新型矿井光学多参数在线监测系统的制作方法

本实用新型涉及煤矿井下安全监测系统领域,特别涉及一种新型矿井光学多参数在线监测系统。

背景技术：

我国煤矿地质条件复杂，随着我国煤矿机械化程度的提高，井下用于监测矿井安全的系统比较完善，传统的井下监测都是用相关传感器采集，将数据发送给本安型分站，分站将各通道的传感器数据传送给监测主站，主站通过光纤连接井下环网或直通地面，将所有分站数据传输到地面机房服务器，井下所有监测及传输设备均通过防爆电源进行供电。该监测模式的缺点是：分站采集传感器数据主站汇总分站数据进行数据传输二者相互配合才能完成，期间所有的监测设备均通过防爆电源进行供电，其物理连接繁琐，配套设备太多，造价成本高，数据传输效率低，已经不能满足现代化的要求。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种新型矿井光学多参数在线监测系统，其技术方案为：

包括井上服务器及系统平台、通用控制器、无源光纤、井下新型矿压光学多参数监测站和各类传感器组成，所述服务器及系统平台部署在地面机房，用于安装系统软件和数据库，通用控制器集成了各种工业接口，一方面通过无源光纤连接以太网或井下环网用于接收和传输新型矿压光学多参数监测站输出的数据信息，另一方面通过与系统平台相结合，操控井下控制设备，实现井下设备的协同操作；

井下设备监测点均设有传感器，采用数字接口方式，与新型矿压光学多参数监测站的输入端连接；

所述新型矿压光学多参数监测站输入设有六个通道，每个通道分别与相关传感器连接，各节点可以挂接到一条总线上输出，通过无源光纤接入井下环网或直通井上与通用控制器连接。

进一步地，所述新型矿压光学多参数监测站，每路通道均可接入单体支柱传感器、钻孔应力传感器、矿用风压传感器、矿用负压传感器、矿用倾角传感器、液位传感器、综采支架传感器、锚杆锚索应力传感器、矿用本安型烟雾传感器、矿用本安型位移传感器、矿用本安型震动传感器和矿用双向风速传感器等多种传感器。

进一步地，该系统采用开放的TCP/IP协议，支持RS485总线的信号接入，兼容性强，数据采集、传输采用标准的的MODBUS协议及网络传输TCP/UDP协议，传输稳定，方便与其它软件融合。

进一步地，所述无源光纤兼容数据传输和设备供电传输。

本实用新型的有益效果为：本实用新型为新型矿井光学多参数在线监测系统，与现有技术相比，新型矿井光学多参数在线监测系统底层传感器采用数字接口方式，接入分布式无源光纤，具有结构简单、性价比高、通信速率高、传输距离远等诸多优点。新型矿压光学多参数监测站配置灵活，可完全取代传统的主站分站的采集模式，而无源光纤的应用更是摒弃了本安电源的存在，从而为煤矿节约大量资金，新型矿压光学多参数监测站可接入不同传感器，传输稳定可靠，实时性高，各通道设计相互隔离，不存在干扰问题，井上通用控制器一方面完成与新型矿压光学多参数监测站的连接，另一方面由于其兼容各种工业控制接口，其他矿山设备也可以直接接入到通用控制服务器，井上人员通过软件平台对井下设备进行数据采集、控制、协同操作，为无人化开采奠定基础。

附图说明

图1为本实用新型整体示意图。

具体实施方式

如图所示，本实用新型为一种新型矿井光学多参数在线监测系统，包括井上服务器及系统平台、通用控制器、无源光纤、井下新型矿压光学多参数监测站和各类传感器组成，所述服务器及系统平台部署在地面机房，安装系统软件和数据库。所述通用控制器集成了各种工业接口，一方面通过无源光纤连接以太网或井下环网用于接收和传输新型矿压光学多参数监测站输出的数据信息，另一方面通过与系统平台相结合，操控井下控制设备，实现井下设备的协同操作；

井下设备监测点均设有传感器，采用数字接口方式，与新型矿压光学多参数监测站的输入端连接；

所述新型矿压光学多参数监测站输入设有六个通道，每个通道分别与相关传感器连接，各节点可以挂接到一条总线上输出，通过无源光纤接入井下环网或直通井上与通用控制器连接。

进一步地，所述新型矿压光学多参数监测站，每路通道均可接入单体支柱传感器、钻孔应力传感器、矿用风压传感器、矿用负压传感器、矿用倾角传感器、液位传感器、综采支架传感器、锚杆锚索应力传感器连接、矿用本安型烟雾传感器、矿用本安型位移传感器、、矿用本安型震动传感器和矿用双向风速传感器等多种传感器。

进一步地，该系统采用开放的TCP/IP协议，支持RS485总线的信号接入，兼容性强，数据采集、传输采用标准的的MODBUS协议及网络传输TCP/UDP协议，传输稳定，方便与其它软件融合。

进一步地，所述无源光纤为最大的特点是传输距离远，且稳定，无源光纤兼容数据传输和设备供电传输。其优点为：①通信速率高；②成本相对低廉；③资源共享能力强；④可靠性高；⑤维护简单；⑥可持续发展潜力大。

（一）系统设计概述

（1）系统采用分布式无源光纤解决了网络布局中电源和通讯的问题，不再存在通讯有线和无线的问题。分布式无源光纤在具有以上优点的同时，还有其他光纤所不具有的优点，主要表现在以下几点:①通信速率高；②成本相对低廉；③资源共享能力强；④可靠性高；⑤维护简单；⑥可持续发展潜力大。

（2）新型矿压光学多参数监测站配置灵活，把传感器和组网设备集成到一起， 可构建不同的组网方式。根据各矿山的不同需求，可构建不同模块，设置不同的参数。

①采用开放的TCP/IP协议，支持多种信号接入，可扩展性强，可方便接入矿井各种子系统。

②攻克了工作面传感器供电和远距离传输的难题，采用特殊保护结构的无源光纤，施工更简单，成本大大降低。

③多工作面、多巷道、多采区同时监测，互不干扰。

④数据传输方便，矿用以太环网均可传输。

⑤新型的架构模式，摒弃了传统的分机、主站模式，舍弃了防爆电源，成本投入大大减少。

（3）井上通用控制器集成了各种数字接口通过系统平台可以直接操控井下设备，实现井下设备的协同操作。

一次设备协同过程中需要井下各类设备共同工作，对设备协同过程中的安全性、可靠性以及通信的效率要求也越来越高，井上通用控制服务器通过本身自有的优势特点，解决了各类设备之间协同操作的问题。

（4）新型矿压光学多参数监测站接口采用数字总线结构，各节点可以挂接到一条主干线上。由于其良好的性能，在很多范围内得到应用。

其优点主要有:①传输稳定可靠,实时性高；②传输距离远、传输速度快；③单条总线节点最多可达110个,可扩充性好；④各节点地位平等,不分主从,可实现实时传输；⑤总线利用率高；⑥某一个节点出现问题不会影响整个总线通讯；⑦受干扰小,数据出错几率小；⑧通讯介质采用双绞线；⑨总线结构简单,性价比高。

（5）应用软件平台特点：

①适应性，适应性强大，能够满足不同的业务需求，可以同时处理不同传感设备上传的数据，实现对数据的综合处理与分析。

②功能性，与云服务的结合使其具有了实时数据处理、显示；GIS系统精确定位；大量历史数据的处理；历史变化曲线的绘制；实时报警信息提醒与处理等功能。

③实用性，可以制作各种格式的办公文件；打印输出各种表格或曲线内容，帮助用户提高文件处理的速度、效率。

④易用性，软件使用C/S＋B/S架构，自动生成分析顶板来压步距及矿井报表，用户只要能够连接网络即可通过平台进行数据查看、处理。

（二）系统特点

（1）开放兼容:设备采用开放式设计,多种标准工业接口，能够兼容其他厂家的设备在同一个系统中使用。

（2）稳定可靠:采用工业级设计,逻辑严谨、结构合理,可以应用到工业现场比较恶劣的环境。

（3）使用灵活:端子可以自定义,内部软件采用模块化结构,功能拓展性强。

（4）协议标准:通信采用国际通用的MODBUS协议及网络传输TCP/UDP协议,方便与其它软件及设备连接。

（5）维护方便:功能及结构独立,便于安装、设置、更换及后期维护。

本实用新型为新型矿井光学多参数在线监测系统，与现有技术相比，新型矿井光学多参数在线监测系统底层传感器采用数字接口方式，接入分布式无源光纤，具有结构简单、性价比高、通信速率高、传输距离远等诸多优点。新型矿压光学多参数监测站配置灵活，可完全取代传统的主站和分站模式，而无源光纤的布线方式更是取消了本安电源的配置，降低了施工难度，从而为煤矿节约大量资金，新型矿压光学多参数监测站可并联设置，每个监测站可接入不同传感器，传输稳定可靠，实时性高，每个监测站相互干扰小，数据出错率低，井上通用控制器一方面完成与新型矿压光学多参数监测站的连接，另一方面由于其兼容各种工业控制接口，其他矿山设备也可以直接接入到通用控制器，井上人员通过软件平台对井下设备进行控制、协同操作，为无人化开采奠定基础。

以上所述是对本实用新型的优选实施方式，应该指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和增加，这些改进和增加也视为对本实用新型的保护。