一种基于BIM的非煤矿山可视化工程监测系统技术方案

本发明专利技术提供了一种基于BIM的非煤矿山可视化工程监测系统，包括传感执行终端、监控分站终端、数据传输终端和地面监控终端；传感执行终端用于采集井下的气体信息、环境信息和设备状态信息，用于执行控制命令；监控分站终端用于连接传感执行终端和数据传输终端，用于接收、处理、上传采集到的数据，将控制指令传递给至传感执行终端或井下的作业设备；数据传输终端用于连接监控分站终端与地面监控终端，用于传输数据；地面监控终端用于根据来自数据传输终端的信息实现BIM模型建立和监测，用于根据监测情况生成控制指令并发送至监控分站终端。本发明专利技术具有提高非煤矿山可视化工程监测系统准确性和及时性的效果。准确性和及时性的效果。准确性和及时性的效果。

【技术实现步骤摘要】
一种基于BIM的非煤矿山可视化工程监测系统


[0001]本专利技术涉及非煤矿山监测系统的
，具体涉及一种基于BIM的非煤矿山可视化工程监测系统。

技术介绍

[0002]建筑信息模型(BIM)是建筑学、工程学及土木工程的新工具。它是来形容那些以三维图形为主、物件导向、建筑学有关的电脑辅助设计。非煤矿山可视化工程监测系统是将现代技术用于煤矿生产中安全监控和管理的综合系统。监测的数据主要是矿井下的环境参数及设备状态，随时掌握井下变化，建立井下井上完善的安全预警渠道。
[0003]现在已经开发出了很多非煤矿山可视化工程监测系统，经过我们大量的检索与参考，发现现有技术的非煤矿山可视化工程监测系统有如公开号为CN113988530A、CN102053136A、EP3094807A1、US20120281089A1、JPH05119834A所公开的非煤矿山可视化工程监测系统，这些系统一般包括：系统采集控制终端、通讯部分和控制主机，系统采集控制终端用于采集井下的环境信息；通讯部分用于连接系统采集控制终端和控制主机；控制主机用于对环境信息进行监测，以解决对非煤矿山井下环境参数进行实时监测并及时进行预警等一系列技术难题。但是由于上述监测系统中系统采集控制终端的采集过程较为单一，采集到的井下环境信息准确性下降，通讯部分的信息传输效率较低，造成了监测系统的监测准确性和及时性下降的缺陷。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于，针对上述非煤矿山可视化工程监测系统存在的不足，提出一种基于BIM的非煤矿山可视化工程监测系统。
[0005]本专利技术采用如下技术方案：
[0006]一种基于BIM的非煤矿山可视化工程监测系统，包括传感执行终端、监控分站终端、数据传输终端和地面监控终端；所述传感执行终端用于采集井下的气体信息、环境信息和设备状态信息，用于执行来自地面监控终端的控制命令；所述监控分站终端用于连接传感执行终端和数据传输终端，用于接收、处理、上传采集到的数据，将来自地面监控终端的控制指令传递给至传感执行终端或井下的作业设备；所述数据传输终端用于连接监控分站终端与地面监控终端，用于传输数据；所述地面监控终端用于根据来自数据传输终端的信息实现BIM模型建立和监测，用于根据监测情况生成控制指令并发送至监控分站终端。
[0007]可选的，所述传感执行终端包括传感器模块和执行模块，所述传感器模块用于采集井下的气体信息、环境信息和设备状态信息并发送至监控分站终端，所述执行模块用于执行来自监控分站终端的控制指令；
[0008]所述监控分站终端包括接令模块和中转模块，所述接令模块用于接收来自数据传输终端的控制指令；所述中转模块用于接收来自传感器模块的气体信息、环境信息和设备状态信息并发送至数据传输终端；
[0009]所述数据传输终端包括数据收发模块、分配模块和至少一个传输通道模块，所述数据收发模块用于通过对应的传输通道模块接收来自中转模块的各种信息并发送至地面监控终端，用于将来自地面监控终端的控制指令发送至接令模块；所述分配模块用于为收发信息匹配对应的传输通道模块；
[0010]所述地面监控终端包括BIM模型搭建模块、模型更新模块、模型监测模块和控制指令管理模块，所述BIM模型搭建模块用于根据来自数据传输终端的环境信息和设备状态信息建立BIM模型，所述模型更新模块用于根据实时的气体信息、环境信息和设备状态信息更新BIM模型，所述模型监测模块用于对持续更新的BIM模型进行监测，所述控制指令管理模块用于根据监测结果生成并发送控制指令。
[0011]可选的，所述传感器模块包括照明子模块、井下拍摄子模块、设备状态检测子模块和气体检测子模块，所述照明子模块用于为井下工人提供光源；所述井下拍摄子模块用于对井下环境进行拍摄生成环境信息；所述设备状态检测子模块用于与井下作业设备连接并检测作业设备的工作状态生成设备状态信息；所述气体检测子模块用于检测井下的气体参数生成气体信息；
[0012]当所述井下拍摄子模块进行拍摄时，满足以下式子：
[0013]q(x,y)＝ζ
‑1[H(u,v)
·
F(u,v)][0014][0015]其中，q(x,y)表示经过频率域滤波后的图像；H(u,v)表示滤波函数；ζ
‑1表示傅里叶反变换；F(u,v)表示f(u,v)的傅里叶变换；f(u,v)表示初始图像；表示傅里叶变换；
[0016][0017][0018]其中，w(N*M)表示修正函数,N表示图像像素宽，M表示图像像素长；D0表示截止频率；D(u,v)表示频率平面上点(u,v)到频率平面原点(0,0)的距离；e表示数学常数；A表示修正值，根据图像曝光情况和工人经验进行设定。
[0019]可选的，所述井下拍摄子模块包括拍摄单元、滤波单元和修正值计算单元；所述拍摄单元用于对井下环境进行拍摄，生成初始图像；所述滤波单元用于对初始图像进行频率域滤波；所述修正值计算单元用于对修正值进行计算；
[0020]当所述修正值计算单元用于对修正值进行计算时，满足以下式子：
[0021][0022]其中，f(B)表示符号选择函数；s(B)表示目标像素数量选择函数；Z表示对应图像的像素总数；
[0023][0024][0025]其中，B表示对应图像的曝光情况，B＝1表示图像的曝光情况属于曝光过度；
[0026]B＝0表示图像的曝光情况属于曝光不足；Q1表示对应图像中曝光过度的像素总数；Q2表示对应图像中曝光不足的像素总数。
[0027]可选的，井下工作区域被工人预先划分为至少两个分区，所述设备状态检测子模块包括分区设备状态检测单元、分区信息生成单元和设备状态信息整合单元；所述分区设备状态检测单元用于对井下分区内的设备进行工作状态检测，生成分区设备实时工作信息；所述分区信息生成单元用于根据分区设备实时工作信息生成分区信息；所述设备状态信息整合单元用于将各个分区信息整合成井下的设备状态信息；
[0028]当所述分区信息生成单元工作时，满足以下式子：
[0029][0030][0031]其中，W
i
(P
i
)表示第i个分区的分区信息等级评定函数；P
i
表示第i个分区的设备评分；C1和C2表示等级评定阈值，由工人根据实际情况设定；X
i
表示在同一预设周期内第i个分区中出现过设备异常状态的设备总数；T
j
表示在同一预设周期内第i个分区中第j个出现过设备异常状态的设备处于设备异常状态的时长；J表示在同一预设周期内第i个分区中出现过设备异常状态的设备总数；K表示时间数值转换系数；所述分区信息包括分区信息等级和分区内的设备状态信息。
[0032]可选的，所述气体检测子模块包括气体信息整合单元和分区气体检测单元；所述分区气体检测单元用于安装于对应的分区并对分区内的气体进行检测，生成分区气体数据；所述气体信息整合单元用于对各个分区的分区气体数据进行整合，生成气体信息；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于BIM的非煤矿山可视化工程监测系统，其特征在于，包括传感执行终端、监控分站终端、数据传输终端和地面监控终端；所述传感执行终端用于采集井下的气体信息、环境信息和设备状态信息，用于执行来自地面监控终端的控制命令；所述监控分站终端用于连接传感执行终端和数据传输终端，用于接收、处理、上传采集到的数据，将来自地面监控终端的控制指令传递给至传感执行终端或井下的作业设备；所述数据传输终端用于连接监控分站终端与地面监控终端，用于传输数据；所述地面监控终端用于根据来自数据传输终端的信息实现BIM模型建立和监测，用于根据监测情况生成控制指令并发送至监控分站终端。2.如权利要求1所述的一种基于BIM的非煤矿山可视化工程监测系统，其特征在于，所述传感执行终端包括传感器模块和执行模块，所述传感器模块用于采集井下的气体信息、环境信息和设备状态信息并发送至监控分站终端，所述执行模块用于执行来自监控分站终端的控制指令；所述监控分站终端包括接令模块和中转模块，所述接令模块用于接收来自数据传输终端的控制指令；所述中转模块用于接收来自传感器模块的气体信息、环境信息和设备状态信息并发送至数据传输终端；所述数据传输终端包括数据收发模块、分配模块和至少一个传输通道模块，所述数据收发模块用于通过对应的传输通道模块接收来自中转模块的各种信息并发送至地面监控终端，用于将来自地面监控终端的控制指令发送至接令模块；所述分配模块用于为收发信息匹配对应的传输通道模块；所述地面监控终端包括BIM模型搭建模块、模型更新模块、模型监测模块和控制指令管理模块，所述BIM模型搭建模块用于根据来自数据传输终端的环境信息和设备状态信息建立BIM模型，所述模型更新模块用于根据实时的气体信息、环境信息和设备状态信息更新BIM模型，所述模型监测模块用于对持续更新的BIM模型进行监测，所述控制指令管理模块用于根据监测结果生成并发送控制指令。3.如权利要求2所述的一种基于BIM的非煤矿山可视化工程监测系统，其特征在于，所述传感器模块包括照明子模块、井下拍摄子模块、设备状态检测子模块和气体检测子模块，所述照明子模块用于为井下工人提供光源；所述井下拍摄子模块用于对井下环境进行拍摄生成环境信息；所述设备状态检测子模块用于与井下作业设备连接并检测作业设备的工作状态生成设备状态信息；所述气体检测子模块用于检测井下的气体参数生成气体信息；当所述井下拍摄子模块进行拍摄时，满足以下式子：q(x,y)＝ζ
‑1[H(u,v)
·
F(u,v)]其中，q(x,y)表示经过频率域滤波后的图像；H(u,v)表示滤波函数；ζ
‑1表示傅里叶反变换；F(u,v)表示f(u,v)的傅里叶变换；f(u,v)表示初始图像；表示傅里叶变换；表示傅里叶变换；
其中，w(N*M)表示修正函数,N表示图像像素宽，M表示图像像素长；D0表示截止频率；D(u,v)表示频率平面上点(u,v)到频率平面原点(0,0)的距离；e表示数学常数；A表示修正值，根据图像曝光情况和工人经验进行设定。4.如权利要求3所述的一种基于BIM的非煤矿山可视化工程监测系统，其特征在于，所述井下拍摄子模块包括拍摄单元、滤波单元和修正值计算单元；所述拍摄单元用于对井下环境进行拍摄，生成初始图像；所述滤波单元用于对初始图像进行频率域滤波；所述修正值计算单元用于对修正值进行计算；当所述修正...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙志永，张蕾，张富乐，甘小彬，徐强，
申请(专利权)人：广东爆破工程有限公司，
类型：发明
国别省市：