礦井突水實時監(jiān)測預(yù)警及逃生引導(dǎo)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及礦山預(yù)警技術(shù)領(lǐng)域，特別是指一種礦井突水實時監(jiān)測預(yù)警及逃生引導(dǎo) 系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 礦井突水災(zāi)害是礦業(yè)生產(chǎn)中數(shù)量多、危害大的重要地質(zhì)災(zāi)害之一。近年來，對于礦 井突水災(zāi)害的成因及特征分析已取得巨大進步，然而礦井地質(zhì)及人工條件交錯復(fù)雜，無論 從水壓、地壓、厚度、突水系數(shù)、空氣濕度、水體成分等諸多因素的獨立或組合分析，都不能 很好的建立礦井突水預(yù)測模型，實現(xiàn)礦井突水的有效預(yù)測。因此原因，盡管礦井突水仿真領(lǐng) 域成果卓越，但仿真前提往往基于人為給定的虛擬突水條件，突水仿真的準(zhǔn)確性無法驗證， 通過模擬得到的救避險方案也無法在實際生產(chǎn)中得到應(yīng)用。并且現(xiàn)有的預(yù)測方法不能實時 采集礦井突水前后的全程信息，無法構(gòu)建礦井突水的"大數(shù)據(jù)"。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種礦井突水實時監(jiān)測預(yù)警及逃生引導(dǎo)系統(tǒng)。
[0004] 該系統(tǒng)包括礦井突水監(jiān)測預(yù)警裝置和礦井突水仿真系統(tǒng)，礦井突水監(jiān)測預(yù)警裝置 包括主機、從機、交換機和服務(wù)器，礦井突水仿真系統(tǒng)宿主于服務(wù)器，主機與從機通過數(shù)據(jù) 信號連接，主機通過交換機與服務(wù)器連接。
[0005] 其中，主機包括外接電源模塊、內(nèi)置電源模塊、單片機、無線傳輸模塊、存儲模塊、 蜂鳴器、顯示屏，從機包括外接電源模塊、內(nèi)置電源模塊、單片機、傳輸模塊、存儲模塊、傳 感器模塊、蜂鳴器、引導(dǎo)燈、顯示屏，主機和從機防塵防水，從機的傳輸模塊包括無線傳輸模 塊、紅外傳輸模塊、RFID模塊，從機的傳感器模塊包括淹沒傳感器、濕度傳感器、溫度傳感 器、流速傳感器。
[0006] 無線傳輸模塊是一種采用無線自組織網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)，以實現(xiàn)從機與主機間相互無 線通信的裝置；
[0007] 紅外傳輸模塊是一種采用紅外線傳輸技術(shù)，以實現(xiàn)從機"特征編碼"的查看及修改 的裝置；
[0008] RFID模塊是一種非接觸式的無線射頻自動識別技術(shù)，以實現(xiàn)井巷人員定位及救援 的裝置；
[0009] 存儲模塊是一種用于存取主機、從機本身及感應(yīng)器信息的擴展Flash存儲，實現(xiàn) 設(shè)備失聯(lián)時數(shù)據(jù)儲存以備找回的裝置；
[0010] 淹沒傳感器是一種導(dǎo)通傳感器，平常為斷路，淹沒時通路，用以確定預(yù)設(shè)高度是否 被水淹沒，監(jiān)測淹沒高度的裝置；
[0011] 濕度傳感器是一種通過監(jiān)測環(huán)境濕度，以判斷掛汗、霧化現(xiàn)象發(fā)生的裝置；
[0012] 溫度傳感器是一種通過監(jiān)測環(huán)境溫度，以判斷接近積水區(qū)時空氣變冷現(xiàn)象發(fā)生的 裝置；
[0013] 流速傳感器是一種利用霍爾元件通過監(jiān)測單位時間內(nèi)葉輪轉(zhuǎn)數(shù)間接判斷水體流 速的裝置；
[0014] 引導(dǎo)燈是一種能夠?qū)崿F(xiàn)方向指引的發(fā)光裝置，以實現(xiàn)預(yù)測突水或發(fā)生突水時的救 避險路線指引功能；
[0015] 顯示屏是一種能夠?qū)崿F(xiàn)文字顯示的液晶顯示屏，以實現(xiàn)日常指標(biāo)信息及突水信息 的顯示。
[0016] 利用該系統(tǒng)進行礦井突水實時監(jiān)測預(yù)警的方法為：將擁有唯一特征編碼的從機數(shù) 據(jù)信息錄入服務(wù)器中，服務(wù)器通過礦井突水仿真系統(tǒng)建立礦井三維模型并定位分別擁有唯 一特征編碼的從機位置及擺放方向，從機以約定時間間隔將其傳感器模塊實時監(jiān)測的礦井 淹沒狀態(tài)、濕度、溫度、水體流速及人員信息顯示于從機的顯示屏并發(fā)送給上層主機，上層 主機整合下屬各從機信息并通過交換機發(fā)送至服務(wù)器進行模擬分析；主機、從機若發(fā)送數(shù) 據(jù)失敗則分別將數(shù)據(jù)存儲在從機的存儲模塊和主機的存儲模塊中以備找回；服務(wù)器根據(jù)各 組數(shù)據(jù)進行突水仿真，實現(xiàn)突水發(fā)生預(yù)警、突水漫延預(yù)測及救避險線路規(guī)劃，并根據(jù)新數(shù)據(jù) 實時進行修正，服務(wù)器的模擬及預(yù)測結(jié)果通過動態(tài)仿真顯示方式傳達給管理者，通過主機 至從機方式反饋控制信號（包括開啟主機蜂鳴器、開啟從機蜂鳴器、點亮從機逃生方向引 導(dǎo)燈、在從機顯示屏顯示災(zāi)情信息）傳達給井下工作人員，井下工作人員攜帶工卡（工卡內(nèi) 嵌RFID模塊）通過從機定位自身位置，實現(xiàn)常時的到崗管理及突水時的救援。
[0017] 其中，布置從機時按照統(tǒng)一布置規(guī)則，明確其引導(dǎo)燈左右指向。每臺從機僅對接一 部指定主機進行數(shù)據(jù)傳輸，一部主機同時與一部及以上指定從機進行數(shù)據(jù)傳輸，各主機共 同通過一部交換機與服務(wù)器進行數(shù)據(jù)傳輸。主機與從機間采用無線方式進行數(shù)據(jù)傳輸，主 機、交換機、服務(wù)器間采用有線方式進行數(shù)據(jù)傳輸。
[0018] 本發(fā)明的上述技術(shù)方案的有益效果如下：
[0019] 上述方案中，將礦井突水指標(biāo)監(jiān)測以常設(shè)設(shè)備形式固定化，消除以往監(jiān)測隨機性、 周期長與人為誤差大的缺點；將突水預(yù)測與三維仿真技術(shù)相結(jié)合，不僅提供是否發(fā)生突水 的預(yù)測結(jié)果，更模擬出突水發(fā)生后水體漫延的時間和空間結(jié)果，進行動態(tài)仿真顯示；采用無 線自組織網(wǎng)絡(luò)形式實現(xiàn)主、從機通訊，有效提高井下通訊穩(wěn)定性與靈活性；礦井突水指標(biāo)監(jiān) 測貫穿突水發(fā)生前及發(fā)生后，可以實現(xiàn)突水情況的實時監(jiān)測及預(yù)測結(jié)果的動態(tài)修正，避免 由于人為算法缺陷及未知因素導(dǎo)致的預(yù)測失誤；借助引導(dǎo)燈的指示，將突水救避險線路規(guī) 劃的結(jié)果及時反饋給井下工作人員，發(fā)揮救助引導(dǎo)作用；借助已成功傳輸至服務(wù)器的、設(shè)備 失聯(lián)后本身存儲可后期找回的突水?dāng)?shù)據(jù)，為礦井突水的"大數(shù)據(jù)"實現(xiàn)提供了可能。
【附圖說明】
[0020] 圖1為本發(fā)明的礦井突水實時監(jiān)測預(yù)警及逃生引導(dǎo)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021] 圖2為本發(fā)明的礦井突水實時監(jiān)測預(yù)警及逃生引導(dǎo)系統(tǒng)的從機結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022] 圖3為本發(fā)明的礦井突水實時監(jiān)測預(yù)警及逃生引導(dǎo)系統(tǒng)的主機結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023] 圖4為本發(fā)明實施例1系統(tǒng)的布置示意圖；
[0024] 圖5為本發(fā)明實施例1的I-I剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025] 其中：1-主機一 ；2_主機二；3-從機一 ；4_從機二；5-從機三；6-從機四；7-從 機五；8-從機六；9-從機七；10-從機八；11-從機九；12-從機十；13-從機十一 ；14_從機 十二；15-從機十三；16-從機十四；17-突水點一；18-突水點二；19-人員一；20-人員二； 21-人員三；22-主井；23-副井一；24-副井二。
【具體實施方式】
[0026] 為使本發(fā)明要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖及具 體實施例進行詳細描述。
[0027] 本發(fā)明針對現(xiàn)有的礦井突水監(jiān)測系統(tǒng)并不能實時監(jiān)測數(shù)據(jù)信息等問題，提供一種 礦井突水實時監(jiān)測預(yù)警及逃生引導(dǎo)系統(tǒng)。
[0028] 如圖1所示，該系統(tǒng)包括礦井突水監(jiān)測預(yù)警裝置和礦井突水仿真系統(tǒng)，礦井突水 監(jiān)測預(yù)警裝置包括主機、從機、交換機和服務(wù)器，礦井突水仿真系統(tǒng)宿主于服務(wù)器，主機與 從機通過無線自組織網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)信號連接，主機通過交換機與服務(wù)器連接。
[0029] 如圖2所示，從機包括外接電源模塊、內(nèi)置電源模塊、單片機、傳輸模塊、存儲模 塊、傳感器模塊、蜂鳴器、引導(dǎo)燈、顯示屏，其中，傳輸模塊包括無線傳輸模塊、紅外傳輸模 塊、RFID模塊，感器模塊包括淹沒傳感器、濕度傳感器、溫度傳感器、流速傳感器，淹沒傳感 器是一種導(dǎo)通傳感器，平常為斷路，淹沒時通路，用以確定預(yù)設(shè)高度是否被水淹沒，監(jiān)測淹 沒高度的裝置；濕度傳感器是一種通過監(jiān)測環(huán)境濕度，以判斷掛汗、霧化現(xiàn)象發(fā)生的裝置； 溫度傳感器是一種通過監(jiān)測環(huán)境溫度，以判斷接近積水區(qū)時空氣變冷現(xiàn)象發(fā)生的裝置；流 速傳感器是一種利用霍爾元件通過監(jiān)測單位時間內(nèi)葉輪轉(zhuǎn)數(shù)間接判斷水體流速的裝置。
[0030] 傳感器的選取可采用下表1方式：
[0031] 表1傳感器選取
[0033] 如圖3所示，主機包括外接電源模塊、內(nèi)置電源模塊、單片機、無線傳輸模塊、存儲 模塊、蜂鳴器、顯示屏。
[0034] 該系統(tǒng)具體的監(jiān)測預(yù)警方法為：
[0035] 將礦井?dāng)?shù)字特征錄入服務(wù)器"礦井突水仿真系統(tǒng)"搭建礦井三維仿真模型，布置各 從機于礦井內(nèi)，以唯一特征編碼為基準(zhǔn)將各從機與三維礦井模型建立空間、時間對應(yīng)關(guān)系， 實現(xiàn)三維動態(tài)顯示。布置從機時按照統(tǒng)一布置規(guī)則，明確其引導(dǎo)燈左右指向。每臺從機僅 對接一部指定主機進行數(shù)據(jù)傳輸，一部主機同時與一部及以上指定從機進