專利名稱：用于煤礦安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的通信基站設(shè)計(jì)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于煤礦安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的通信基站設(shè)計(jì)方法。
技術(shù)背景
在煤炭產(chǎn)量快速增長(zhǎng)的情況下，也帶來煤礦重特大事故多發(fā)。“十五”時(shí)期，全國(guó)煤 礦共發(fā)生一次死亡3-9人重大事故1398起，平均每年發(fā)生280起，占全國(guó)各類重大事故起 數(shù)的11% ；發(fā)生一次死亡10- 人特大事故214起，平均每年發(fā)生43起，占全國(guó)各類特大事 故起數(shù)的36% ；發(fā)生一次死亡30人以上特別重大事故42起，平均每年發(fā)生8起，占全國(guó)各 類特別重大事故起數(shù)的58%。我國(guó)的煤炭企業(yè)與世界主要采煤國(guó)家安全生產(chǎn)水平相比差距 大?！笆濉睍r(shí)期，煤礦百萬噸死亡率由2001年的5. 07下降到2005年的2. 81，下降了 45%， 但與先進(jìn)采煤國(guó)家相比差距還很大。2005年，我國(guó)煤炭產(chǎn)量約占全球的37%，事故死亡人數(shù) 則占近80%，煤礦百萬噸死亡率約為美國(guó)的70倍、南非的17倍、波蘭的10倍、俄羅斯和印度 的7倍。嚴(yán)峻的安全生產(chǎn)狀況不僅嚴(yán)重威脅著人民群眾生命安全和健康，也影響到社會(huì)和 諧及國(guó)際形象。我國(guó)煤礦絕大多數(shù)是井工礦井，地質(zhì)條件復(fù)雜，災(zāi)害類型多，分布面廣，在世 界各主要產(chǎn)煤國(guó)家中開采條件最差、災(zāi)害最嚴(yán)重。在國(guó)有重點(diǎn)煤礦中，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜或極其 復(fù)雜的煤礦占36%，地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單的煤礦占23%。據(jù)調(diào)查，大中型煤礦平均開采深度456米， 采深大于600米的礦井產(chǎn)量占28. 5%。小煤礦平均采深196米，采深超過300米的礦井產(chǎn)量 占14.5%。瓦斯災(zāi)害。國(guó)有重點(diǎn)煤礦中，高瓦斯礦井占21.0%;煤與瓦斯突出礦井占21. 3%; 低瓦斯礦井占57.7%。地方國(guó)有煤礦和鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦中，高瓦斯和煤與瓦斯突出礦井占15%。隨 著開采深度的增加，瓦斯涌出量的增大，高瓦斯和煤與瓦斯突出礦井的比例還會(huì)增加。我國(guó) 煤礦水文地質(zhì)條件較為復(fù)雜。國(guó)有重點(diǎn)煤礦中，水文地質(zhì)條件屬于復(fù)雜或極復(fù)雜的礦井占 27%，屬于簡(jiǎn)單的礦井占34%。地方國(guó)有煤礦和鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦中，水文地質(zhì)條件屬于復(fù)雜或極復(fù)雜 的礦井占8.5%。我國(guó)煤礦水害普遍存在，大中型煤礦有500多個(gè)工作面受水害威脅。在近 2萬處小煤礦中，有突水危險(xiǎn)的礦井900多處，占總數(shù)的4. 6%。
對(duì)煤礦安全在中的瓦斯災(zāi)害，通常是“先抽后采、監(jiān)測(cè)監(jiān)控、以風(fēng)定產(chǎn)”的煤礦瓦斯 治理工作方針，但由于許多企業(yè)存在的重產(chǎn)量、輕安全的思想，以及礦工對(duì)安個(gè)的知情權(quán)太 低，使已檢測(cè)出的瓦斯超標(biāo)得不到重視，礦工對(duì)第一時(shí)間瓦斯超標(biāo)情況不能做出快速行動(dòng)， 使安全不能管理的從基層不能落實(shí)，導(dǎo)致煤礦瓦斯災(zāi)害不斷出現(xiàn)。
發(fā)生礦難后不能及時(shí)撐控礦內(nèi)的第一手資源也是造成煤礦事故擴(kuò)大化的一個(gè)重 要組成部分。礦難發(fā)生后，礦下通信阻斷，礦下的人員分布情況不能清楚的撐控，使決策拿 不出最有利的方案。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種礦工能對(duì)第一時(shí)間瓦斯超標(biāo)情況做出快速行動(dòng)，礦難發(fā) 生后，能及時(shí)了解礦工人員分布的用于煤礦安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的通信基站設(shè)計(jì)方法。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，用于煤礦安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的通信基站設(shè)計(jì)方法，其特3征是通信基站在礦井沿線間隔分布，通信基站向控制中心發(fā)送瓦斯?jié)舛瘸瑯?biāo)值送信息時(shí)， 同時(shí)將礦工冒的編號(hào)、通信基站的位置發(fā)送到控制中心；通信基站與通信基站之間通過有線 和無線進(jìn)行電連接，終端通信基站通過井口基站與控制中心通過有線和無線進(jìn)行電連接。
所述的在礦工冒內(nèi)有瓦斯檢測(cè)單元，瓦斯檢測(cè)單元用于檢測(cè)礦井內(nèi)的瓦斯?jié)舛龋?當(dāng)瓦斯?jié)舛瘸^標(biāo)定值時(shí)，瓦斯檢測(cè)單元一方面進(jìn)行顯示，另一方面通過通信基站將瓦斯 濃度超標(biāo)值發(fā)送到發(fā)送到礦井的井口，由井口基站再發(fā)送到控制中心。
所述的礦工冒包括無線通信單元、控制單元、傳感單元、存貯單元、指示燈、照明 燈、電池，控制單元通過I/O 口與無線通信單元、傳感單元、存貯單元、指示燈和照明燈電連 接，電池提供無線通信單元、控制單元、傳感單元、存貯單元、指示燈、照明燈的電源。
所述的礦工冒通過通信基站向控制中心發(fā)送信息時(shí)，信號(hào)可能被幾個(gè)通信基站接 收，確定礦工冒的位置是以界限在兩個(gè)通信基站地址座標(biāo)上。
所述的通信基站由無線發(fā)射接收電路、單片機(jī)、電池、線路狀態(tài)檢測(cè)電路、充電電 路構(gòu)成，無線發(fā)射接收電路、線路狀態(tài)檢測(cè)電路和充電電路與單片機(jī)分別通過I/O 口電連 接，單片機(jī)控制無線發(fā)射接收電路接收礦工冒檢測(cè)的瓦斯?jié)舛刃畔⒑偷V工冒使用者的信 息，當(dāng)接收到這種信息，通過線路狀態(tài)檢測(cè)電路檢測(cè)上一級(jí)通信基站是否有線通信正常，當(dāng) 正常時(shí)，通過有線方式與下一級(jí)進(jìn)行通信，當(dāng)不正常時(shí)以無線方式進(jìn)行通信。
所述的使通信基站之間進(jìn)行有線和無線連接，當(dāng)單片機(jī)通過充電電路檢測(cè)到電池 電量不足時(shí)，很快要對(duì)電池進(jìn)行充電，以保證其電力充足；而當(dāng)發(fā)生礦難事故發(fā)生后，通迅 和電力有問題時(shí)，通過無線以接力的方式向上傳送信息。
所述的通信基站之間通信時(shí)，首先以有線方式進(jìn)行握手，當(dāng)有線方式進(jìn)行握手不 正常時(shí)，采用無線通信方式握手通信。
所述的通信基站之間的距離應(yīng)在20-50米之間。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)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 了瓦斯檢測(cè)單元給出瓦斯檢測(cè)信號(hào)后，同時(shí)會(huì)及時(shí)了解多個(gè)瓦斯檢測(cè)單元的信息，也及時(shí) 撐握了發(fā)生瓦斯的位置信息和誰給出的信號(hào)，這對(duì)發(fā)生重大事故時(shí)，井上及時(shí)準(zhǔn)確了解井 下的情況非常重要。


下面結(jié)合實(shí)施例附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明 圖1是本發(fā)明實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是瓦斯檢測(cè)單元7電路框圖； 圖3是通信基站3之間通信示意圖。
圖中，1、井口基站；2、控制中心；3、通信基站；301、無線發(fā)射接收電路；302、單片 機(jī)；303、電池；304、線路狀態(tài)檢測(cè)電路；305、充電電路；4、電力線；5、礦工冒；6、礦工；7、瓦 斯檢測(cè)單元；701、無線通信單元；702、控制單元；703、傳感單元；704、存貯單元；705、指示 燈；706、照明燈；707、電池；8、礦井。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，用于煤礦安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的通信基站設(shè)計(jì)方法，它至少包括在礦井8沿線間隔分布的通信基站3，礦井8內(nèi)礦工頭戴的礦工冒5 ；礦工冒5通過無線與通信基站 3進(jìn)行無線電連接，通信基站與通信基站之間通過有線和無線進(jìn)行電連接，終端通信基站通 過井口基站1與控制中心2通過有線和無線進(jìn)行電連接。
在礦工冒5內(nèi)有瓦斯檢測(cè)單元7，瓦斯檢測(cè)單元7用于檢測(cè)礦井8內(nèi)的瓦斯?jié)舛龋?當(dāng)瓦斯?jié)舛瘸^標(biāo)定值時(shí)，瓦斯檢測(cè)單元7 —方面進(jìn)行顯示，另一方面通過通信基站3將瓦 斯?jié)舛瘸瑯?biāo)值發(fā)送到發(fā)送到礦井8的井口，由井口基站再發(fā)送到控制中心2。
通信基站3向控制中心2發(fā)送瓦斯?jié)舛瘸瑯?biāo)值送信息時(shí)，同時(shí)將礦工冒5的編號(hào)、 通信基站3的位置發(fā)送到控制中心2。瓦斯檢測(cè)單元7與最近的通信基站3進(jìn)行定時(shí)通信， 通信時(shí)間和瓦斯檢測(cè)單元7的位置會(huì)記錄在控制中心2的數(shù)據(jù)庫。
如圖2所示，礦工冒5包括無線通信單元701、控制單元702、傳感單元703、存貯單 元704、指示燈705、照明燈706、電池707，控制單元702通過I/O 口與無線通信單元701、 傳感單元703、存貯單元704、指示燈705和照明燈706電連接，電池707提供無線通信單元 701、控制單元702、傳感單元703、存貯單元704、指示燈705、照明燈706的電源。
礦工冒5 —方面兼有原來的礦工冒照明功能，同時(shí)具有瓦斯檢測(cè)、瓦斯?jié)舛蕊@示 和將瓦斯?jié)舛劝l(fā)送到通信控制中心2的功能。采用瓦斯的傳感單元703是通用的瓦斯傳感 器，瓦斯傳感器通過進(jìn)行放大、濾波送到帶有A/D轉(zhuǎn)換器的單片機(jī)702，單片機(jī)702通過閥值 檢測(cè)，當(dāng)大于設(shè)定的最低閥值時(shí)，將存貯單元704存放的礦工冒編碼和檢測(cè)瓦斯?jié)舛纫黄?通過通信基站3向控制中心2發(fā)送，同時(shí)將通信基站3的位置發(fā)送到控制中心2。
礦工冒5通過通信基站3向控制中心2發(fā)送信息時(shí)，信號(hào)可能被幾個(gè)通信基站3 接收，確定礦工冒5的位置是以界限在兩個(gè)通信基站3地址座標(biāo)上，這有利于更精確認(rèn)定礦 工在井下的位置。礦工冒5通過通信基站3向控制中心2發(fā)送信息時(shí)，是通過一個(gè)無線通 信單元701完成的，無線通信單元701可以是2. 4G或315MHz或433MHz的無線電路完成， 這是一塊通用型的模塊，市面或資料很多，而選取型是以設(shè)計(jì)定的習(xí)慣選取。
礦工冒5有指示燈705和照明燈706，照明燈706采用LED，這是已有且大面積使 用的技術(shù)，而指示燈705則是為礦工們之間互相確認(rèn)而設(shè)計(jì)的，當(dāng)幾個(gè)位值相同的點(diǎn)同是 出現(xiàn)瓦斯?jié)舛仁?，礦工們將會(huì)采取進(jìn)一步方法自救。以以發(fā)生問題。礦工冒5是本安產(chǎn)品， 因此設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)電壓和電流、電容量的控制都有要求，在這不作過多說明。礦工冒5內(nèi)的瓦斯 檢測(cè)單元7給出瓦斯檢測(cè)信號(hào)后，通過指示裝置顯示瓦斯的安全級(jí)別。
如圖3所示，當(dāng)瓦斯檢測(cè)單元7給出瓦斯檢測(cè)信號(hào)到控制單元702后，通過鄰近的 通信基站3以接力方式發(fā)送到礦井8的井口，由井口基站再發(fā)送到控制中心2，由控制中心 2對(duì)進(jìn)行綜合處理。瓦斯檢測(cè)單元7與最近的通信基站3進(jìn)行定時(shí)通信，通信時(shí)間和瓦斯檢 測(cè)單元7的位置會(huì)記錄在控制中心2的數(shù)據(jù)庫。
如圖3所示，通信基站3由無線發(fā)射接收電路301、單片機(jī)302、電池303、線路狀態(tài) 檢測(cè)電路304、充電電路305構(gòu)成，無線發(fā)射接收電路301、線路狀態(tài)檢測(cè)電路304和充電電 路305與單片機(jī)302分別通過I/O 口電連接，單片機(jī)302控制無線發(fā)射接收電路301接收 礦工冒5檢測(cè)的瓦斯?jié)舛刃畔⒑偷V工冒5使用者的信息，當(dāng)接收到這種信息，通過線路狀態(tài) 檢測(cè)電路304檢測(cè)上一級(jí)通信基站3是否有線通信正常，當(dāng)正常時(shí)，通過有線方式與下一級(jí) 進(jìn)行通信，當(dāng)不正常時(shí)以無線方式進(jìn)行通信。
使通信基站3之間進(jìn)行有線和無線連接，是系統(tǒng)安全的重要技術(shù)，有線的目的是向通信基站3的電池303進(jìn)行能量補(bǔ)充，當(dāng)單片機(jī)302通過充電電路305檢測(cè)到電池303 電量不足時(shí)，很快要對(duì)電池303進(jìn)行充電，以保證其電力充足。而當(dāng)發(fā)生礦難事故發(fā)生后， 通迅和電力有問題時(shí)，通過無線以接力的方式向上傳送信息。通信基站3之間通信時(shí)，首先 以有線方式進(jìn)行握手，當(dāng)有線方式進(jìn)行握手不正常時(shí)，采用無線通信方式握手通信。
為了使通信在發(fā)生事故時(shí)安全，通信基站3之間的距離應(yīng)在20-50米之間，以防無 線迅號(hào)的衰減。
權(quán)利要求
1.用于煤礦安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的通信基站設(shè)計(jì)方法，其特征是通信基站(3)在礦井沿線 間隔分布，通信基站(3)向控制中心(2)發(fā)送瓦斯?jié)舛瘸瑯?biāo)值送信息時(shí)，同時(shí)將礦工冒(5) 的編號(hào)、通信基站(3)的位置發(fā)送到控制中心(2)；通信基站與通信基站之間通過有線和無 線進(jìn)行電連接，終端通信基站通過井口基站與控制中心通過有線和無線進(jìn)行電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于煤礦安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的通信基站設(shè)計(jì)方法，其特征是所 述的在礦工冒(5)內(nèi)有瓦斯檢測(cè)單元(7)，瓦斯檢測(cè)單元(7)用于檢測(cè)礦井(8)內(nèi)的瓦斯?jié)?度，當(dāng)瓦斯?jié)舛瘸^標(biāo)定值時(shí)，瓦斯檢測(cè)單元(7)—方面進(jìn)行顯示，另一方面通過通信基站 (3 )將瓦斯?jié)舛瘸瑯?biāo)值發(fā)送到發(fā)送到礦井(8 )的井口，由井口基站再發(fā)送到控制中心(2 )。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于煤礦安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的通信基站設(shè)計(jì)方法，其特征是所 述的通信基站(3)向控制中心(2)發(fā)送瓦斯?jié)舛瘸瑯?biāo)值送信息時(shí)，同時(shí)將礦工冒(5)的編 號(hào)、通信基站(3)的位置發(fā)送到控制中心(2)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于煤礦安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的通信基站設(shè)計(jì)方法，其特征是 所述的礦工冒(5)包括無線通信單元(701)、控制單元(702)、傳感單元(703)、存貯單元(704)、指示燈(705)、照明燈(706)、電池(707)，控制單元(702)通過I/O口與無線通信 單元(701)、傳感單元()703、存貯單元(704)、指示燈(705)和照明燈(706)電連接，電池 (707)提供無線通信單元(701)、控制單元(702)、傳感單元(703)、存貯單元(704)、指示燈(705)、照明燈(706)的電源。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于煤礦安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的通信基站設(shè)計(jì)方法，其特征是所 述的礦工冒(5)通過通信基站(3)向控制中心(2)發(fā)送信息時(shí)，信號(hào)可能被幾個(gè)通信基站 (3 )接收，確定礦工冒(5 )的位置是以界限在兩個(gè)通信基站(3 )地址座標(biāo)上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于煤礦安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的通信基站設(shè)計(jì)方法，其特征是所 述的通信基站(3)由無線發(fā)射接收電路(301)、單片機(jī)(302)、電池(303)、線路狀態(tài)檢測(cè)電 路(304)、充電電路(305)構(gòu)成，無線發(fā)射接收電路(301)、線路狀態(tài)檢測(cè)電路(304)和充電 電路(305)與單片機(jī)(302)分別通過I/O 口電連接，單片機(jī)(302)控制無線發(fā)射接收電路 (301)接收礦工冒(5)檢測(cè)的瓦斯?jié)舛刃畔⒑偷V工冒(5)使用者的信息，當(dāng)接收到這種信 息，通過線路狀態(tài)檢測(cè)電路(304)檢測(cè)上一級(jí)通信基站(3)是否有線通信正常，當(dāng)正常時(shí)， 通過有線方式與下一級(jí)進(jìn)行通信，當(dāng)不正常時(shí)以無線方式進(jìn)行通信。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于煤礦安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的通信基站設(shè)計(jì)方法，其特征是所 述的使通信基站(3)之間進(jìn)行有線和無線連接，當(dāng)單片機(jī)(302)通過充電電路(305)檢測(cè)到 電池(303)電量不足時(shí)，很快要對(duì)電池(303)進(jìn)行充電，以保證其電力充足；而當(dāng)發(fā)生礦難 事故發(fā)生后，通迅和電力有問題時(shí)，通過無線以接力的方式向上傳送信息。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于煤礦安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的通信基站設(shè)計(jì)方法，其特征是所 述的通信基站(3)之間通信時(shí)，首先以有線方式進(jìn)行握手，當(dāng)有線方式進(jìn)行握手不正常時(shí)， 采用無線通信方式握手通信。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于煤礦安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的通信基站設(shè)計(jì)方法，其特征是所 述的通信基站(3)之間的距離應(yīng)在20-50米之間。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于煤礦安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的通信基站設(shè)計(jì)方法，其特征是通信基站在礦井沿線間隔分布，通信基站向控制中心發(fā)送瓦斯?jié)舛瘸瑯?biāo)值送信息時(shí)，同時(shí)將礦工冒的編號(hào)、通信基站的位置發(fā)送到控制中心；通信基站與通信基站之間通過有線和無線進(jìn)行電連接，終端通信基站通過井口基站與控制中心通過有線和無線進(jìn)行電連接。它提供了一種礦工能對(duì)第一時(shí)間瓦斯超標(biāo)情況做出快速行動(dòng)，礦難發(fā)生后，能及時(shí)了解礦工人員分布的用于煤礦安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的通信基站設(shè)計(jì)方法。
文檔編號(hào)E21F7/00GK102042035SQ20101056790
公開日2011年5月4日 申請(qǐng)日期2010年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月1日
發(fā)明者劉珉愷 申請(qǐng)人:西安信唯信息科技有限公司