CN101308599B - 一种卫星煤矿瓦斯远程监控系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种卫星煤矿瓦斯远程监控系统，包括由煤矿瓦斯工业控制单元、卫星数据通信单元、网络数据处理与报警管理单元，其特征在于：煤矿瓦斯工业控制单元采集煤矿瓦斯信息并分析处理成煤矿管理和报警信息数据，卫星数据通信单元将数据实时远程传输给网络数据处理部分，由网络数据处理部分对煤矿管理和报警信息数据进行分析归类处理并通过公共计算机网络和公共通信网络报警和通知有关责任人员。本发明有益效果为：具有较强的实时性，达到了远程实时报警和监控的目的，节省卫星通道资源；解决了雷击损坏设备的问题，维护简单；系统安装快捷，具有广阔的升级空间。

Description

一种卫星煤矿瓦斯远程监控系统

技术领域

本发明涉及一种卫星煤矿瓦斯远程监控系统。

背景技术

由于煤矿长期粗放经营以及在煤矿信息技术应用上投入的不足，适用于煤矿井下的信息技术、电子信息产品和信息系统的研发和产业化工作非常薄弱，而煤矿井下安全生产的技术支撑保障较为脆弱，这在一定程度上制约着煤矿安全生产工作。由于我国煤矿的分布广、矿点多，往往不具备地面有线线路接入条件，目前，主要利用移动、联通地面无线网络和卫星通信系统；但是，在某些偏远地区，地面无线网络工作不稳定，则只有卫星通信系统的实际使用效果较为良好。如果在煤矿安全领域引入瓦斯数字化远程监控系统，对区域内所有煤矿瓦斯防治情况，实施集中、远程和实时监控，针对突发情况及时调整作业方式、停止生产和撤离人员；使用有效的技术手段使所有矿井纳入这一系统，并进行实时不间断传输数据，是确保这一系统发挥作用的关键。针对于煤矿瓦斯监控安全系统的建设可充分利用现代通信卫星及计算机网络技术、应用软件开发技术、应用最新的现代通讯产品，以有线/无线通信系统为纽带，以计算机网络及信息处理系统为支撑，以井下瓦斯、一氧化碳采集监控系统为基础，集卫星通信、Web煤矿信息管理、煤矿安全短信电话预报警、煤矿GIS地理信息平台、中心大屏显示等，达到多级监管部门对煤矿安全情况的及时了解和监督，及时采取有效安全事故防范措施。

发明内容

本发明的目的是提供一种卫星煤矿瓦斯远程监控系统，以实时性、节约性、独立性为基础，克服现有煤矿瓦斯监控过程中的实时性较差、应用功能单一、资金投入较大、不具有良好的网络独立性的不足。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现：

本发明所述的一种卫星煤矿瓦斯远程监控系统，包括煤矿瓦斯工业控制单元、卫星数据通信单元、网络数据处理与报警管理单元三个部分，其中煤矿瓦斯工业控制单元用来采集煤矿瓦斯信息，并分析处理成煤矿管理和报警信息数据，传送给卫星数据通信单元；卫星数据通信单元将煤矿管理和报警信息数据实时远程传输给网络数据处理与报警管理单元；网络数据处理与报警管理单元对煤矿管理和报警信息数据进行分析归类处理并通过公共计算机网络和公共通信网络报警和通知有关责任人员。

所述卫星数据通信单元的通信协议采用系统定时巡检和报警突发相结合的方式，两种方式均是根据卫星时钟确定统一时间，按照先后顺序和固定的时间向卫星远程控制中心发信息。所述煤矿管理和报警信息数据分为安全数据、警告数据及危险数据，对于安全数据直接存储备份；对于警告数据在公共网络和公共手机上显示报警和通知有关人员；对于危险数据除了在公共网络和公共手机上显示报警和通知有关人员以外，还将对煤矿的采取相应的避险紧急措施；安全数据标记为绿色，警告数据标记为黄色，危险数据标记为红色。

煤矿瓦斯工业控制单元的煤矿地下部分设有电力线，电力线接于地面以上的一端连接煤矿基站的监测系统，煤矿地下部分电力线的均与视频控制、瓦斯传感器以及井下电话实现连接；地面以上通过卫星数据通信单元发送信号传输给网络数据处理与报警管理单元。

所述卫星数据通信单元包括卫星通信终端、卫星天线及电源，卫星天线采用北斗卫星专用天线，可支持多个发送接收通道，通讯方式为RS232，波特率为9600，电源配备1K UPS+两节6500A电池；卫星通信终端系统部分主要由工业控制计算机、通信采集软件及数据库组成，由两台工业控制计算机作备份，通过RS232将其连接起来。

网络数据处理与报警管理单元的地面卫星中心站机房外被避雷系统保护的区域距中心站一定距离的范围内加装有一级安全栅，井下和地面分站到中心站的通信线路上在距分站较近的安全地带也加装一级安全栅。

对于卫星煤矿瓦斯远程监控系统，其设计的首要原则就是保证系统的稳定、持续可靠的运行；在某些情况下，当网络数据处理与报警管理单元通过卫星数据通信单元接收到各矿井煤矿瓦斯工业控制单元传输的数据，应该在极短的时间内完成数据的存储、分析处理，并完成预、报警工作；采用双电源、双风扇设计，处理器和内存块的“封装”技术等提高系统可靠性；在系统内部单机可靠性不能被百分之百保证的情况下，提供群集系统解决方案、磁盘的镜像方式、磁盘阵列中盘片重组的方式等保证真正的系统连续可用性，发生灾难，能够根据客户的要求自动采取适当的措施及预定义的步骤保护关键数据；当用户数增加时，可以通过增加CPU、内存容量、磁盘容量、增加服务器数量来适应系统性能的要求；其次，当需要增加新的应用模块时，应用系统平台提供相应的接口并具有良好的可扩充性，不必因为增加应用模块而使得整个应用重新编写。

本发明所述卫星煤矿瓦斯远程监控系统的有益效果为：具有较强的实时性，煤矿瓦斯工业控制单元可准确有效的采集煤矿瓦斯信息并分析处理成煤矿管理和报警信息数据，传送给连接的卫星数据通信单元；既能达到远程实时报警和监控的目的，又可以节省卫星通道资源；可对安全数据直接进行存储备分、警告数据的显示以及危险数据的警报；卫星通信终端机采用双机冗余备份方式来提高安全性及系统可靠性，确保在主卫星通信终端机系统完全瘫痪的情况下，仍能够正常传输数据。

附图说明

下面根据附图对本发明实施例作进一步详细说明。

图1是本发明实施例所述卫星煤矿瓦斯远程监控系统的原理方框图；

图2是本发明实施例的卫星数据通信单元的定时巡检示意图；

图3是本发明实施例的卫星数据通信单元的报警突发示意图；

图4是本发明实施例的卫星数据通信单元的工作流程示意图；

图5是本发明实施例的数据智能处理部分的工作流程示意图；

图6是本发明实施例的防雷技术原理方框示意图；

图7是本发明实施例的安全栅的电路图；

图8是本发明另一实施例的信息采集系统示意图；

图9是本发明另一实施例的远程监控系统的结构示意图；

图10是本发明另一实施例的矿上数据采集传输子系统示意图；

图11是本发明另一实施例的省中心子系统示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明实施例所述的卫星煤矿瓦斯远程监控系统，包括由煤矿瓦斯工业控制单元、卫星数据通信单元、网络数据处理与报警管理单元三个部分组成，煤矿瓦斯工业控制单元用来采集煤矿瓦斯信息并分析处理成煤矿管理和报警信息数据，传送给连接的卫星数据通信单元；由卫星数据通信单元将煤矿管理和报警信息数据实时远程传输给网络数据处理与报警管理单元；由网络数据处理与报警管理单元对煤矿管理和报警信息数据进行分析归类处理并通过公共计算机网络和公共通信网络报警和通知有关责任人员。

如图2-4所示，卫星数据通信单元的通信协议采用一个系统定时巡检和报警突发相结合的方式，系统定时巡检的过程就是卫星终端根据卫星时钟确定统一时间，按照先后顺序和固定的时间向卫星远程控制中心发信息；报警突发则是卫星终端根据井下瓦斯报警系统的突发报警信号立即向卫星远程控制中心发报警信息，卫星终端根据卫星时钟确定统一时间按照先后顺序和固定的时间向卫星远程控制中心发信息，这样既能达到远程实时报警和监控的目的，又可以节省卫星通道资源。

如图5所示，煤矿管理和报警信息数据分为安全数据(绿色显示)和警告数据(黄色显示)及危险数据(红色显示)，对于安全数据，程序控制将其标记为绿色并直接存储备份；若为不安全数据，并且为预警告数据，程序控制将其列为危险预警数据类型并标记为黄色，此数据在公共网络和公共手机上显示报警和通知有关人员；危险数据被标记为红色，除了在公共网络和公共手机上显示报警和通知有关责任人员以外，还将对煤矿采取相应的避险紧急措施。卫星终端根据卫星时钟确定统一时间按照先后顺序和固定的时间向卫星远程控制中心发信息。

如图6所示，网络数据处理与报警管理单元的地面卫星中心站机房外被避雷系统保护的区域距中心站一定距离的范围内加装有一级安全栅，井下和地面分站到中心站的通信线路上在距分站较近的安全地带也加装一级安全栅，用这两个安全栅来吸收线路上传来的雷电能量，即让雷电能量首先冲击安全栅，由安全栅负责将雷电能量及瞬间电压电流峰值限制在一个安全值内，然后再传到中心站计算机和分站计算机接口，即可解决雷击损坏设备的问题。

如图7所示，在两个安全栅的电路连接中，音频耦合变压器起着将本安侧电路与非本安侧电路隔离的作用，音频耦合变压器的通频带要保证监控系统通讯信号正常通过，且一次侧与二次侧的匝数应相同，以不影响原系统的通讯性能；其中R具有限流作用，当本安侧电流增大时，R上压降增加，限制输出电流。该电路采用齐纳二极管限压，当电压峰值超出齐纳二极管的峰值时，齐纳二极管击穿短路，将能量释放；当经过线路峰值电压后，齐纳二极管又恢复正常工作；所采用的齐纳二级管其峰值击穿电压要大于通信信号的峰值电压，以保证电路在正常工作时，该安全栅不影响系统的正常通讯。由于该安全栅具有较强的吸收雷电冲击波的功能，只要电路参数设计合适，危险能量就能在安全栅上基本吸收掉。因此，该防雷设计能够较好地解决雷击危害问题。

如图8所示，本发明另一实施例所述的卫星煤矿瓦斯远程监控系统，煤矿地下部分设有电力线，电力线接于地面以上的一端连接煤矿基站的监测系统，煤矿地下部分电力线的均与视频控制、瓦斯传感器，以及井下电话实现连接，以达到通信信号的良好输送；地面以上通过卫星终端发送信号传输给远程监控中心。

如图9所示，本发明又一实施例所述的卫星煤矿瓦斯远程监控系统，其包括矿上数据采集传输子系统、省中心子系统、县市分中心子系统三部分，矿上数据采集传输子系统包括卫星通信终端、卫星天线系统及电源系统，省中心子系统包括卫星地面数据接收系统、短信语音报警预警系统、GIS地理信息系统、WEB煤矿安全信息管理系统、电源系统以及电话数字录音系统。

如图10所示，本发明又一实施例所述的卫星煤矿瓦斯远程监控系统，其矿上数据采集传输子系统中的卫星天线采用北斗卫星专用的天线，可支持多个发送接收通道，通讯方式为RS232，波特率为9600，电源系统配备1K UPS+两节6500A电池；卫星通信终端系统部分主要由工业控制计算机、通信采集软件及数据库组成，由两台工业控制计算机作备份，通过RS232将其连接起来，可加强系统的安全性与稳定性；采用软看门狗和主板硬看门狗来完成故障后的切换工作。工业控制计算机的相关设置参数为：机箱：EVOCIPC-810A/7271/6113LP4，主板：EVOC FSC-1613VN，CPU：C1.0G，RAM：SD256M，HDD：ST80G/7200，看门狗：0-30秒(16级)；通信采集软件采用BORLAND Delphi7.0开发，可完成数据的收发、故障异常日志的记录、主副设备的故障切换、卫星时钟同步等功能；数据库系统支持采用MS SQLSERVER2000/MS ACCESS两种数据库。

如图11所示，本发明又一实施例所述的卫星煤矿瓦斯远程监控系统，在省中心子系统中，天线接收信号后，通过RS232与之连接的卫星通信终端将数据传输至监控中心各处理环节，数据分别通过信息处理终端与GIS地理信息平台，并可实时的通过电话与相关部门取得联系；省中心子系统设有短信服务器、电话数字录音系统、数据库服务器，短信服务器通过RS232与GSM MODEN连接，可发送信息至手机；数据处理之后通过电信托管WEB服务器传送至Internet互联网以供查询使用。该部分系统采用工业控制计算机24小时不间断运转，并且具有防尘、防磁、抗震的特性；其主要参数为：机箱：EVOCIPC-810A/7271/6113LP4，主板：EVOC  FSC-1731VN，CPU：P4 2.4G。

Claims (1)

1.一种卫星煤矿瓦斯远程监控系统，其特征在于：包括

煤矿瓦斯工业控制单元，其用来采集煤矿瓦斯信息，并分析处理成煤矿管理和报警信息数据并传送给卫星数据通信单元；

卫星数据通信单元，其将接收到的所述煤矿管理和报警信息数据实时远程传输给网络数据处理与报警管理单元；及

网络数据处理与报警管理单元，其对接收到的所述煤矿管理和报警信息数据进行分析归类处理并通过公共计算机网络和公共通信网络报警和通知有关责任人员；

所述卫星数据通信单元的通信协议采用系统定时巡检和报警突发相结合的方式，两种方式均是根据卫星时钟确定统一时间，按照先后顺序和固定的时间向卫星远程控制中心发信息；

所述煤矿管理和报警信息数据分为安全数据、警告数据及危险数据，对于安全数据直接存储备份，对于警告数据在公共网络和公共手机上显示报警和通知有关人员；对于危险数据除了在公共网络和公共手机上显示报警和通知有关人员以外，还将对煤矿采取相应的避险紧急措施；

所述安全数据标记为绿色，所述警告数据标记为黄色，所述危险数据标记为红色；

煤矿瓦斯工业控制单元的煤矿地下部分设有电力线，电力线接于地面以上的一端连接煤矿基站的监测系统，煤矿地下部分电力线均与视频控制、瓦斯传感器以及井下电话实现连接；地面以上通过卫星数据通信单元发送信号传输给网络数据处理与报警管理单元；

卫星数据通信单元包括卫星通信终端、卫星天线及电源，卫星天线采用北斗卫星专用天线，可支持多个发送接收通道，通讯方式为RS232，波特率为9600，电源配备1K UPS+两节6500A电池；卫星通信终端系统部分主要由工业控制计算机、通信采集软件及数据库组成，由两台工业控制计算机作备份，通过RS232将其连接起来；

网络数据处理与报警管理单元的地面卫星中心站机房外被避雷系统保护的区域距中心站一定距离范围内加装有一级安全栅，井下和地面分站到中心站的通信线路上在距分站较近的安全地带也加装一级安全栅；所述安全栅包括音频耦合变压器，变压器中一次侧与二次侧的匝数相同。

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