警模块(15)用于将所述中央处理器(11)的处理结果进行危险性预报，通过指示灯、响铃、发送信息等方式进行预警和通知工作人员；

所述存储模块(16)用于存储所述井下智能处理移动终端(1)接收到的来自所述井下传感模块(3)或所述井下监控模块(4)的数据，并配备有第三方数据接口。

3.根据权利要求2所述的煤矿安全隐患信号采集处理***，其特征在于，

所述通信模块(12)采用2.4GHz频段上的ZigBee技术；

所述地面隐患排查信息管理***(2)可架构在计算机上，并连入局域网；所述智能处理移动终端(1)的通信模块(12)连入与所述地面隐患排查信息管理***(2)相同的局域网中。

4.根据权利要求3所述的煤矿安全隐患信号采集处理***，其特征在于，

所述地面隐患排查信息管理***(2)中的登记模块需要录入的界面内容包括隐患时间因素、隐患地点因素、排查时间因素和处理状态因素。

5.根据权利要求3所述的煤矿安全隐患信号采集处理***，其特征在于，

所述中央处理器(11)采用ARM11S3C6410芯片，所述输入模块(14)采用ADS7843E芯片，所述存储模块(16)采用M25P64-VMF6TP芯片；

所述有线和无线异构网络采用无线通信芯片cc2530或SC8800G实现。

6.一种如权利要求2所述的煤矿安全隐患信号采集处理***的操作方法，其特征在于，包括以下排查、治理、验收、消解四个步骤，且所述智能处理移动终端(1)与所述地面隐患排查信息管理***(2)对每个步骤的反馈信息都通过无线和有线异构网络相互通信；具体步骤如下：

井下工作人员手持所述井下智能处理移动终端(1)在井下进行排查，所述井下智能处理移动终端(1)通过其通信模块(12)和中央处理器(11)的接收模块，接收一定区域范围内的所述井下传感模块(3)和所述井下监控模块(4)的数据；所述中央处理器(11)的处理模块将接收模块接收到的数据与预先设定阀值自动对比，得出处理结果，或由工作人员通过接收到的视频监控得出处理结果；

如果处理模块得出的数据有安全隐患，预警模块(15)开始报警，处理结果被自动存储到所述存储模块(16)中；

井下排查工作人员根据隐患排查治理规范，将有隐患的数据结果直接转发或通过所述输入模块(14)输入所述井下智能处理移动终端(1)，并由通信模块(12)发送至所述井上隐患排查信息管理***(2)；

井上工作人员通过所述通信与接收模块(22)接收到有隐患的数据结果，通过所述隐患排查登记模块(23)将相关信息写入***，该项隐患的状态登记为“未治理”，由所述数据库(21)储存；井上工作人员通过通信与接收模块(22)向井下智能处理移动终端(1)发送整理过的数据和排查命令；

井下所有的智能处理移动终端(1)接收到来自所述隐患排查信息管理***(2)的数据；

根据工作人员的分工，治理员迅速到隐患发生地点进行隐患治理，治理完成后，按照隐患排查治理规范，将治理的信息通过所述输入模块(14)输入到所述井下智能处理移动终端(1)中，并通过所述通信模块(12)发送到所述井上隐患排查信息管理***(2)；

井上工作人员接收到治理信息，并通过所述隐患治理登记模块(24)将治理信息写入***，该项登记的状态由“排查”改为“已治理”，由数据库(21)更新和保存；井上工作人员通过所述通信与接收模块(22)向所述智能处理移动终端(1)发放该数据，并发送验收命令；

根据工作人员的分工，验收员迅速到隐患发生地点进行验收，验收完成后，按照隐患验收治理规范，将验收的信息通过所述输入模块(14)输入到所述井下智能处理移动终端(1)中，并通过所述通信模块(12)发送到所述井上隐患排查信息管理***(2)；

井上工作人员接收到验收信息，如果验收合格，则通过所述验收登记模块(25)将治理信息写入***，该项登记的状态由“已治理”改为“已验收”，由所述数据库(21)更新和保存，并通过所述通信与接收模块(22)将结果发送至所述井下智能处理移动终端(1)；

根据工作人员的分工，工作人员登录井上隐患排查信息管理***(2)，对标注为“已验收”的隐患现场进行检查，通过检查的将该项隐患消解，其状态由“已验收”更改为“已消解”，如果未通过检查，则其状态改为“未治理”，该信息通过所述通信与接收模块(22)发送给所述井下智能处理移动终端(1)，操作流程重新执行。