一种基于矿井物联网技术的物探仪器远程控制系统及其控制方法
【专利说明】一种基于矿井物联网技术的物探仪器远程控制系统及其控制方法
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技术领域
[0002]本发明涉及矿井物理探测技术领域，具体来说是一种基于矿井物联网技术的物探仪器远程控制系统及其控制方法。
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【背景技术】
[0004]随着煤炭开采向深部延伸，多种灾害威胁着煤矿安全生产。在各种矿井灾害中，水害、瓦斯突出较为普遍，它不仅增加了煤炭生产的成本，更严重的是它直接威胁着广大矿工的生命安全。
[0005]巷道超前探测是在巷道掘进工作面利用钻探、物探或化探的方法向前方进行探测，主要任务是查明巷道掘进工作面前方是否存在含水体异常或导水通道、异常构造、瓦斯富积区，为巷道的安全掘进提供地质资料。对于物探技术的选择，首先是地质人员根据现场的实际情况来判断是否要进行物探施工，确定施工后，物探人员携带物探仪器到目标区进行探测，然后回井上进行分析，最后出物探报告来指导生产。在这一过程中，通常存在以下不足之处:
1、地质人员主要依据自身经验来判断是否要进行物探方法施工，且经常受成本、时间的影响造成漏判，使应探而未探的情况出现；
2、在物探施工时，通过要有3人以上的技术人员携带物探仪器到井下，探测完成后要将仪器带回井上，然后导出数据进行分析，整个时间周期较长；
3、遇到复杂问题存在多解性时，不能及时与专家对接，降低了探测报告的准确性。
[0006]而目前煤矿监测监控系统、矿井通信联络系统等六大系统基本建设完毕，那么如何充分利用井上、下人力物力资源，把物探技术与井下设备资源(如井下物联网基站等)、井上专家资源相结合来实时监测井下安全已经成为急需解决的技术问题。
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【发明内容】
[0008]本发明的目的是为了解决现有技术中井下跟踪物探作业需要物探技术员长期坚守现场实施的缺陷，提供一种基于矿井物联网技术的物探仪器远程控制系统及其控制方法来解决上述问题。
[0009]为了实现上述目的，本发明的技术方案如下:
一种基于矿井物联网技术的物探仪器远程控制系统，包括井上远程控制中心、井下物联网系统和井下智能物探设备，所述的井上远程控制中心通过井下物联网系统与井下智能物探设备进行通讯。
[0010]所述的井下智能物探设备包括多路电源输入系统，多路电源输入系统包括直流电源输入线和电池组输入线，直流电源输入线通过常开式电子开关A连入主控板，电池组输入线通过常开式电子开关B连入主控板，直流电源输入线与常开式电子开关B的控制端相连，电池组输入线与常开式电子开关A的控制端相连。
[0011]所述的井下智能物探设备还包括在线式电源系统，在线式电源系统与井下智能物探设备的直流电源输入线相连。
[0012]所述的井下智能物探设备为电法仪、瞬变电磁仪、地震仪、坑透仪、地质参数仪或水文参数仪。
[0013]一种基于矿井物联网技术的物探仪器远程控制系统的控制方法，包括以下步骤: 配置井上远程控制中心，给井上远程控制中心配置通讯IP地址；
配置智能物探设备，给智能物探设备配置通讯IP地址；
井上远程控制中心通过井下物联网系统与智能物探设备建立数据通信；
井上远程控制中心配置采集参数帧和采集任务帧，并将采集参数帧和采集任务帧通过井下物联网系统下发给智能物探设备；
智能物探设备解析采集参数帧和采集任务帧，根据采集任务帧的要求进行数据采集；智能物探设备将采集数据按采集参数帧的要求进行数据过滤，将井上远程控制中心需要的数据提取出来；
智能物探设备对提取后的数据进行打包，形成设备采样帧并上传至井上远程控制中心;
井上远程控制中心对设备采样帧进行解析并显示。
[0014]所述智能物探设备为地质参数仪的控制步骤如下:
地质参数仪通过井下物联网系统与井上远程控制中心建立数据通信；
地质参数仪向井上远程控制中心发送通信登录帧，在帧头控制域中填写设备类型标识0x0108，填写设备ID码；井上远程控制中心根据地质参数仪上传的通信登录帧中的设备类型标识识别设备身份；
井上远程控制中心配置地质参数仪的采集参数帧和采集任务帧，并将采集参数帧和采集任务帧通过井下物联网系统下发给地质参数仪；
采集参数帧的帧头中控制域为0x08，数据区为0x01 ;采集任务帧的帧头中控制域为0x09，数据区为0x01 ；
地质参数仪解析采集参数帧和采集任务帧，根据采集任务帧的要求进行数据采集；地质参数仪根据帧头中的控制域识别采集参数帧或采集任务帧，根据相应的帧头中的数据区识别工作模式；
地质参数仪将采集数据按采集任务帧的要求进行数据过滤，将井上远程控制中心需要的数据提取出来；
地质参数仪根据采集任务帧的帧头中控制域来抽取数据；
地质参数仪对提取后的数据进行打包，形成设备采样帧并上传至井上远程控制中心；地质参数仪将提取出的数据文件分成多个设备采样帧上送，其中设备采样帧中帧头控制域为0x85 ；
井上远程控制中心对设备采样帧进行解析并显示； 井上远程控制中心根据帧头控制域0x85得知该帧为设备采样帧，根据数据区长度、帧序号将收到的多帧数据拼合成正确的数据文件，对拼合的数据文件进行内容解析并显示。
[0015]所述智能物探设备为水文参数仪的控制步骤如下:
水文参数仪通过井下物联网系统与井上远程控制中心建立数据通信；
水文参数仪向井上远程控制中心发送通信登录帧，在帧头控制域中填写设备类型标识0x0110，填写设备ID码；井上远程控制中心根据水文参数仪上传的通信登录帧中的设备类型标识识别设备身份；
井上远程控制中心配置水文参数仪的采集参数帧和采集任务帧，并将采集参数帧和采集任务帧通过井下物联网系统下发给水文参数仪；
采集参数帧的帧头中控制域为0x08，数据区为0x01 ;采集任务帧的帧头中控制域为0x09，数据区为0x01 ；
水文参数仪解析采集参数帧和采集任务帧，根据采集任务帧的要求进行数据采集；水文参数仪根据帧头中的控制域识别采集参数帧或采集任务帧，根据相应的帧头中的数据区识别工作模式；
水文参数仪将采集数据按采集任务帧的要求进行数据过滤，将井上远程控制中心需要的数据提取出来；
水文参数仪根据采集任务帧的帧头中控制域来抽取数据；
水文参数仪对提取后的数据进行打包，形成设备采样帧并上传至井上远程控制中心；水文参数仪将提取出的数据文件分成多个设备采样帧上送，其中设备采样帧中帧头控制域为0x85 ；
井上远程控制中心对设备采样帧进行解析并显示；
井上远程控制中心根据帧头控制域0x85得知该帧为设备采样帧，根据数据区长度、帧序号将收到的多帧数据拼合成正确的数据文件，对拼合的数据文件进行内容解析并显示。
[0016]所述的采集参数帧、采集任务帧和设备采样帧均依次由帧头、数据区和帧尾组成，帧头依次由帧头起始位、控制域、设备ID、数据区长度、帧头结束位组成。
[0017]所述采集参数帧的帧头中控制域为采集参数，采集参数帧的帧头中数据区为瞬变采集工作参数、地震采集工作参数或电法采集工作参数；
瞬变采集工作参数包括发射频率、采样频率、叠加次数、测道数、是否进行自测增益和采集线圈边长参数；地震采集工作参数包括基站地址位、激发号、采样频率、延时采样点数、超前采样点数、触发方式、测道数、采样点数、触发通道、触发阈值、带通滤波器和放大位数；电法采集工作参数包括起始电极号、结束电极号、供电方波、叠加次数、放大倍数、供电时间、采样间隔、电极装置和发射电压。
[0018]所述采集任务帧帧头中控制域为采集任务，采集任务帧帧头中数据区为立即执行、定时执行或连续采集。
[0019]所述设备采样帧帧头中控制域为数据性质，设备采样帧帧头中数据区为物控设备状态信息和采集数据。
[0020]有益效果
本发明的一种