一种基于大数据分析的煤矿安全监控系统及其工作方法与流程

本发明涉及一种基于大数据分析的煤矿安全监控系统及其工作方法。

背景技术

煤矿安全生产和管理是煤矿企业最核心的工作，目前我国煤矿安全信息系统还停留在信息集成和展示的层面，缺乏大数据历史分析、挖掘和预测，无法建立事前预防预控机。

目前关于煤矿安全监控系统升级的目的是促进安全监测监控新技术新装备的推广应用，提高安全监控系统技术性能和安全可靠性，适应煤矿安全生产的需要。促进安全监测监控多元融合和信息共享，提高煤矿安全预测预警水平，实现安全监测监控信息的深度分析和综合利用。其中，方案要求升级后的系统应具有大数据分析功能，如多系统融合条件下的综合数据分析、瓦斯涌出、火灾等的预测预警等。因此，本发明提供了一种基于大数据分析的煤矿安全监控系统。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种基于大数据分析的煤矿安全监控系统及其工作方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种煤矿安全监控系统，包括：云服务器，与该云服务器相连的数据采集装置和监控终端；其中所述数据采集装置位于井下，且包括处理器模块，与该处理器模块相连的瓦斯检测模块、一氧化碳检测模块、顶板压力检测模块和通讯模块；所述数据采集装置适于将采集到的瓦斯数据、一氧化碳数据和顶板压力数据通过通讯模块发送至云服务器；以及所述云服务器包括数据分析模块，以对瓦斯数据、一氧化碳数据和顶板压力数据进行分析，并将各数据和分析结果发送至监控终端。

进一步，所述通讯模块采用双频全向天线阵列，且所述双频全向天线阵列包括：正六边形的反射地板和竖立在该反射地板上且中心对称设置的三对双频辐射单元组；其中所述反射地板上还设有与各双频辐射单元一一对应的金属导过孔；辐射传输线分别穿过各金属导过孔后，与相应的双频辐射单元的馈电点电连接；以及所述三对双频辐射单元组构成双频全向天线阵列。

进一步，每对中心对称的双频辐射单元组具有偶数个介质基板，且各介质基板的外表面覆盖有弯折辐射贴片部；所述弯折辐射贴片部包括：回形弯折辐射结构、u形弯折辐射结构、连接部和匹配单元；其中所述回形弯折辐射结构的一端与u形弯折辐射结构的一端连接；所述u形弯折辐射结构的另一端与连接部的一端相连接；所述连接部的另一端与辐射传输线电连接；以及所述匹配单元设置在连接部的两侧。

进一步，所述反射地板为金属地板；所述辐射传输线为同轴传输线，且同轴传输线的外导体与金属地板连接，其内导体穿过金属导过孔后与双频辐射单元的馈电点电连接。

进一步，所述双频辐射单元的介质基板为正方形；各介质基板在反射地板上的投影与正六边形的相应边长平行；以及相邻的两双频辐射单元的介质基板在反射地板上的投影形成的钝角为120°。

进一步，所述双频辐射单元包括一个介质基板，即每对双频辐射单元组的介质基板个数为两个，且该两个介质基板关于反射地板的中心对称。

进一步，所述双频辐射单元包括两个互相平行且成列排列的介质基板，即每对双频辐射单元组的介质基板个数为四个。

进一步，所述双频辐射单元包括两个互相平行且成行排列的介质基板，即每对双频辐射单元组的介质基板个数为四个；以及每个双频辐射单元中的两个介质基板的大小相同。

进一步，所述反射地板和双频辐射单元均为pcb板；各双频辐射单元之间的隔离度为10~20db；以及所述双频全向天线阵列的天线低频为790~894mhz，其天线高频为1710~2690mhz。

又一方面，本发明还提供了一种煤矿安全监控系统的工作方法，包括：云服务器，与该云服务器相连的数据采集装置和监控终端；其中所述数据采集装置位于井下，且包括处理器模块，与该处理器模块相连的瓦斯检测模块、一氧化碳检测模块、顶板压力检测模块和通讯模块；所述数据采集装置适于将采集到的瓦斯数据、一氧化碳数据和顶板压力数据通过通讯模块发送至云服务器；以及所述云服务器包括数据分析模块，以对瓦斯数据、一氧化碳数据和顶板压力数据进行分析，并将各数据和分析结果发送至监控终端。

与现有技术相比，本发明的有益效果是，本发明的基于大数据分析的煤矿安全监控系统能够实时采集煤矿井下的瓦斯数据、一氧化碳数据和顶板压力数据，并经云服务器分析后，将分析结果发至位于井上的监控终端，便于监控人员根据分析结果预测煤矿井下的作业安全情况，及时消除安全隐患，保障煤矿井下作业的安全。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明煤矿安全监控系统的原理框图；

图2是本发明煤矿安全监控系统的双频全向天线阵列的结构示意图（对应双频辐射单元的第一种实施方式）；

图3是本发明煤矿安全监控系统的双频全向天线阵列的弯折辐射贴片部的结构示意图；

图4是本发明煤矿安全监控系统的双频全向天线阵列的结构示意图（对应双频辐射单元的另一种实施方式）；

图5是本发明煤矿安全监控系统的双频全向天线阵列的结构示意图（对应双频辐射单元的第三种实施方式）。

其中：

反射地板10；反射地板11；反射地板12；双频辐射单元20；双频辐射单元21；双频辐射单元22；金属导过孔30；金属导过孔31；金属导过孔32；回形弯折辐射结构41；u形弯折辐射结构51；连接部61；匹配单元71。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

实施例1

图1是本发明煤矿安全监控系统的原理框图。

如图1所示，本实施例1提供了一种煤矿安全监控系统，包括：云服务器，与该云服务器相连的数据采集装置和监控终端；其中所述数据采集装置位于井下，且包括处理器模块，与该处理器模块相连的瓦斯检测模块、一氧化碳检测模块、顶板压力检测模块和通讯模块；所述数据采集装置适于将采集到的瓦斯数据、一氧化碳数据和顶板压力数据通过通讯模块发送至云服务器；以及所述云服务器包括数据分析模块，以对瓦斯数据、一氧化碳数据和顶板压力数据进行分析，并将各数据和分析结果发送至监控终端。

本实施例的煤矿安全监控系统能够实时采集煤矿井下的瓦斯数据、一氧化碳数据和顶板压力数据，并经云服务器分析后，将分析结果发至位于井上的监控终端，便于监控人员根据分析结果预测煤矿井下的作业安全情况，及时消除安全隐患，保障煤矿井下作业的安全。

进一步，为了确保井下各项数据及时精准地发送至云服务器，确保监控人员及时预测煤矿井下的作业安全情况，对本煤矿安全监控系统的通讯模块做出改进。

图2是本发明煤矿安全监控系统的双频全向天线阵列的结构示意图（对应双频辐射单元的第一种实施方式）。

如图2所示，所述通讯模块采用双频全向天线阵列，且所述双频全向天线阵列包括：正六边形的反射地板10和竖立在该反射地板10上且中心对称设置的三对双频辐射单元组；其中所述反射地板10上还设有与各双频辐射单元2一一对应的金属导过孔30；辐射传输线分别穿过各金属导过孔30后，与相应的双频辐射单元20的馈电点电连接；以及所述三对双频辐射单元组构成双频全向天线阵列。

具体的，将反射地板10均匀分成六个部分；双频辐射单元2共有6个，并分别竖立在反射地板10上的六个部分，各双频辐射单元2分别靠近反射地板10相应的边长设置，每两个相对于反射地板10中心对称的双频辐射单元2构成一对双频辐射单元组。

图3是本发明煤矿安全监控系统的双频全向天线阵列的弯折辐射贴片部的结构示意图。

每对中心对称的双频辐射单元组具有偶数个介质基板，且各介质基板的外表面覆盖有弯折辐射贴片部；如图3所示，所述弯折辐射贴片部包括：回形弯折辐射结构41、u形弯折辐射结构51、连接部61和匹配单元71；其中所述回形弯折辐射结构41的一端与u形弯折辐射结构51的一端连接；所述u形弯折辐射结构51的另一端与连接部61的一端相连接；所述连接部61的另一端与辐射传输线电连接；以及所述匹配单元71设置在连接部61的两侧。

所述反射地板10为金属地板；所述辐射传输线为同轴传输线，且同轴传输线的外导体与金属地板连接，其内导体穿过金属导过孔后与双频辐射单元的馈电点电连接。

所述双频辐射单元2的介质基板为正方形；各介质基板在反射地板10上的投影与正六边形的相应边长平行；以及相邻的两双频辐射单元的介质基板在反射地板10上的投影形成的钝角为120°。

作为双频辐射单元2的第一种实施方式，所述双频辐射单元2包括一个介质基板20，即每对双频辐射单元组的介质基板20个数为两个，且该两个介质基板20关于反射地板10的中心对称。

图4是本发明煤矿安全监控系统的双频全向天线阵列的结构示意图（对应双频辐射单元的另一种实施方式）。

如图4所示，作为双频辐射单元2的另一种实施方式，所述双频辐射单元2包括两个互相平行且成列排列的介质基板21，即每对双频辐射单元组的介质基板21个数为四个。

图5是本发明煤矿安全监控系统的双频全向天线阵列的结构示意图（对应双频辐射单元的第三种实施方式）。

如图5所示，作为双频辐射单元2的第三种实施方式，所述双频辐射单元2包括两个互相平行且成行排列的介质基板22，即每对双频辐射单元组的介质基板22个数为四个；以及每个双频辐射单元2中的两个介质基板22的大小相同。

所述反射地板10和双频辐射单元2均为pcb板；各双频辐射单元2之间的隔离度为10~20db。

本双频全向天线阵列的天线低频为790~894mhz，天线高频为1710~2690mhz，具体的天线指标如下表所示：

根据上表可知，本双频全向天线阵列，天线低频为790~894mhz，天线驻波比vswr<2，同时效率可以做到55%以上；天线高频为1710~2690mhz，天线驻波比vswr<2.5，同时效率可以做到60%左右；即可以很好地满足双频3g、4g网络需求，并具有较高的效率。

根据天线的隔离度测试可知，天线隔离在790～894mhz时，大于7db；在1710～2690mhz时，大于12db；对角或平行天线隔离度大于15db；即在多个频段均具有较高的db值。

总体而言，本双频全向天线阵列，依照特定方式设置，通过设置反射地板以及竖立在反射地板上的三对双频辐射单元组平行构成双频全向天线阵列；每对双频辐射单元组包括多个介质基板，且在介质基板上设有双频的弯折辐射贴片部；进一步，所述弯折辐射贴片部设置了回形弯折结构和u弯折结构设计，使得天线能够更好的合理设置，形成多频全向天线阵列，并通过简单的馈电设置，使天线结构具有频带宽、加工容易、成本低等特点，满足双频3g/4g网络需求，获得了足够的天线增益又大大降低了能耗。

实施例2

在实施例1的基础上，本实施例2提供了一种煤矿安全监控系统的工作方法，包括：云服务器，与该云服务器相连的数据采集装置和监控终端；其中所述数据采集装置位于井下，且包括处理器模块，与该处理器模块相连的瓦斯检测模块、一氧化碳检测模块、顶板压力检测模块和通讯模块；所述数据采集装置适于将采集到的瓦斯数据、一氧化碳数据和顶板压力数据通过通讯模块发送至云服务器；以及所述云服务器包括数据分析模块，以对瓦斯数据、一氧化碳数据和顶板压力数据进行分析，并将各数据和分析结果发送至监控终端。

具体的，本实施例所述的煤矿安全监控系统的工作原理、工作方法以及工作过程与实施例1中的煤矿安全监控系统相同，此处不再赘述。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。