一种矿井瓦斯监测警报系统的制作方法

本发明属于物联网技术领域，尤其涉及一种矿井瓦斯监测警报系统。

背景技术：

矿井瓦斯是指井下以甲烷为主的有毒、有害气体的总称，有时单独指甲烷。瓦斯比空气轻，易扩散、渗透性强，容易从邻近层穿过岩层由采空区放出。瓦斯本身无毒性，但不能供人呼吸，当矿内空气中瓦斯浓度超过50％时，能使人因缺氧而窒息死亡。瓦斯能燃烧或爆炸，瓦斯爆炸是煤矿主要灾害之一，国内外已有不少由于瓦斯爆炸造成人员伤亡和严重破坏生产的事例。因此必须采取有效的预防措施，避免发生矿井瓦斯爆炸事故，确保安全生产。

目前的矿井(如，煤矿等)普遍是通过矿井工人进入矿井时随身携带一便携式的瓦斯检测仪，用于检测矿井内部的瓦斯浓度，以在瓦斯浓度异常时也发出警报，提醒矿工们撤离或采取应对措施。但人工携带检测装置存在诸多不定性的因素，例如忘记携带了等等。若当矿工深入到矿井内部才发现瓦斯浓度超标，那么就需要较长的时间才能走出矿井，所以矿工们滞留在矿井内的时间相对较长，期间发生窒息、中毒等的危险性也大大增加。

此外，为了避免人工携带检测仪的不定性因素，会直接在矿井内部布设瓦斯检测仪，不需要人工携带，但是由于矿井内部地质结构的特殊性，使得在矿井内拉线布设瓦斯检测仪的难度和成本大大增加，而且维修保养的成本也相对较高。并且这种方式的功耗大，传输距离短。

由此可见，现有的矿井瓦斯检测方式仍然存在着检测反馈不及时、安装维修成本高，且功耗大、传输距离短的问题。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种矿井瓦斯监测警报系统，旨在解决现有的矿井瓦斯检测方式仍然存在着检测反馈不及时、安装维修成本高，且功耗大、传输距离短的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种矿井瓦斯监测警报系统，包括：瓦斯监测装置、双频信号中转装置和监控中心；

所述瓦斯监测装置，用于检测矿井内部的瓦斯浓度，并向所述双频信号中转装置反馈监测异常信息；

所述双频信号中转装置，与所述瓦斯监测装置进行网络通信，用于接收所述监测异常信息，并中转至所述监控中心；

所述监控中心，与所述双频信号中转装置进行网络通信，用于根据所述监测异常信息确定矿井内部瓦斯浓度异常的具体位置，并输出异常警报信息。

本发明实施例提供的矿井瓦斯监测警报系统，瓦斯监测装置、双频信号中转装置和监控中心之间均通过无线方式传输数据，不需要在矿井内部开凿布线通道，节省了布线安装的成本，并且安装十分便利，维护保养成本也相对较低；并且通过在瓦斯监测装置和监控中心之间布设双频信号中转装置，可对瓦斯监测装置检测到的数据进行双频转换，不但降低了数据的传输功耗，还增加了数据的传输距离，且数据传输效率高，实用性更强，从而解决了现有技术中存在的问题。

附图说明

图1是本发明实施例一提供的矿井瓦斯监测警报系统的结构示意图；

图2是本发明实施例二提供的矿井瓦斯监测警报系统的结构示意图；

图3是本发明实施例三提供的矿井瓦斯监测警报系统的结构示意图；

图4是本发明实施例四提供的矿井瓦斯监测警报系统的结构示意图；

图5是本发明实施例五提供的矿井瓦斯监测警报系统的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。

图1是本发明实施例一提供的矿井瓦斯监测警报系统的结构示意图，为了便于说明，图中仅示出了与本实施例相关的部分，详述如下：

如图1所示，本发明实施例公开的矿井瓦斯监测警报系统，包括：瓦斯监测装置100、双频信号中转装置200和监控中心300；

瓦斯监测装置100，用于检测矿井内部的瓦斯浓度，并向双频信号中转装置200反馈监测异常信息。

在本发明实施例中，瓦斯监测装置安装在矿井的内部，例如嵌设在矿井的内壁中等，具体的安装位置以及安装数量，矿井安全员可以根据矿井的地质条件、矿井的深度等实际情况进行布设安装。

示例性的，瓦斯监测装置100可为光学甲烷检测仪、电测式甲烷检测报警仪等。其包括一瓦斯传感器，例如，mc112催化甲烷传感器，用于检测矿井内部的瓦斯浓度。

在本发明实施例中，监测异常信息包括在该瓦斯监测装置100的检测范围内瓦斯浓度超标。

双频信号中转装置200，与瓦斯监测装置进行网络通信，用于接收监测异常信息，并中转至监控中心300。

监控中心300，与双频信号中转装置200进行网络通信，用于根据监测异常信息确定矿井内部瓦斯浓度异常的具体位置，并输出异常警报信息。

在本发明实施例中，异常警报信息可为语音、图像、视频或文字信息的其中一种或其任意组合。例如，当监控中心300接收到双频信号中转装置200中转过来的监测异常信息，那么监控中心300可根据该监测异常信息的追溯至其信息源，并确定矿井内部瓦斯浓度异常的具体位置，同时可输出“请注意，xx监测点的瓦斯浓度超标”的语音警报信息。

本发明实施例提供的矿井瓦斯监测警报系统，瓦斯监测装置、双频信号中转装置和监控中心之间均通过无线方式传输数据，不需要在矿井内部开凿布线通道，节省了布线安装的成本，并且安装十分便利，维护保养成本也相对较低；并且通过在瓦斯监测装置和监控中心之间布设双频信号中转装置，可对瓦斯监测装置检测到的数据进行双频转换，不但降低了数据的传输功耗，还增加了数据的传输距离，且数据传输效率高，实用性更强，从而解决了现有技术中存在的问题。

作为本发明的一个实施例，上述瓦斯监测装置100具体用于：当检测到矿井内部的瓦斯浓度超出预设的浓度范围值时，向双频信号中转装置反馈监测异常信息。

在实际应用中，矿井安全员会根据矿井的深度、长度、地质结构等因素布设合适距离和数量的瓦斯监测装置100，从而确保瓦斯监测装置100可以监测到矿井的每个角落。每个瓦斯监测装置100可实时监测处于其检测范围内的瓦斯浓度。

当其中某个(些)瓦斯监测装置100检测到其所“管辖”的矿井范围内的瓦斯浓度超出预设的浓度范围值时，向双频信号中转装置200反馈监测异常信息，以使双频信号中转装置200可及时地将检测异常信息传输至监控中心300，使得监控人员可以及时制定安全应对措施，确保生产人员的生命安全。

图2为本发明实施例二提供的矿井瓦斯监测警报系统的结构示意图，为了便于说明，图中仅示出了与本实施例相关的部分，详述如下：

如图2所示，本实施例与实施例一基本相同，其不同之处仅在于：上述双频信号中转装置200包括高频信号中继器201和低频信号中继器202；

高频信号中继器201，与瓦斯检测装置100进行网络通信，用于接收监测异常信息，并传输给低频信号中继器202；

低频信号中继器202，分别与高频信号中继器201和监控中心300进行网络通信，用于将监测异常信息中转输至监控中心300。

在本发明实施例中，高频信号中继器201一般设置在距离瓦斯监测装置100的30～200米范围内，可采用电池供电，功耗低。低频信号中继器202可设置在距离瓦斯监测装置100的1000米左右距离范围，采用市电供电。通过高频信号中继器201和低频信号中继器202的布设，可在保障瓦斯监测装置100的数据传输效率的同时，降低了数据传输的功耗，并增长了数据的传输距离，使得预警信息可以高效、低耗地传达至监控中心300，降低了整个监测的成本，实用性高。

在本发明实施例中，高频信号中继器201将接收到的高频信号转换为低频信号，并传输给低频信号中继器202，以降低数据传输的功耗。

如图3所示，作为本发明的另一个实施例，高频信号中继器201可同时与多个瓦斯监测装置100进行网络通信，用于接收多个瓦斯监测装置100反馈的监测异常信息，并传输给低频信号中继器202。

在本发明实施例中，高频信号中继器201可以同时接入并处理多个瓦斯监测装置100上传的监测异常信息，提高数据同步处理的效率，并且进一步降低数据传输的功耗，节省监测预警的成本。

进一步的，该高频信号中继器201可同时与32个瓦斯监测装置进行网络通信。

作为本发明的实施例，高频信号中继器201和低频信号中继器202均设有低频射频模块，其中高频信号中继器201还设有高频射频模块。

进一步的，高频射频模块为2.4ghzrf射频模块；低频射频模块为433mhzrf射频模块、470mhzrf射频模块或900mhzrf射频模块的其中一种。

在本发明实施例中，瓦斯监测装置100设有高频射频模块，监控中心300设有低频射频模块，以保证数据可以对应的频段内相互传输，不发生丢包、乱码等异常情况，从而保证了数据传输的可靠性。

作为本发明的一个公开实施例，上述监测异常信息包括一时间窗口；

双频信号中转装置200还用于：在传输过程中，检测空中信道是否被占用，若没有被占用，则将接收到的监测异常信息按照时间窗口的时间顺序中转至监控中心300。

在本发明实施例中，每个瓦斯监测装置100在传输数据时都会生成一个时间窗口，例如，1号瓦斯监测装置在早上9点1分6秒发送监测异常信息a，2号瓦斯监测装置在早上9点1分30秒发送监测异常信息b，双频信号中转装置200在接收到1号和2号瓦斯监测装置发送过来的监测异常信息a和监测异常信息b时，先检测空中信道是否被占用，若没有被占用，则依次将监测异常信息a和监测异常信息b发送至监控中心300，以保障数据在传输过程中不会发生撞包，同时可确保数据的传输效率。

如图4和图5所示，作为本发明的又一实施例，双频信号中转装置200包括一高频信号中继器201和多个延伸分布的低频信号中继器202。其中，多个延伸分布的低频信号中继器202可以延伸数据传输的距离，可适用于不同深度长度的矿井的数据传输需求。

在本发明实施例中，低频信号中继器202的延伸至8层，具体的，以监控中心300为第0层，高频信号中继器201为第1层，多个低频信号中继器202延伸分布第2层、第3层……第8层。

作为本发明的一个实施例，监测异常信息包括瓦斯监测装置的标识信息；

监控中心300具体用于：根据瓦斯监测装置100的标识信息确定矿井内部瓦斯浓度异常的具体位置，并输出异常警报信息。

在本发明实施例中，瓦斯监测装置100的标识信息可为预先为每个瓦斯监测装置100设定的序列号，比如，布设在矿井入口100米处的瓦斯监测装置的序列号为01010010503，布设在距离矿井入口500米处的瓦斯监测装置的序列号为02500032461等。在预设时，可以赋予序列号中的每个数字(串)以确定的意义，比如序列号为01010010503，前面的“01”表示矿井内的第1个瓦斯监测装置布设点，接着的“100”可表示距离矿井入口100米处，再接着的“10503”可以是瓦斯监测装置的型号或其他信息，本领域技术人员可根据实际情况设置，在此不做限定。

示例性的，假设监控中心300接收到双频信号中转装置200中转过来的监测异常信息包括瓦斯监测装置的序列号为01010010503，那么根据该序列号的数字预定义内容，可确定当前发生瓦斯浓度异常的具体位置为“距离矿井入口100米”，并且可以播报‘请各单位注意，距离矿井入口100米处发生瓦斯浓度异常，瓦斯浓度为xxx’异常警报语音信息。

在本发明实施例中，该监控中心300可设置在矿井的安全室内。监控中心300还设有lcd显示屏，用以显示异常警报文字或图像或视频信息。

在本发明的实施例中，瓦斯监测装置100内还可安设一扬声器，当其检测到瓦斯浓度超标时，可以立马播报异常预警信息，以警示周围的工作人员及时离开瓦斯浓度超标的区域，确保人身安全。本发明实施例提供的矿井瓦斯监测警报系统，瓦斯监测装置、双频信号中转装置和监控中心之间均通过无线方式传输数据，不需要在矿井内部开凿布线通道，节省了布线安装的成本，并且安装十分便利，维护保养成本也相对较低；并且通过在瓦斯监测装置和监控中心之间布设双频信号中转装置，可对瓦斯监测装置检测到的数据进行双频转换，不但降低了数据的传输功耗，还增加了数据的传输距离，且数据传输效率高，实用性更强，从而解决了现有技术中存在的问题。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。