专利名称：煤矿安全监测系统的矿工冒设计方法
技术领域：
本发明涉及一种煤矿安全监测系统的矿工冒设计方法。
背景技术：
在煤炭产量快速增长的情况下，也带来煤矿重特大事故多发。“十五”时期，全国煤 矿共发生一次死亡3-9人重大事故1398起，平均每年发生280起，占全国各类重大事故起 数的11% ；发生一次死亡10-29人特大事故214起，平均每年发生43起，占全国各类特大事 故起数的36% ；发生一次死亡30人以上特别重大事故42起，平均每年发生8起，占全国各 类特别重大事故起数的58%。我国的煤炭企业与世界主要采煤国家安全生产水平相比差距 大。“十五”时期，煤矿百万吨死亡率由2001年的5. 07下降到2005年的2. 81，下降了 45%， 但与先进采煤国家相比差距还很大。2005年，我国煤炭产量约占全球的37%，事故死亡人数 则占近80%，煤矿百万吨死亡率约为美国的70倍、南非的17倍、波兰的10倍、俄罗斯和印度 的7倍。严峻的安全生产状况不仅严重威胁着人民群众生命安全和健康，也影响到社会和 谐及国际形象。我国煤矿绝大多数是井工矿井，地质条件复杂，灾害类型多，分布面广，在世 界各主要产煤国家中开采条件最差、灾害最严重。在国有重点煤矿中，地质构造复杂或极其 复杂的煤矿占36%，地质构造简单的煤矿占23%。据调查，大中型煤矿平均开采深度456米， 采深大于600米的矿井产量占28. 5%。小煤矿平均采深196米，采深超过300米的矿井产量 占14.5%。瓦斯灾害。国有重点煤矿中，高瓦斯矿井占21.0%;煤与瓦斯突出矿井占21. 3%; 低瓦斯矿井占57.7%。地方国有煤矿和乡镇煤矿中，高瓦斯和煤与瓦斯突出矿井占15%。随 着开采深度的增加，瓦斯涌出量的增大，高瓦斯和煤与瓦斯突出矿井的比例还会增加。我国 煤矿水文地质条件较为复杂。国有重点煤矿中，水文地质条件属于复杂或极复杂的矿井占 27%，属于简单的矿井占34%。地方国有煤矿和乡镇煤矿中，水文地质条件属于复杂或极复杂 的矿井占8.5%。我国煤矿水害普遍存在，大中型煤矿有500多个工作面受水害威胁。在近 2万处小煤矿中，有突水危险的矿井900多处，占总数的4. 6%。对煤矿安全在中的瓦斯灾害，通常是“先抽后采、监测监控、以风定产”的煤矿瓦斯 治理工作方针，但由于许多企业存在的重产量、轻安全的思想，以及矿工对安个的知情权太 低，使已检测出的瓦斯超标得不到重视，矿工对第一时间瓦斯超标情况不能做出快速行动， 使安全不能管理的从基层不能落实，导致煤矿瓦斯灾害不断出现。发生矿难后不能及时撑控矿内的第一手资源也是造成煤矿事故扩大化的一个重 要组成部分。矿难发生后，矿下通信阻断，矿下的人员分布情况不能清楚的撑控，使决策拿 不出最有利的方案。
发明内容
本发明的目的是提供一种矿工能对第一时间瓦斯超标情况做出快速行动，矿难发 生后，能及时了解矿工人员分布的煤矿安全监测系统的矿工冒设计方法。本发明的目的是这样实现的，煤矿安全监测系统的矿工冒设计方法，其特征是矿工冒内有瓦斯检测单元，瓦斯检测单元用于检测矿井内的瓦斯浓度，当瓦斯浓度超过标定 值时，瓦斯检测单元一方面进行显示，另一方面通过通信基站将瓦斯浓度超标值发送到发 送到矿井的井口，由井口基站再发送到控制中心。所述的通信基站向控制中心发送瓦斯浓度超标值送信息时，同时将矿工冒的编 号、通信基站的位置发送到控制中心。所述的矿工冒包括无线通信单元、控制单元、传感单元、存贮单元、指示灯、照明 灯、电池，控制单元通过I/O 口与无线通信单元、传感单元、存贮单元、指示灯和照明灯电连 接，电池提供无线通信单元、控制单元、传感单元、存贮单元、指示灯、照明灯的电源。所述的矿工冒通过通信基站向控制中心发送信息时，信号可能被几个通信基站接 收，确定矿工冒的位置是以界限在两个通信基站地址座标上。所述的通信基站由无线发射接收电路、单片机、电池、线路状态检测电路、充电电 路构成，无线发射接收电路、线路状态检测电路和充电电路与单片机分别通过I/O 口电连 接，单片机控制无线发射接收电路接收矿工冒检测的瓦斯浓度信息和矿工冒使用者的信 息，当接收到这种信息，通过线路状态检测电路检测上一级通信基站是否有线通信正常，当 正常时，通过有线方式与下一级进行通信，当不正常时以无线方式进行通信。所述的使通信基站之间进行有线和无线连接，当单片机通过充电电路检测到电池 电量不足时，很快要对电池进行充电，以保证其电力充足；而当发生矿难事故发生后，通迅 和电力有问题时，通过无线以接力的方式向上传送信息。所述的通信基站之间通信时，首先以有线方式进行握手，当有线方式进行握手不 正常时，采用无线通信方式握手通信。所述的通信基站之间的距离应在20-50米之间。本发明的优点是由于通信基站有位置信息，如井深，井深位置，控制中心在得到 了瓦斯检测单元给出瓦斯检测信号后，同时会及时了解多个瓦斯检测单元的信息，也及时 撑握了发生瓦斯的位置信息和谁给出的信号，这对发生重大事故时，井上及时准确了解井 下的情况非常重要。
下面结合实施例附图对本发明作进一步说明 图1是本发明实施例结构示意图2是瓦斯检测单元7电路框图； 图3是通信基站3之间通信示意图。图中，1、井口基站；2、控制中心；3、通信基站；301、无线发射接收电路；302、单片 机；303、电池；304、线路状态检测电路；305、充电电路；4、电力线；5、矿工冒；6、矿工；7、瓦 斯检测单元；701、无线通信单元；702、控制单元；703、传感单元；704、存贮单元；705、指示 灯；706、照明灯；707、电池；8、矿井。
具体实施例方式如图1所示，煤矿安全监测系统的矿工冒设计方法，它至少包括在矿井8沿线间 隔分布的通信基站3，矿井8内矿工头戴的矿工冒5 ；矿工冒5通过无线与通信基站3进行无线电连接，通信基站与通信基站之间通过有线和无线进行电连接，终端通信基站通过井 口基站1与控制中心2通过有线和无线进行电连接。在矿工冒5内有瓦斯检测单元7，瓦斯检测单元7用于检测矿井8内的瓦斯浓度， 当瓦斯浓度超过标定值时，瓦斯检测单元7 —方面进行显示，另一方面通过通信基站3将瓦 斯浓度超标值发送到发送到矿井8的井口，由井口基站再发送到控制中心2。通信基站3向控制中心2发送瓦斯浓度超标值送信息时，同时将矿工冒5的编号、 通信基站3的位置发送到控制中心2。瓦斯检测单元7与最近的通信基站3进行定时通信， 通信时间和瓦斯检测单元7的位置会记录在控制中心2的数据库。如图2所示，矿工冒5包括无线通信单元701、控制单元702、传感单元703、存贮单 元704、指示灯705、照明灯706、电池707，控制单元702通过I/O 口与无线通信单元701、 传感单元703、存贮单元704、指示灯705和照明灯706电连接，电池707提供无线通信单元 701、控制单元702、传感单元703、存贮单元704、指示灯705、照明灯706的电源。矿工冒5 —方面兼有原来的矿工冒照明功能，同时具有瓦斯检测、瓦斯浓度显示 和将瓦斯浓度发送到通信控制中心2的功能。采用瓦斯的传感单元703是通用的瓦斯传感 器，瓦斯传感器通过进行放大、滤波送到带有A/D转换器的单片机702，单片机702通过阀值 检测，当大于设定的最低阀值时，将存贮单元704存放的矿工冒编码和检测瓦斯浓度一起 通过通信基站3向控制中心2发送，同时将通信基站3的位置发送到控制中心2。矿工冒5通过通信基站3向控制中心2发送信息时，信号可能被几个通信基站3 接收，确定矿工冒5的位置是以界限在两个通信基站3地址座标上，这有利于更精确认定矿 工在井下的位置。矿工冒5通过通信基站3向控制中心2发送信息时，是通过一个无线通 信单元701完成的，无线通信单元701可以是2. 4G或315MHz或433MHz的无线电路完成， 这是一块通用型的模块，市面或资料很多，而选取型是以设计定的习惯选取。矿工冒5有指示灯705和照明灯706，照明灯706采用LED，这是已有且大面积使 用的技术，而指示灯705则是为矿工们之间互相确认而设计的，当几个位值相同的点同是 出现瓦斯浓度示，矿工们将会采取进一步方法自救。以以发生问题。矿工冒5是本安产品， 因此设计时对电压和电流、电容量的控制都有要求，在这不作过多说明。矿工冒5内的瓦斯 检测单元7给出瓦斯检测信号后，通过指示装置显示瓦斯的安全级别。如图3所示，当瓦斯检测单元7给出瓦斯检测信号到控制单元702后，通过邻近的 通信基站3以接力方式发送到矿井8的井口，由井口基站再发送到控制中心2，由控制中心 2对进行综合处理。瓦斯检测单元7与最近的通信基站3进行定时通信，通信时间和瓦斯检 测单元7的位置会记录在控制中心2的数据库。如图3所示，通信基站3由无线发射接收电路301、单片机302、电池303、线路状态 检测电路304、充电电路305构成，无线发射接收电路301、线路状态检测电路304和充电电 路305与单片机302分别通过I/O 口电连接，单片机302控制无线发射接收电路301接收 矿工冒5检测的瓦斯浓度信息和矿工冒5使用者的信息，当接收到这种信息，通过线路状态 检测电路304检测上一级通信基站3是否有线通信正常，当正常时，通过有线方式与下一级 进行通信，当不正常时以无线方式进行通信。使通信基站3之间进行有线和无线连接，是系统安全的重要技术，有线的目的是 向通信基站3的电池303进行能量补充，当单片机302通过充电电路305检测到电池303
5电量不足时，很快要对电池303进行充电，以保证其电力充足。而当发生矿难事故发生后， 通迅和电力有问题时，通过无线以接力的方式向上传送信息。通信基站3之间通信时，首先 以有线方式进行握手，当有线方式进行握手不正常时，采用无线通信方式握手通信。
为了使通信在发生事故时安全，通信基站3之间的距离应在20-50米之间，以防无 线迅号的衰减。
权利要求
煤矿安全监测系统的矿工冒设计方法，其特征是矿工冒(5)内有瓦斯检测单元(7)，瓦斯检测单元(7)用于检测矿井(8)内的瓦斯浓度，当瓦斯浓度超过标定值时，瓦斯检测单元(7)一方面进行显示，另一方面通过通信基站(3)将瓦斯浓度超标值发送到发送到矿井(8)的井口，由井口基站再发送到控制中心(2)。
2.根据权利要求1所述的煤矿安全监测系统的矿工冒设计方法，其特征是所述的通 信基站(3)向控制中心(2)发送瓦斯浓度超标值送信息时，同时将矿工冒(5)的编号、通信 基站(3)的位置发送到控制中心(2)。
3.根据权利要求1所述的煤矿安全监测系统的矿工冒设计方法，其特征是所述的矿 工冒(5)包括无线通信单元(701)、控制单元(702)、传感单元(703)、存贮单元(704)、指示 灯(705 )、照明灯(706 )、电池(707 )，控制单元(702 )通过I/O 口与无线通信单元(701)、传 感单元()703、存贮单元(704 )、指示灯(705 )和照明灯(706 )电连接，电池(707 )提供无线 通信单元(701)、控制单元(702)、传感单元(703)、存贮单元(704)、指示灯(705)、照明灯 (706)的电源。
4.根据权利要求1所述的煤矿安全监测系统的矿工冒设计方法，其特征是所述的矿 工冒(5)通过通信基站(3)向控制中心(2)发送信息时，信号可能被几个通信基站(3)接收， 确定矿工冒(5 )的位置是以界限在两个通信基站(3 )地址座标上。
5.根据权利要求1所述的煤矿安全监测系统的矿工冒设计方法，其特征是所述的 通信基站(3)由无线发射接收电路(301)、单片机(302)、电池(303)、线路状态检测电路 (304)、充电电路(305)构成，无线发射接收电路(301)、线路状态检测电路(304)和充电 电路(305)与单片机(302)分别通过I/O 口电连接，单片机(302)控制无线发射接收电路 (301)接收矿工冒(5)检测的瓦斯浓度信息和矿工冒(5)使用者的信息，当接收到这种信 息，通过线路状态检测电路(304)检测上一级通信基站(3)是否有线通信正常，当正常时， 通过有线方式与下一级进行通信，当不正常时以无线方式进行通信。
6.根据权利要求1所述的煤矿安全监测系统的矿工冒设计方法，其特征是所述的使 通信基站(3)之间进行有线和无线连接，当单片机(302)通过充电电路(305)检测到电池 (303)电量不足时，很快要对电池(303)进行充电，以保证其电力充足；而当发生矿难事故 发生后，通迅和电力有问题时，通过无线以接力的方式向上传送信息。
7.根据权利要求1所述的煤矿安全监测系统的矿工冒设计方法，其特征是通信基站 (3)之间通信时，首先以有线方式进行握手，当有线方式进行握手不正常时，采用无线通信 方式握手通信。
8.根据权利要求1所述的煤矿安全监测系统的矿工冒设计方法，其特征是通信基站 (3)之间的距离应在20-50米之间。
全文摘要
本发明涉及一种煤矿安全监测系统的矿工冒设计方法，其特征是矿工冒内有瓦斯检测单元，瓦斯检测单元用于检测矿井内的瓦斯浓度，当瓦斯浓度超过标定值时，瓦斯检测单元一方面进行显示，另一方面通过通信基站将瓦斯浓度超标值发送到发送到矿井的井口，由井口基站再发送到控制中心。提供一种矿工能对第一时间瓦斯超标情况做出快速行动，矿难发生后，能及时了解矿工人员分布的煤矿安全监测系统的矿工冒设计方法。
文档编号H04W4/02GK101994522SQ201010567880
公开日2011年3月30日 申请日期2010年12月1日 优先权日2010年12月1日
发明者刘珉恺 申请人:西安信唯信息科技有限公司