一種現(xiàn)場總線礦山測控系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及礦山安全控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種現(xiàn)場總線礦山測控系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]地下礦山的生產(chǎn)系統(tǒng)分為地下系統(tǒng)和地面系統(tǒng)兩部分。地下系統(tǒng)以礦塊為中心，包括由各種井巷、嗣室、管道、線路和裝備組成的礦井運(yùn)輸、提升、通風(fēng)、排水、充填、供水、供電、壓氣輸送等系統(tǒng)，以及井底車場、地下破碎銅室、井下礦倉、井下炸藥庫等。
[0003]近年來，各種礦難事故頻發(fā)，每年仍然有相當(dāng)數(shù)量的礦工因此而失去生命，而缺乏必要的安全防護(hù)是造成礦難事故的重要原因。為認(rèn)真貫徹落實(shí)《國務(wù)院關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)企業(yè)安全生產(chǎn)工作的通知》(國發(fā)〔2010〕23號)精神，進(jìn)一步提高金屬非金屬地下礦山安全生產(chǎn)保障能力，國家安全監(jiān)管總局組織制定了《金屬非金屬地下礦山安全避險“六大系統(tǒng)”安裝使用和監(jiān)督檢查暫行規(guī)定》，要求地下礦山企業(yè)按本規(guī)定要求期限安裝使用安全避險“六大系統(tǒng)”，并加強(qiáng)日常管理和維護(hù)，確保各系統(tǒng)正常運(yùn)行。
[0004]當(dāng)前國內(nèi)礦山監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)為:主站+分站+模擬傳感器結(jié)構(gòu)，采用模擬傳感器帶來的問題是信號抗干擾能力低；主站+分站結(jié)構(gòu)導(dǎo)致通訊效率低，實(shí)時性差，并且不具容錯與故障節(jié)點(diǎn)自隔離功能，網(wǎng)絡(luò)可靠性較差；系統(tǒng)擴(kuò)展性差、維護(hù)成本高；單獨(dú)分站節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)獨(dú)立，容易造成信息孤島現(xiàn)象，影響指揮系統(tǒng)的決策。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種現(xiàn)場總線礦山測控系統(tǒng)，通過一根普通礦用通訊電纜，快速低成本實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)互聯(lián)和多種自動化系統(tǒng)應(yīng)用，并實(shí)現(xiàn)了多個系統(tǒng)的現(xiàn)場層級的數(shù)據(jù)融入口 ο
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的一個實(shí)施例所采取的技術(shù)方案是:
包括環(huán)狀光纖以太網(wǎng)，環(huán)狀光纖以太網(wǎng)上接入多個多媒體交換機(jī)；交換機(jī)連接分布式總線，分布式總線上接入安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)、井下人員定位系統(tǒng)、緊急避險系統(tǒng)、壓風(fēng)自救系統(tǒng)、供水施救系統(tǒng)、井下通信聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)和監(jiān)控終端。
[0007]本發(fā)明的現(xiàn)場總線礦山測控系統(tǒng)產(chǎn)生的有益效果為:
1.基于工業(yè)現(xiàn)場總線技術(shù)，通過一根普通礦用通訊電纜，快速低成本實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)互聯(lián)和多種自動化系統(tǒng)應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了多個系統(tǒng)的現(xiàn)場層級的數(shù)據(jù)融合。
[0008]2.采用全數(shù)字式現(xiàn)場設(shè)備，本地采樣，編碼傳輸，具容錯機(jī)制，抗干擾能力強(qiáng)。
[0009]3.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡潔實(shí)用，易維護(hù)，可擴(kuò)展性比傳統(tǒng)系統(tǒng)更強(qiáng)?？梢匀诤隙鄠€礦山應(yīng)用系統(tǒng)，包括人員定位、監(jiān)測監(jiān)控、電話通訊、廣播對講、視頻監(jiān)控等等，并且各子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)可以完全融合到統(tǒng)一的平臺上。要擴(kuò)展一個新的應(yīng)用，利用已有設(shè)備和總線，不需要重新布線，在總線上增加相應(yīng)的設(shè)備就行。
【附圖說明】
[0010]圖1所示為本發(fā)明的一種現(xiàn)場總線礦山測控系統(tǒng)的一個實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明具體實(shí)施例及相應(yīng)的附圖對本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。
[0012]實(shí)施例1:參考圖1，現(xiàn)場總線礦山測控系統(tǒng)可以包括環(huán)狀光纖以太網(wǎng)，環(huán)狀光纖以太網(wǎng)上接入多個多媒體交換機(jī)；交換機(jī)連接分布式總線，分布式總線上接入安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)、井下人員定位系統(tǒng)、緊急避險系統(tǒng)、壓風(fēng)自救系統(tǒng)、供水施救系統(tǒng)、井下通信聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)和監(jiān)控終端。
[0013]分布式總線不但具有多主并發(fā)與實(shí)時性高的特點(diǎn)，還具有容錯與故障節(jié)點(diǎn)自隔離功能，網(wǎng)絡(luò)可靠性更高。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡潔實(shí)用，易維護(hù)，可擴(kuò)展性比傳統(tǒng)系統(tǒng)更強(qiáng)?？梢匀诤隙鄠€礦山應(yīng)用系統(tǒng)，包括人員定位、監(jiān)測監(jiān)控、電話通訊、廣播對講、視頻監(jiān)控等等，并且各子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)可以完全融合到統(tǒng)一的平臺上。要擴(kuò)展一個新的應(yīng)用，利用已有設(shè)備和總線，不需要重新布線，在總線上增加相應(yīng)的設(shè)備就行。
[0014]所有的現(xiàn)場設(shè)備都是統(tǒng)一總線接口，可以混合掛接。
[0015]通過這種分布式工業(yè)現(xiàn)場總線的應(yīng)用，一條總線，把監(jiān)測監(jiān)控、人員定位、無線對講、無線的傳感網(wǎng)絡(luò)、包括自動控制系統(tǒng)等全部納入整個系統(tǒng)統(tǒng)一的范圍當(dāng)中。
[0016]系統(tǒng)中各網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備具有多主并發(fā)、對等高速率通信的功能，可實(shí)現(xiàn)井下危險區(qū)域異地快速響應(yīng)控制、異構(gòu)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的傳輸和共享。
[0017]多媒體交換機(jī)加上新型的分布式總線設(shè)計，不但可以融合多個礦山應(yīng)用系統(tǒng)，而且設(shè)備數(shù)量和線纜數(shù)量大大減少，建設(shè)成本低，運(yùn)行和維護(hù)成本也低。
[0018]實(shí)施例2:實(shí)施例1中的安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)包括接入分布式總線上的多個環(huán)境空氣監(jiān)測傳感器，環(huán)境空氣監(jiān)測傳感器可以包括風(fēng)速傳感器、甲烷傳感器、開停傳感器和負(fù)壓傳感器，風(fēng)速傳感器、甲烷傳感器、開停傳感器和負(fù)壓傳感器均為數(shù)字式傳感器。可以實(shí)現(xiàn)本地采樣，編碼傳輸，具容錯機(jī)制，抗干擾能力強(qiáng)。
[0019]實(shí)施例3:實(shí)施例1中的人員定位系統(tǒng)可以包括接入分布式總線上的有線電話系統(tǒng)、視頻監(jiān)控、廣播對講終端和無線網(wǎng)關(guān)。
[0020]實(shí)施例4:實(shí)施例1中的壓風(fēng)自救系統(tǒng)可以包括接入分布式總線上的多個壓風(fēng)機(jī)監(jiān)控，壓風(fēng)機(jī)監(jiān)控連接主扇監(jiān)控。
[0021]實(shí)施例5:實(shí)施例1中的供水施救系統(tǒng)可以包括接入分布式總線上的井下變電所綜保系統(tǒng)、真空栗、閥門和水栗。
[0022]實(shí)施例6:實(shí)施例1中的監(jiān)控終端設(shè)有監(jiān)測監(jiān)控軟件，用于顯示監(jiān)控當(dāng)前井下各傳感器狀態(tài)，并在通訊異?；驍?shù)值超限時進(jìn)行聲光報警。還可以具有查詢和報表打印等功能。
[0023]監(jiān)測監(jiān)控軟件采用三層架構(gòu)體系。數(shù)據(jù)采集與分析、存儲、應(yīng)用表示三部分既相對獨(dú)立又是有機(jī)融合。從而使整個系統(tǒng)某部分更改不影響全局，使系統(tǒng)的安裝、發(fā)布、使用、升級變得相對簡單和容易。系統(tǒng)的開發(fā)遵循通用的國際和國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，數(shù)據(jù)存儲采用標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)，從而與第三方系統(tǒng)的集成非常容易，不會存在信息孤島。
[0024]監(jiān)測監(jiān)控軟件包括數(shù)據(jù)采集分析服務(wù)程序和客戶端程序。數(shù)據(jù)采集分析服務(wù)程序是一個介于系統(tǒng)硬件和上層軟件之間持續(xù)運(yùn)行的程序，其不斷地與分站進(jìn)行通訊，獲取各分站、子站、卡片的動態(tài)信息，進(jìn)行計算處理，并存貯相應(yīng)的實(shí)時數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)采集分析服務(wù)同時也是一個Socket服務(wù)器，其允許多個主站程序并發(fā)連入，實(shí)時訪問當(dāng)前整個系統(tǒng)的諸如人員總數(shù)、井下人員列表等信息。前置機(jī)在處理實(shí)時數(shù)據(jù)時，同時監(jiān)測各種可能的異常變化(如井下員工總數(shù)超限、通訊異常等)，當(dāng)檢測到異常時，會自動存貯到數(shù)據(jù)庫，向各個連入的主站實(shí)時發(fā)送警告或消息通知。
[0025]客戶端程序完成所有的查詢，統(tǒng)計，分析功能?？蛻舳伺c前置機(jī)和數(shù)據(jù)進(jìn)行連接，可以在局域網(wǎng)中任何一臺機(jī)機(jī)器上進(jìn)行授權(quán)訪問。
[0026]人員定位管理系統(tǒng)需由礦用隔爆兼本質(zhì)安全型直流穩(wěn)壓電源、總線網(wǎng)關(guān)、礦用本安型讀卡子站、標(biāo)識卡、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和監(jiān)測工作站組成。
[0027]人員定位管理系統(tǒng)需由礦用隔爆兼本質(zhì)安全型直流穩(wěn)壓電源、總線網(wǎng)關(guān)、礦用本安型讀卡子站、標(biāo)識卡、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和監(jiān)測工作站組成。
[0028]每個井下人員和重要的設(shè)備都佩戴一個標(biāo)識卡，在井下每隔一定的距離安裝礦用本安型讀卡子站。標(biāo)識卡進(jìn)入讀卡子站網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)時，其將發(fā)送代表身份特征的射頻信號，讀卡子站接收到射頻信號之后，將該信號傳輸至總線網(wǎng)關(guān)，繼而傳向數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，服務(wù)器對接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，并且將相應(yīng)的信息狀態(tài)保存到服務(wù)器中，進(jìn)而系統(tǒng)用戶能在監(jiān)測工作站上實(shí)時監(jiān)測井下人員和設(shè)備所在的位置，對人員活動軌跡、讀卡子站的工作狀態(tài)、和工作區(qū)域異常報警等的實(shí)時再現(xiàn)，并且提供相應(yīng)的查詢、統(tǒng)計、打印輸出等操作。
[0029]人員定位管理系統(tǒng)設(shè)有礦山人員管理系統(tǒng)軟件，包括數(shù)據(jù)采集分析服務(wù)程序和客戶端程序部分，數(shù)據(jù)采集分析服務(wù)程序稱為前置機(jī)程序，前置機(jī)程序部分不停的驅(qū)動通訊端口和硬件進(jìn)行通訊應(yīng)答，當(dāng)軟件向硬件通訊設(shè)備發(fā)出輪詢要求后，硬件設(shè)備將準(zhǔn)備好的數(shù)據(jù)發(fā)送給對應(yīng)的通訊端口，軟件進(jìn)行采集分析，確認(rèn)無誤后，進(jìn)行對應(yīng)的邏輯處理，然后存入數(shù)據(jù)庫中。當(dāng)發(fā)現(xiàn)通訊數(shù)據(jù)有誤，進(jìn)行錯誤應(yīng)答機(jī)制要求重發(fā)上一次的數(shù)據(jù)。并由它自動分析出上井入井，計算考勤，統(tǒng)計通訊設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。
[0030]客戶端程序完成所有的查詢，統(tǒng)計，分析功能?？蛻舳伺c前置機(jī)和數(shù)據(jù)進(jìn)行連接，可以在局域網(wǎng)中任何一臺機(jī)機(jī)器上進(jìn)行授權(quán)訪問。
[0031]上述實(shí)施方式用來解釋說明本發(fā)明，而不是對本發(fā)明進(jìn)行限制，在本發(fā)明的精神和權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)，對本發(fā)明做出的任何修改和改變，都落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種現(xiàn)場總線礦山測控系統(tǒng)，其特征在于：包括環(huán)狀光纖以太網(wǎng)，所述環(huán)狀光纖以太網(wǎng)上接入多個多媒體交換機(jī)；所述交換機(jī)連接分布式總線，所述分布式總線上接入安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)、井下人員定位系統(tǒng)、緊急避險系統(tǒng)、壓風(fēng)自救系統(tǒng)、供水施救系統(tǒng)、井下通信聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)和監(jiān)控終端。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于：所述安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)包括接入分布式總線上的多個環(huán)境空氣監(jiān)測傳感器，所述環(huán)境空氣監(jiān)測傳感器均為數(shù)字式傳感器。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于：所述人員定位系統(tǒng)包括接入分布式總線上的有線電話系統(tǒng)、視頻監(jiān)控、廣播對講終端和無線網(wǎng)關(guān)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于：所述壓風(fēng)自救系統(tǒng)包括接入分布式總線上的多個壓風(fēng)機(jī)監(jiān)控，所述壓風(fēng)機(jī)監(jiān)控連接主扇風(fēng)機(jī)監(jiān)控。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于：所述供水施救系統(tǒng)包括接入分布式總線上的井下變電所綜保系統(tǒng)、真空栗、閥門和水栗。6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于：所述監(jiān)控終端設(shè)有監(jiān)測監(jiān)控軟件，用于顯示監(jiān)控當(dāng)前井下各傳感器狀態(tài)，并在通訊異?；驍?shù)值超限時進(jìn)行聲光報警。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種現(xiàn)場總線礦山測控系統(tǒng)，包括環(huán)狀光纖以太網(wǎng)，環(huán)狀光纖以太網(wǎng)上接入多個多媒體交換機(jī)；交換機(jī)連接分布式總線，分布式總線上接入安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)、井下人員定位系統(tǒng)、緊急避險系統(tǒng)、壓風(fēng)自救系統(tǒng)、供水施救系統(tǒng)、井下通信聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)和監(jiān)控終端。本系統(tǒng)基于工業(yè)現(xiàn)場總線技術(shù)，通過一根普通礦用通訊電纜，快速低成本實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)互聯(lián)和多種自動化系統(tǒng)應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了多個系統(tǒng)的現(xiàn)場層級的數(shù)據(jù)融合。采用全數(shù)字式現(xiàn)場設(shè)備，本地采樣，編碼傳輸，具容錯機(jī)制，抗干擾能力強(qiáng)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡潔實(shí)用，易維護(hù)，可擴(kuò)展性比傳統(tǒng)系統(tǒng)更強(qiáng)。
【IPC分類】E21F11/00, E21F17/18
【公開號】CN105240051
【申請?zhí)枴緾N201510649843
【發(fā)明人】趙濤
【申請人】成都金自天正智能控制有限公司
【公開日】2016年1月13日
【申請日】2015年10月10日