专利名称：煤矿井下矿压综合监测数据物联网式传输方法及监测系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及煤矿井下巷道及工作面矿压综合监测技术。
背景技术：
在各类煤矿事故中，矿山压力造成的顶板事故仍居前位。随着生产能力的提高、开采强度的不断加大和向深部开采转移使得顶板安全问题越来越突出，主要体现在以锚杆支护为主要形式的巷道稳定性、超前支承压力影响范围、回采工作面支护稳定性和安全性等方面。目前煤矿上对于顶板事故防治主要是矿压监测，矿压监测有以下监测手段，包括在煤矿井下综采工作面液压支架上安装综采支架压力传感器、在巷道顶板上安装顶板离层传感器、在煤岩体中安装承载应力传感器、在巷道围岩支护锚杆上安装锚杆应力传感器。上述监测手段都是独立布置和人工读取或红外采集数据，所以自动化程度低，数据采集不便。 另外，为克服上述不足，还有一种综合监测系统，它是将上述四个监测手段的传感器电路上设有输出接口，通过矿用通讯电缆用有线方式传送到井下设置的矿用监测站或井上监测中心，进行数据综合处理。由于监测现场受工作面推进的影响，经常需要改变传感器的布置形式和安装位置，所以上述综合监测系统的有线数据通讯方式给整个井下的监测网络布置带来很大的不便。
发明内容
本发明提供了一种能够快速、可靠地实现无线通信，自动组网的煤矿井下矿压综合监测数据物联网式传输方法，同时提供了一种实现上述数据传输方法的监测系统。本发明的煤矿井下矿压综合监测数据的传输方法是(1)首先在煤矿井下具有监测和无线通讯功能的传感器，能将监测信号以无线形式发送出去；(2)在距离上述监测传感器的无线通信的有效范围内设立若干监测子站，且监测子站是具有无线传输、自动组网功能的监测子站，所有监测传感器和所有监测子站通过彼此自动寻找，在井下自动组建成一个庞大的物联网传感网络层；通过物联网，将任一个传感器记录数据信息传送给网络中的其他传感器或者专门的无线路由节点以及监测子站，再由监测子站向外发送；(3)传输到监测子站的数据信息通过布设在巷道中的数据通讯电缆或者以无线传输的方式传送到井下监测基站的矿用光端机；矿用光端机将接收到的485信号或者无线信号转换成光信号，再从它的光口通过光纤电缆把光信号发送到井上监控室的数据接口箱上；(4)监控室的数据接口箱通过以太网与监控计算机实现通讯，由监控计算机进行数据的处理、分析、打印，完成对井下矿压的综合监测。
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为实现上述数据传输方法，本发明提供了监测系统。一种实现上述数据传输方法的监测系统，包括1、井下数据采集系统；井下数据采集系统至少包括以下传感器的一种安装在综采工作面液压支架上的综采支架压力传感器、安装在巷道顶板上的顶板离层传感器、安装在煤岩体中的承载应力传感器、安装在巷道围岩支护锚杆上的锚杆应力传感器；其特征在于，所述的上述传感器的信号处理电路上通讯连接有可无线传输、自动组网的模块； 例如zigbee模块；还包括2、井下数据通信系统；井下数据通信系统由电源箱、矿用光端机、矿用监测子站组成；电源箱为井下光端机和监测子站提供本质安全型电源；矿用监测子站由信号变换电路、信号处理电路、无线模块、光控显示器和电源电路通讯连接而成；其中信号处理电路采用单片机；无线模块是可无线传输、自动组网的模块，例如zigbee模块；3、井上数据处理系统；井上数据处理系统由监测服务器、矿用数据通信接口箱和监控计算机通讯连接组成；监测系统的通讯方式是，井下数据采集系统的各个监测传感器和井下数据通信系统的监测子站通过无线传输、自动组网形成一个双向通讯的物联网，监测传感器将数据信息无线传送给矿用监测子站，矿用监测子站通过矿用数据通讯电缆或以无线通讯方式传送给矿用光端机，矿用光端机通过光纤电缆将数据传送到井上矿用数据通讯接口箱，矿用数据通讯接口箱通过以太网与监控计算机实现通讯。本发明的积极效果是通过组建井下物联网系统实现了矿井压力的实时自动化监测和控制，其中无线传输模块使用zigbee或其他可以实现无线传输、自动组网的模块，只要他们彼此间在网络模块的通信范围内，通过彼此自动寻找，很快就可以形成一个互联互通的网络，实现快速的自动组网，并且可以通过物联网将记录的数据传送给网络中的其他传感器或者专门的无线路由节点，具有高效、可靠、低能耗、网络容量大等特点。下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的整体布置结构示意图；图2是锚杆应力传感器的电路框图；图3是综采支架压力传感器的电路框图；图4顶板离层传感器的电路框图；图5是煤岩体中的承载应力传感器电路框图；图6是矿用监测子站电路框图。
具体实施例方式本发明的煤矿井下矿压综合监测数据物联网式传输方法，在发明内容的技术方案中已有描述，在此不再重复。下面根据附图进一步说明实现上述数据传输方法的监测系统的一个实施例，从而进一步理解本发明的数据传输方法。
从图1看出，实现上述数据传输方法的监测系统，包括以下三个系统1、井下数据采集系统；井下数据采集系统包括安装在巷道围岩支护锚杆上的锚杆应力传感器、安装在综采工作面液压支架上的综采支架压力传感器、安装在巷道顶板上的顶板离层传感器、安装在煤岩体中的承载应力传感器；其中所述的上述传感器的信号处理电路上通讯连接有可无线传输、自动组网的模块； 例如zigbee模块；它们的电路分别如图2、3、4、5所示；2、井下数据通信系统；井下数据通信系统由电源箱、矿用光端机、矿用监测子站组成；电源箱为井下光端机和监测子站提供本质安全型电源；矿用监测子站由信号变换电路、信号处理电路、无线模块、光控显示器和电源电路通讯连接而成；其中信号处理电路采用单片机；无线模块是可无线传输、自动组网的模块，例如zigbee模块；矿用监测子站电路框图如图6所示；3、井上数据处理系统；井上数据处理系统由监测服务器、矿用数据通信接口箱和监控计算机通讯连接组成；监测系统的通讯方式是，井下数据采集系统的各个监测传感器和井下数据通信系统的监测子站通过无线传输、自动组网形成一个双向通讯的物联网，监测传感器将数据信息无线传送给矿用监测子站，矿用监测子站通过矿用数据通讯电缆或以无线通讯方式传送给矿用光端机，矿用光端机通过光纤电缆将数据传送到井上矿用数据通讯接口箱，矿用数据通讯接口箱通过以太网与监控计算机实现通讯。
权利要求
1.一种煤矿井下矿压综合监测数据物联网式传输方法，其特征在于，包括以下内容(1)首先在煤矿井下安装具有监测和无线通讯功能的传感器，这种传感器能将监测信号以无线形式发送出去；(2)在距离上述监测传感器的无线通信的有效范围内设立若干监测子站，且监测子站是具有无线传输、自动组网功能的监测子站，所有监测传感器和所有监测子站通过彼此自动寻找，在井下自动组建成一个庞大的物联网传感网络层；通过物联网，将任一个传感器记录数据信息传送给网络中的其他传感器或者专门的无线路由节点以及监测子站，再由监测子站向外发送；(3)传输到监测子站的数据信息通过布设在巷道中的数据通讯电缆或者以无线传输的方式传送到井下监测基站的矿用光端机；矿用光端机将接收到的485信号或者无线信号转换成光信号，再从它的光口通过光纤电缆把光信号发送到井上监控室的数据接口箱上；(4)监控室的数据接口箱通过以太网与监控计算机实现通讯，由监控计算机进行数据的处理、分析、打印，完成对井下矿压的综合监测。
2.如权利要求1所述的传输方法，其特征在于，所述的传感器至少包括以下传感器的一种安装在综采工作面液压支架上的综采支架压力传感器，安装在巷道顶板上的顶板离层传感器，安装在煤岩体中的承载应力传感器，安装在巷道围岩支护锚杆上的锚杆应力传感器；
3.一种实现权利要求1所述方法的监测系统，由以下三部分组成(1)井下数据采集系统；井下数据采集系统至少包括以下传感器的一种安装在综采工作面液压支架上的综采支架压力传感器、安装在巷道顶板上的顶板离层传感器、安装在煤岩体中的承载应力传感器、安装在巷道围岩支护锚杆上的锚杆应力传感器；其特征在于，所述的上述传感器的信号处理电路上通讯连接有可无线传输、自动组网的模块；还包括(2)井下数据通信系统；井下数据通信系统由电源箱、矿用光端机、矿用监测子站组成；电源箱为井下光端机和监测子站提供本质安全型电源；矿用监测子站由信号变换电路、信号处理电路、无线模块、光控显示器和电源电路通讯连接而成；其中信号处理电路采用单片机；无线模块是可无线传输、自动组网的模块；(3)井上数据处理系统；井上数据处理系统由监测服务器、矿用数据通信接口箱和监控计算机通讯连接组成；监测系统的通讯方式是，井下数据采集系统的各个监测传感器和井下数据通信系统的监测子站通过无线传输、自动组网形成一个双向通讯的物联网，监测传感器将数据信息无线传送给矿用监测子站，矿用监测子站通过矿用数据通讯电缆或以无线通讯方式传送给矿用光端机，矿用光端机通过光纤电缆将数据传送到井上矿用数据通讯接口箱，矿用数据通讯接口箱通过以太网与监控计算机实现通讯。
4.如权利要求3所述的的监测系统，其特征在于，所述的无线模块为zigbee模块。
全文摘要
本发明提供了一种煤矿井下矿压综合监测数据物联网式传输方法及其监测系统，它是在用于矿压监测手段的各个传感器的信号处理电路上均通讯连接上具有无线传输、自动组网功能的模块，在距离上述传感器无线通信的有效范围内设立若干具有无线传输、自动组网功能的监测子站，通过无线传输、自动组网，使任一个传感器都可将记录数据传送给网络中的其他传感器或者专门的无线路由节点和监测子站，再由监测子发送到井下监测基站，再从监测基站的光口通过光纤把光信号发送到井上监控室完成对井下矿压的综合监测；具有高效、可靠、低能耗、网络容量大等特点。
文档编号H04W84/18GK102306443SQ20111025069
公开日2012年1月4日 申请日期2011年8月29日 优先权日2011年8月29日
发明者刘广成, 卜涛, 宋戈, 崔建明, 徐放艳, 郗福琦 申请人:刘广成, 卜涛, 崔建明, 泰安思科赛德电子科技有限公司