一種雙向傳輸及多顯示功能的礦井監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種礦井監(jiān)測系統(tǒng)，具體涉及一種雙向傳輸及多顯示功能的礦井監(jiān)測系統(tǒng)，包括傳感器節(jié)點(diǎn)1、簇頭2、匯聚節(jié)點(diǎn)3、基站和上位監(jiān)控主機(jī)。本實(shí)用新型在井下的各巷道中部署適量的集成傳感器節(jié)點(diǎn)，在每個巷道中設(shè)置一個簇頭，該簇頭接收本巷道中其他傳感器節(jié)點(diǎn)采集到的數(shù)據(jù)和并向本巷道其他傳感器節(jié)點(diǎn)發(fā)送來自控制終端的指令，在主巷道線路里設(shè)置匯聚節(jié)點(diǎn)，匯聚節(jié)點(diǎn)接收來自各簇頭上傳的數(shù)據(jù)并向井口的基站發(fā)送相應(yīng)數(shù)據(jù)，同時也可接受指令。在礦井的入口處安裝一個基站，該控制終端采用固定式的計(jì)算機(jī)和移動通信設(shè)備并用。本實(shí)用新型不僅提高了監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性和準(zhǔn)確性，還可實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)和移動通信設(shè)備的同步監(jiān)控，方便了監(jiān)控人員。
【專利說明】
一種雙向傳輸及多顯示功能的礦井監(jiān)測系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及一種礦井監(jiān)測系統(tǒng)，具體涉及一種雙向傳輸及多顯示功能的礦井監(jiān)測系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在地下礦產(chǎn)的開采過程中，為保障安全生產(chǎn)，礦內(nèi)配有專職人員攜帶儀器定時到井下測量和了解井下各種環(huán)境參數(shù)、安全隱患等情況來加強(qiáng)對現(xiàn)場地質(zhì)和環(huán)境的監(jiān)測；為合理調(diào)度指揮，相關(guān)人員要經(jīng)常深入現(xiàn)場，了解開采進(jìn)度及人員位置信息等以便調(diào)度和管理。隨著技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的地下礦產(chǎn)監(jiān)測系統(tǒng)只是在礦井的巷道內(nèi)鋪設(shè)通信線路，簡單的將預(yù)先設(shè)定好的監(jiān)測數(shù)據(jù)傳送到監(jiān)控中心，可是隨著礦井的不斷開采，井下的巷道將不斷延伸和改變，將對這種通信線路的延伸和維護(hù)提出更高的要求。此外，如果礦井巷道塌方或者其他原因而損壞了線路，這將帶來不可估計(jì)的損失。就目前的這種監(jiān)測系統(tǒng)看，井下的普通傳感器節(jié)點(diǎn)只能采集和處理數(shù)據(jù)向監(jiān)控中心發(fā)送，而不能接受來至井上監(jiān)控中心發(fā)出的任務(wù)指令。同時因?yàn)楸O(jiān)控中心的固定，當(dāng)相關(guān)人員觀察疲勞，短暫離開崗位或者信息傳輸時延時，會導(dǎo)致井下傳送上的信息得不到及時的處理而延誤突發(fā)事件的緊急處理。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種設(shè)計(jì)合理、安全高效、工作性能穩(wěn)定且使用效果好的雙向傳輸及多顯示功能的礦井監(jiān)測系統(tǒng)。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是；
[0005]—種雙向傳輸及多顯示功能的礦井監(jiān)測系統(tǒng)，包括傳感器節(jié)點(diǎn)，該傳感器節(jié)點(diǎn)包括用于采集數(shù)據(jù)的傳感器、第一處理器、用于調(diào)制解調(diào)和將數(shù)據(jù)傳送給簇頭的第一無線通信裝置、第一電源裝置、報警裝置和監(jiān)控?cái)z像頭，傳感器、報警裝置和監(jiān)控?cái)z像頭分別與第一處理器連接，第一處理器與第一無線通信裝置連接；
[0006]簇頭，該簇頭包括與第一處理器雙向通信的第二處理器、用于調(diào)制解調(diào)和接收傳感器節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)以及將數(shù)據(jù)傳送給匯聚節(jié)點(diǎn)的第二無線通信裝置，該第二無線通信裝置與第二處理器連接，所述第二無線通信裝置與第一無線通信裝置無線連接；
[0007]匯聚節(jié)點(diǎn)，該匯聚節(jié)點(diǎn)包括與第二處理器雙向通信的第三處理器、用于調(diào)制解調(diào)和接收簇頭發(fā)送的數(shù)據(jù)以及將數(shù)據(jù)傳送給井口基站的第三無線通信裝置，該第三無線通信裝置與第三處理器連接，所述第三無線通信裝置與第二無線通信裝置無線連接；
[0008]井口基站，該井口基站包括與第三處理器雙向通信的第四處理器、用于調(diào)制解調(diào)和接收匯聚節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)以及將數(shù)據(jù)傳送給上位監(jiān)控主機(jī)的第四無線通信裝置，該第四無線通信裝置與第四處理器連接，所述第四無線通信裝置與第三無線通信裝置無線連接；
[0009]上位監(jiān)控主機(jī)，該上位監(jiān)控主機(jī)并包括計(jì)算機(jī)和移動通信設(shè)備，該上位監(jiān)控主機(jī)與所述第四處理器連接；
[0010]井下基站，該井下基站包括與第三處理器雙向通信的第五處理器、用于調(diào)制解調(diào)和接收匯聚節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)以及將數(shù)據(jù)傳送給井下移動通信設(shè)備的第五無線通信裝置，該第五無線通信裝置與第五處理器連接，所述第五無線通信裝置與第三無線通信裝置無線連接，第五處理器與井下移動通信設(shè)備連接。
[0011 ] 進(jìn)一步地，所述傳感器包括溫濕度傳感器、振動傳感器、粉塵傳感器、人員定位傳感器、裂痕監(jiān)測傳感器和感煙火探測傳感器。
[0012]本實(shí)用新型的有益效果是:
[0013]本實(shí)用新型在井下的各巷道中合理部署適量的集成傳感器節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)間相互形成自組網(wǎng)式的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，以便增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性和數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性。在每個巷道中設(shè)置一個簇頭，該簇頭接收本巷道中其他傳感器節(jié)點(diǎn)采集到的數(shù)據(jù)和并向本巷道其他傳感器節(jié)點(diǎn)發(fā)送來自控制終端的指令，各巷道簇頭起到中繼的作用。在主巷道線路里設(shè)置匯聚節(jié)點(diǎn)，匯聚節(jié)點(diǎn)接收來自各簇頭上傳的數(shù)據(jù)并向井口的基站發(fā)送相應(yīng)數(shù)據(jù)，同時也可接受指令。在礦井的入口處安裝一個具有網(wǎng)關(guān)功能的基站，該基站連接著井下匯聚節(jié)點(diǎn)無線網(wǎng)與井上以太網(wǎng)和無線局域網(wǎng)，2G/3G公網(wǎng)等外部網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)兩種協(xié)議棧之間的通信協(xié)議轉(zhuǎn)換?？刂平K端采用固定式的計(jì)算機(jī)和移動通信設(shè)備并用，在計(jì)算機(jī)中安裝好可視化的Linux編程軟件，移動通信設(shè)備終端置入與電腦有著相同功能的APP軟件，計(jì)算機(jī)和移動通信設(shè)備既可以接受來自基站上傳的數(shù)據(jù)，也可以根據(jù)井上管理人員的需求發(fā)出對傳感器節(jié)點(diǎn)的任務(wù)指令?；镜奖O(jiān)控終端之間設(shè)有有線和無線傳輸，有線采用光纖傳輸將數(shù)據(jù)經(jīng)過光交換機(jī)后送達(dá)管理中心，無線采用無線通信終端與井口的基站進(jìn)行無線相連，將數(shù)據(jù)傳送無線通信設(shè)備界面上。此時，手機(jī)和計(jì)算機(jī)收到的數(shù)據(jù)是統(tǒng)一的。只是計(jì)算機(jī)是固定在一個位置，而無線通信設(shè)備是可以在井上范圍內(nèi)進(jìn)行移動式的控制。本實(shí)用新型不僅提高了監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性和準(zhǔn)確性，還可實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)和移動通信設(shè)備的同步監(jiān)控，方便了監(jiān)控人員。
【附圖說明】
[0014]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖2為本實(shí)用新型的傳感器節(jié)點(diǎn)示意圖。
[0016]圖3為本實(shí)用新型的簇頭節(jié)點(diǎn)示意圖。
[0017]圖4為本實(shí)用新型的匯聚節(jié)點(diǎn)示意圖。
[0018]圖5為本實(shí)用新型的進(jìn)口基站示意圖。
[0019]圖6為本實(shí)用新型的井下基站示意圖。
[0020]圖7為本實(shí)用新型的指令控制框圖。
[0021]圖中:1、傳感器節(jié)點(diǎn)2、簇頭 3、匯聚節(jié)點(diǎn) 4、井口基站 5、井下基站
11、傳感器 12、第一處理器 13、第一無線通信裝置 14、報警裝置 15、監(jiān)控?cái)z像頭 16、第一電源裝置 21、第二處理器 22、第二無線通信裝置 23、第二電源裝置 31、第三處理器 32、第三無線通信裝置 33、第三電源裝置 41、第四處理器 42、第四無線通信裝置 43、第四電源裝置 51、第五處理器 52、第五無線通信裝置 53、第五電源裝置。
【具體實(shí)施方式】
[0022]如果所示，本實(shí)用新型包括傳感器節(jié)點(diǎn)1、簇頭2、匯聚節(jié)點(diǎn)3、基站和上位監(jiān)控主機(jī)。
[0023]所述傳感器節(jié)點(diǎn)I包括用于采集數(shù)據(jù)的傳感器11、用于數(shù)據(jù)發(fā)送和接收的第一處理器12、用于調(diào)制解調(diào)和將數(shù)據(jù)傳送給簇頭的第一無線通信裝置13、第一電源裝置16、報警裝置和監(jiān)控?cái)z像頭，傳感器、報警裝置14和監(jiān)控?cái)z像頭15分別與第一處理器連接，第一處理器與第一無線通信裝置連接，所述第一處理器采用低功耗的64位微控制器。所述傳感器包括溫濕度傳感器、振動傳感器、粉塵傳感器、人員定位傳感器、裂痕監(jiān)測傳感器和感煙火探測傳感器，上述傳感器分別與第一處理器連接。
[0024]所述簇頭2包括與第一處理器雙向通信的第二處理器21、用于調(diào)制解調(diào)和接收傳感器節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)以及將數(shù)據(jù)傳送給匯聚節(jié)點(diǎn)的第二無線通信裝置22及第二電源裝置23，該第二無線通信裝置與第二處理器連接，所述第二無線通信裝置與第一無線通信裝置無線連接。
[0025]所述匯聚節(jié)點(diǎn)3包括與第二處理器雙向通信的第三處理器31、用于調(diào)制解調(diào)和接收簇頭發(fā)送的數(shù)據(jù)以及將數(shù)據(jù)傳送給井口基站的第三無線通信裝置32及第三電源裝置33，該第三無線通信裝置與第三處理器連接，所述第三無線通信裝置與第二無線通信裝置無線連接。
[0026]所述基站包括井口基站4和井下基站5。該井口基站包括與第三處理器雙向通信的第四處理器41、用于調(diào)制解調(diào)和接收匯聚節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)以及將數(shù)據(jù)傳送給上位監(jiān)控主機(jī)的第四無線通信裝置42及第四電源裝置43，該第四無線通信裝置與第四處理器連接，所述第四無線通信裝置與第三無線通信裝置無線連接;所述井下基站包括與第三處理器雙向通信的第五處理器51、用于調(diào)制解調(diào)和接收匯聚節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)以及將數(shù)據(jù)傳送給井下移動通信設(shè)備的第五無線通信裝置52和第五電源裝置53，該第五無線通信裝置52與第五處理器連接，所述第五無線通信裝置與第三無線通信裝置無線連接，第五處理器與井下移動通信設(shè)備連接。所述井下移動通信設(shè)備為智能手機(jī)。
[0027]所述上位監(jiān)控主機(jī)并包括計(jì)算機(jī)和移動通信設(shè)備，該上位監(jiān)控主機(jī)與所述第四處理器連接。所述移動通信設(shè)備為智能手機(jī)。計(jì)算機(jī)采用可視化的Linux編程軟件設(shè)計(jì)，Linux編程軟件安裝在電腦上用于接收正常的串口數(shù)據(jù)，并能流暢在顯示在客戶端的屏幕上，還可發(fā)送相應(yīng)指令控制井下傳感器節(jié)點(diǎn)的工作模式。智能手機(jī)終端可置入與電腦有著相同功能的APP軟件，方便相關(guān)人員在井上任意范圍內(nèi)移動式的控制和接收井下的數(shù)據(jù)傳輸情況。
[0028]本實(shí)用新型在井下的各巷道中合理部署適量的集成傳感器節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)間相互形成自組網(wǎng)式的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，以便增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)的魯棒性和數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性。在每個巷道中設(shè)置一個簇頭，該簇頭接收本巷道中其他傳感器節(jié)點(diǎn)采集到的數(shù)據(jù)和并向本巷道其他傳感器節(jié)點(diǎn)發(fā)送來自控制終端的指令，各巷道簇頭起到中繼的作用。在主巷道線路里設(shè)置匯聚節(jié)點(diǎn)，匯聚節(jié)點(diǎn)接收來自各簇頭上傳的數(shù)據(jù)并向井口基站發(fā)送相應(yīng)數(shù)據(jù)，同時也可接受指令。在礦井的入口處安裝一個具有網(wǎng)關(guān)功能的基站，該基站連接著井下匯聚節(jié)點(diǎn)無線網(wǎng)與井上以太網(wǎng)和無線局域網(wǎng)，2G/3G公網(wǎng)等外部網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)兩種協(xié)議棧之間的通信協(xié)議轉(zhuǎn)換?？刂平K端采用固定式的計(jì)算機(jī)和移動式的智能手機(jī)并用，在計(jì)算機(jī)中安裝好可視化的Linux編程軟件，移動式智能手機(jī)終端置入與電腦有著相同功能的APP軟件，計(jì)算機(jī)和手機(jī)既可以接受來自基站上傳的數(shù)據(jù)，也可以根據(jù)井上管理人員的需求發(fā)出對傳感器節(jié)點(diǎn)的任務(wù)指令?；镜奖O(jiān)控終端之間設(shè)有有線和無線傳輸，有線采用光纖傳輸將數(shù)據(jù)經(jīng)過光交換機(jī)后送達(dá)管理中心，無線采用手機(jī)終端與井口的基站進(jìn)行無線相連，將數(shù)據(jù)傳送到用手機(jī)鍵面上。此時，手機(jī)和計(jì)算機(jī)收到的數(shù)據(jù)是統(tǒng)一的。只是計(jì)算機(jī)是固定在一個位置，而手機(jī)是可以在井上范圍內(nèi)進(jìn)行移動式的控制。
[0029]在使用時，我們可以點(diǎn)擊計(jì)算機(jī)或手機(jī)終端上接收數(shù)據(jù)的按鈕，此時，井下的傳感器節(jié)點(diǎn)開始每隔5秒采集一次設(shè)定的數(shù)據(jù)，如采集礦井開采過程中巷道內(nèi)的溫濕度，采集礦井中爆破礦石以后巷道墻壁的裂痕大小，通過巷道中布置的傳感器錨節(jié)點(diǎn)與礦工身體上攜帶的目標(biāo)節(jié)點(diǎn)在一定范圍內(nèi)對接的形式，采集確定礦井中工作人員的位置信息，實(shí)現(xiàn)井下人員定位等，將各傳感器節(jié)點(diǎn)采集的數(shù)據(jù)向巷道簇頭發(fā)送數(shù)據(jù)，簇頭傳感器節(jié)點(diǎn)收到數(shù)據(jù)以后，經(jīng)處理，如果發(fā)現(xiàn)事故隱患或者參數(shù)超過預(yù)先設(shè)定的閥值，簇頭傳感器節(jié)點(diǎn)邊向匯聚節(jié)點(diǎn)傳送數(shù)據(jù)邊響起警報，首先提醒井下的礦工引起注意，然后匯聚節(jié)點(diǎn)將數(shù)據(jù)送到井口基站，基站再通過有線方式傳到計(jì)算機(jī)上進(jìn)行顯示，也可通過無線將數(shù)據(jù)傳送到手機(jī)上顯示，相關(guān)人員看到控制終端的警報信息后，再作出相應(yīng)的處理措施。以上數(shù)據(jù)傳輸如果正常，則繼續(xù)正常接收數(shù)據(jù)。如果在某時段內(nèi)，某些數(shù)據(jù)而不需要全部的傳感器節(jié)點(diǎn)采集數(shù)據(jù)，此時，可以按下計(jì)算機(jī)或手機(jī)上的發(fā)送指令按鍵，工作人員發(fā)出相應(yīng)的指令后，井下的傳感器模塊接收到指令后，不需要采集任務(wù)的傳感器節(jié)點(diǎn)就可以暫時處于休眠狀態(tài)，而處于工作的傳感器節(jié)點(diǎn)繼續(xù)采集相應(yīng)的數(shù)據(jù)，并向上傳輸。當(dāng)該任務(wù)結(jié)束時，可以隨時調(diào)用指令喚醒某個休眠的節(jié)點(diǎn)進(jìn)入下一個工作周期，采用這種方式采集數(shù)據(jù)，可以節(jié)省傳感器節(jié)點(diǎn)的能量消耗。當(dāng)可調(diào)360度角的監(jiān)控?cái)z像頭接收到獨(dú)立指令后，它首先調(diào)整攝像頭的角度，然后縮放鏡頭調(diào)整焦距，當(dāng)圖片達(dá)到一定清晰度時會分時閃光拍照，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并向上傳送。綜上所述，該實(shí)用新型采用先進(jìn)的全方位監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)，可以對井下預(yù)設(shè)的物理參數(shù)進(jìn)行實(shí)時的反應(yīng)，從而保證礦井的安全生產(chǎn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種雙向傳輸及多顯示功能的礦井監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:包括傳感器節(jié)點(diǎn)，該傳感器節(jié)點(diǎn)包括用于采集數(shù)據(jù)的傳感器、第一處理器、用于調(diào)制解調(diào)和將數(shù)據(jù)傳送給簇頭的第一無線通信裝置、第一電源裝置、報警裝置和監(jiān)控?cái)z像頭，傳感器、報警裝置和監(jiān)控?cái)z像頭分別與第一處理器連接，第一處理器與第一無線通信裝置連接； 簇頭，該簇頭包括與第一處理器雙向通信的第二處理器、用于調(diào)制解調(diào)和接收傳感器節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)以及將數(shù)據(jù)傳送給匯聚節(jié)點(diǎn)的第二無線通信裝置，該第二無線通信裝置與第二處理器連接，所述第二無線通信裝置與第一無線通信裝置無線連接； 匯聚節(jié)點(diǎn)，該匯聚節(jié)點(diǎn)包括與第二處理器雙向通信的第三處理器、用于調(diào)制解調(diào)和接收簇頭發(fā)送的數(shù)據(jù)以及將數(shù)據(jù)傳送給井口基站的第三無線通信裝置，該第三無線通信裝置與第三處理器連接，所述第三無線通信裝置與第二無線通信裝置無線連接； 井口基站，該井口基站包括與第三處理器雙向通信的第四處理器、用于調(diào)制解調(diào)和接收匯聚節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)以及將數(shù)據(jù)傳送給上位監(jiān)控主機(jī)的第四無線通信裝置，該第四無線通信裝置與第四處理器連接，所述第四無線通信裝置與第三無線通信裝置無線連接； 上位監(jiān)控主機(jī)，該上位監(jiān)控主機(jī)并包括計(jì)算機(jī)和移動通信設(shè)備，該上位監(jiān)控主機(jī)與所述第四處理器連接； 井下基站，該井下基站包括與第三處理器雙向通信的第五處理器、用于調(diào)制解調(diào)和接收匯聚節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)以及將數(shù)據(jù)傳送給井下移動通信設(shè)備的第五無線通信裝置，該第五無線通信裝置與第五處理器連接，所述第五無線通信裝置與第三無線通信裝置無線連接，第五處理器與井下移動通信設(shè)備連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙向傳輸及多顯示功能的礦井監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述傳感器包括溫濕度傳感器、振動傳感器、粉塵傳感器、人員定位傳感器、裂痕監(jiān)測傳感器和感煙火探測傳感器。
【文檔編號】G08C17/02GK205541359SQ201520905467
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2015年11月13日
【發(fā)明人】張艷
【申請人】贛南師范學(xué)院