一种用于煤矿安全智能实时预警系统技术方案

一种用于煤矿安全智能实时预警系统，属于煤矿井下通信技术领域，特征是在井下巷道内安装有可采集井下人员行为特征、井下环境特征、井下设备运行状态特征、以及矿山灾害特征的传感器组，将采集的信息传输给安装在同一巷道内的智能节点装备；智能节点装备对接收的信息进行收集、分析、度量与可信判决、对危险因素进行预警、并向井下巷道和井面控制中心发送报警信息；井面控制中心是对接收的多类型数据信息进行聚类、融合以及特征提取处理、建立可信判决机制并将判决方法加载嵌入智能节点装备的集合体；多源传感器组与智能节点装备之间、以及智能节点装备与井面控制中心之间均为有线或无线连通。优点是对矿井巷道内各种特征信息进行及时地采集、分析和判断、对危险信息因素实时预警，有效预防煤矿井下事故的发生。

An intelligent real-time early warning system for coal mine safety

An intelligent real-time early warning system for coal mine safety, which belongs to the field of underground communication technology in coal mine, is characterized by the installation of a sensor group that can collect the behavior characteristics of the underground personnel, the characteristics of underground environment, the running state characteristics of underground equipment and the characteristics of mine disasters in the underground tunnel. An intelligent node in the tunnel; the intelligent node is equipped to collect, analyze, measure and trust the received information, warn the risk factors, and send the alarm information to the underground tunnel and the well surface control center; the well surface control center is the clustering, fusion and characteristics of the received data. The decision mechanism is extracted and processed, and the decision method is loaded into the assembly of the intelligent node equipment; the multi source sensor group and the intelligent node equipment, and the intelligent node equipment and the well surface control center are both wired or wireless connected. The advantages are the timely collection, analysis and judgment of various characteristics information in the mine roadway, real-time warning of dangerous information factors, and effective prevention of coal mine accidents.

【技术实现步骤摘要】
一种用于煤矿安全智能实时预警系统
本专利技术属于煤矿井下通信
，具体涉及一种用于煤矿安全智能实时预警系统。
技术介绍
煤炭资源在国民经济中是十分重要的资源之一，煤炭资源的开发和利用是十分重要的工作。但由于煤矿开采中地质条件复杂，作业环境恶劣，导致煤矿生产中事故较多。为了保障煤矿井下安全，在矿井中安装了监测设备。随着物联网、现代信息处理技术的发展，通过搭建有线、无线一体化统一传输平台与矿井分布式测量网络，可有效监督矿产开采过程中存在的故障问题和危害因素，为安全管理工作提供科学依据和技术支撑。然而，已有方案中的井下数据采集终端主要负责实时监测采集井下信息或数据传输的中继节点，然后利用有线或无线传输方式，将采集数据传输至井面监控系统进行统一分析与决策，最终实现预警信号的判决。这将直接导致传感器监测数据的可靠性受到井下复杂环境以及远距离传输的影响，并且监测数据的处理与分析也将造成一定程度的延时，不利于煤矿事故预警的准确性和实时性。
技术实现思路
本专利技术目的是提供一种用于煤矿安全智能实时预警系统，可有效的实施对煤矿井下信息的快速采集、实时报警，预防煤矿井下的事故发生。本专利技术是这样实现的，如图1所示，其特征是包括有分别安装在n个煤矿井下巷道工作面的第1、第2、…第n多源传感器组S1、S2、…Sn分别与第1、第2…第n多源传感器组S1、S2、…Sn通过有线或无线传输方式相连通的第1、第2、…第n井下智能节点装备T1、T2、…Tn以及与第1、第2…第n智能节点装备T1、T2、…Tn通过有线或无线传输方式相连通的煤矿井面控制中心W。所述第1、第2、…第n多源传感器组S1、S2、…Sn分别包括有对井下人员行为特征、井下环境特征、井下设备运行状态特征、以及矿山灾害特征等具有采集功能的传感器Ai、Bi、Ri，其中i=1、2、…n。所述第1、第2…第n智能节点装备T1、T2、…Tn是分别具有对所接收的信息进行收集、分析、度量与可信判决、对危险因素进行预警、并对井下巷道和井面控制中心发送报警的可编程硬件装备；所述的煤矿井面控制中心W是对接收的多类型数据信息进行聚类、融合以及特征提取处理、建立可信判决机制并将判决方法加载嵌入智能节点装备的集合体，其中n、i均为正整数。本专利技术的优点和积极效果是：1.通过安装在井下巷道内的多源传感器组对巷道内多类型数据信息的实时采集，并发送给智能节点进行及时分析、度量及判决、快速响应发出预警，既有效的缩短了数据传输距离，提升数据传输的可靠性，又降低的数据传输时延和处理时延，实现在井下工作面对采集数据的高效处理与快速预警分析，可有效防止煤矿井下事故的发生。2.煤矿井面控制中心通过对采集数据的预处理，确定对煤矿生产中的危险因素的安全评价，并在此基础上建立井下安全生产的可信判决机制，实现对井下智能节点的可信基参数配置。实际应用中能够根据井下采集数据情况，建立相适应预测预警分析模型，满足不同环境、设备和人员情况的需求。附图说明图1为本专利技术结构示意图。图中，S1，S2、…Sn——第1、第2、…第n多源传感器组，Ai、Bi、Ri——Si传感器组中采集不同特征信息的传感器，其中i=1、2、…n。T1、T2、…Tn——第1、第2、…第n井下智能节点装备。W——煤矿井面控制中心。n、i均为正整数。具体实施方式如图1所示，分别安装在煤矿井下第1、第2…第n巷道内的的第1、第2…第n多源传感器组S1、S2、…Sn分别包括用于提取不同类型数据信息的传感器Ai、Bi、Ri，其中i=1、2、…n。第1、第2…第n多源传感器组S1、S2、…Sn通过有线或无线传输方式与第1、第2、…第n井下智能节点装备T1、T2、…Tn相连通。第1、第2、…第n智能节点装备T1、T2、…Tn通过有线或无线传输方式与煤矿井面控制中心W相连通。1.工作时，安装在在煤矿井下巷道内第1、第2、…第n多源传感器组S1、S2、…Sn利用具有不同功能的传感器Ai、Bi、Ri分别用于采集影响煤矿安全生产的环境、人员以及设备情况等各类实时数据信息，采集的信息包括：井下人员行为特征数据、井下环境特征数据、设备健康状态特征数据、以及矿山灾害特征数据。根据多源传感器采集数据的特征，选择利用有线传输或无线传输方式，将数据信息传输至分布于各巷道内的第1、第2、…第n井下智能节点装备T1、T2、…Tn。2.分布于各巷道内的第1、第2…第n井下智能节点装备T1、T2、…Tn将收集到的多源传感数据利用有线传输或无线传输方式传输至煤矿井面控制中心W。由煤矿井面控制中心W基于大数据分析技术与数据决策层融合技术对来自于不同巷道的的多传感器监测信息进行聚类和融合处理，协同实现对煤矿生产中的危险因素的安全评价。通过对多模异构数据的特征提取，实现信息的决策融合，构建影响煤矿井下故障和灾害的“失信”因素分析模型与“失信”指标体系，并在此基础上建立井下安全生产的可信判决机制，作为评价安全生产的判决依据。井面控制中心利用有线传输或无线传输方式将可信计算的度量方法嵌入巷道内的第1、第2…第n井下智能节点装备T1、T2、…Tn，实现可信基参数的远程配置。3.此后，第1、第2…第n多源传感器组S1、S2、…Sn将采集到的各巷道的数据传输至分布于各巷道内的第1、第2、…第n井下智能节点装备T1、T2、…Tn，数据信息不再传输至井面控制中心进行处理与分析，由智能节点设备对采集的多源数据融合处理，分析各类数据的特征向量，通过预加载的可信机制，完成对采集数据安全可信状态的度量分析，实现安全监控与故障预警的目标。4.当井下第1、第2、…第n井下智能节点装备T1、T2、…Tn针对实时采集数据的可信计算评价结果不满足预加载可信状态要求，利用智能节点装备中的报警电路向井下巷道发出预警信号，并将报警信息通过有线或无线传输方式上报至井面控制中心W，由控制中心响应排查或解决安全隐患及灾害情况。该专利技术通过多传感器数据融合技术和大数据处理技术，分析采集的多模异构数据，协同实现对煤矿生产中的危险因素的安全评价，构建“失信”因素分析模型，为矿井安全状况提供更科学的评估。利用井下智能节点解决监测数据的可靠采集与传输问题，又能降低检测处理延时，实现对井下故障和灾害的快速动态预警，有效提升矿山生产的安全保障。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于煤矿安全智能实时预警系统，其特征是包括有分别安装在n个煤矿井下巷道工作面的第1、第2…第n多源传感器组(S1、S2、…Sn)分别与第1、第2…第n多源传感器组(S1、S2、…Sn)通过有线或无线传输方式相连通的第1、第2…第n井下智能节点装备(T1、T2、…Tn)以及与第1、第2…第n智能节点装备(T1、T2、…Tn)通过有线或无线传输方式相连通的煤矿井面控制中心W，所述第1、第2…第n多源传感器组(S1、S2、…Sn)分别包括有对井下人员行为特征、井下环境特征、井下设备运行状态特征、以及矿山灾害特征等具有采集功能的传感器(Ai、Bi、Ri，)其中i=1,2,…n；所述第1、第2…第n智能节点装备(T1、T2、…Tn)是分别具有对所接收的信息进行收集、分析、度量与可信判决、对危险因素进行预警、并对井下巷道和井面控制中心发送报警的可编程硬件装备；所述的煤矿井面控制中心(W)是对接收的多类型数据信息进行聚类、融合以及特征提取处理、建立可信判决机制并将判决方法加载嵌入智能节点装备的集合体，其中n、i均为正整数。

【技术特征摘要】
1.一种用于煤矿安全智能实时预警系统，其特征是包括有分别安装在n个煤矿井下巷道工作面的第1、第2…第n多源传感器组(S1、S2、…Sn)分别与第1、第2…第n多源传感器组(S1、S2、…Sn)通过有线或无线传输方式相连通的第1、第2…第n井下智能节点装备(T1、T2、…Tn)以及与第1、第2…第n智能节点装备(T1、T2、…Tn)通过有线或无线传输方式相连通的煤矿井面控制中心W，所述第1、第2…第n多源传感器组(S1、S2、…Sn)分别包括有对井下人员行为特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：李丽君，康琳，董增寿，
申请(专利权)人：太原科技大学，
类型：发明
国别省市：山西,14