一種礦井安全預警及救援系統的製作方法

2023-08-01 10:16:11 2

專利名稱：一種礦井安全預警及救援系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及無線通信領域，尤其涉及一種用於礦井安全預警與救援信息的礦井安全預警及救援系統。
背景技術：
隨著礦井開採深度的增加和井下巷道的不斷延伸，各種災害的威脅程度都在增力口，災害治理的難度在加大。表現在瓦斯湧出量越來越大，礦山壓力增大，災害治理更加複雜等。我國煤炭產量佔全球35%，事故死亡人數卻達全球80%。每採集100萬噸煤的礦工死亡率，約是美國的100倍、南非的30倍，居全球之冠。2001年至2004年，平均每7. 4日發生一起逾十人死亡的礦山事故。2004年，死亡6027人，平均每日約16名礦工喪失生命。這勢必在國際上極大地影響我國的形象。 目前裝備於礦井中的安全生產監測監控系統很多，一般的做法是通過在井下主要地段設置不同類型的傳感器採集數據，及時將井下安全數據信息實時傳送向地面管理系統，如地面監控主機，可以比較準確地掌握井下現場的基本情況。不足之處是當井下出現緊急情況時，系統並不具備在第一時間向井下帶班作業人員及時發送緊急應對命令，通知井下帶班作業領導迅速組織作業人員執行緊急應對措施或進行疏散撤離的功能。目前也沒有能在正常生產作業中進行調度指揮的系統。

實用新型內容本實用新型目的在於克服現有技術中的不足，提供一種日常可作調度指揮，井下出現緊急情況時及時通知預警，並發送緊急應對指令或指揮疏散撤離指令的礦井安全預警及救援系統。為實現上述目的，所述礦井安全預警及救援系統，包括主控制計算機，其特點是，所述礦井安全預警及救援系統還包括至少一個無線信息接收機、調製器、至少一個功率放大器和與所述功率放大器數目相同的天線；所述主控制計算機經調製器與功率放大器通訊連接；其中，所述調製器用於與主控制計算機進行雙向通訊，互傳數據，並將主控制計算機傳送過來的數據信息進行編碼，調製為超長波信號後輸出到功率放大器，然後經天線發射到所述無線信息接收機。優選的是，所述主控制計算機對需要經過調製器調製、功率放大器放大最終經天線發射出去的數據採用正交頻分復用技術進行編碼。優選的是，所述功率放大器為超低頻功率放大器。優選的是，所述功率放大器為線性功率放大器。優選的是，所述天線為設置在礦井地下坑道中的環形天線。優選的是，所述無線信息接收機為防爆接收機，其接收並顯示來自所述天線的信號，並根據設置發出提示信號。優選的是，所述礦井安全預警及救援系統還包括用於保護系統免受閃電和電湧動衝擊的天線防雷安全保護裝置。優選的是，所述無線信息接收機採用鋰電池供電，所述鋰電池通過膠封處理，固定安裝在無線信息接收機的殼體內。優選的是，所述無線信息接收機被設置為在接收到緊急信號時發出報警提示信號。優選的是，所述主控制計算機直接或通過網絡系統與礦井下信號採集控制裝置相連。本實用新型的有益效果在於，所述礦井安全預警及救援系統作為井下安全預警、應急救援及人員調度指揮的新型信息通信裝備，具有信息明確、安全及時、使用簡便的突出特點；裝備礦山後，能夠在地面指揮中心與井下礦工之間迅速建立起一種有效的人員調度 與緊急救援通信指揮手段，大力提升煤礦安全預警能力，促進井下生產效率和安全水平的提高；特別是在礦井發生危急情況時，通過信息發送，有效組織作業人員即時疏散撤離，更好地保護井下廣大作業礦工的生命安全，最大程度地減少和降低煤礦井下災害事故發生所造成的人員傷亡和損失。

圖I示出了本實用新型所述的礦井安全預警及救援系統的系統結構示意圖。
具體實施方式

以下結合附圖對本實用新型做進一步說明。所述礦井安全預警及救援系統的設計機理是，將超長波無線通信技術應用在煤礦井下，藉助超長波無線信號在井下巷道複雜環境下可繞射、穿透煤(巖)層的傳輸特性實現無線信號在井下巷道中的移動傳輸通信。圖I示出了本實用新型所述的礦井安全預警及救援系統的系統結構示意圖，如圖I所示，所述礦井安全預警及救援系統包括主控制計算機I、多個無線信息接收機5、與主控制計算機I順次相連的調製器2、至少一個功率放大器3、至少一個環形天線4，以及天線防雷安全保護裝置6。具體地，所述主控制計算機I內安裝有本系統的控制軟體，該控制軟體是一種智能化的、簡便有效的信息生成軟體包。除此之外，所述主控制計算機I還直接或通過網絡系統與礦井下信號採集控制裝置相連。井下信號採集控制裝置實時將各類數據(如氧氣、瓦斯、一氧化碳含量、風速、溫度、視頻數據、風機開停等)傳送至地面主控制計算機1，操作人員根據情況利用所述控制軟體編輯信息，如打開風機排氣、要求某人到某一位置、通知何地發生何故障等，發送到特定的無線信息接收機5。使用操作上採用基於WINDOWS系統的人性化友好界面設計，編輯控制信息的方法可以是由計算機鍵盤輸入有關信息，如被叫人的代碼、地址及有關信息內容，然後由控制軟體對上述信息採用正交頻分復用技術(COFDM)進行編碼後輸出到調製器2，調製器2將主控制計算機I傳送過來的數據信息進行編碼、調製後輸出到功率放大器3，功率放大器3輸出的超長波信號加載到數千米長的環形天線4上，通過天線4向外輻射信號形成以天線4為中心向外均勻輻射的超長波電磁場來覆蓋井下巷道的有效區域。無線信息接收機5由井下作業人員(如井下的各級帶班領導、瓦檢員、安監員等)隨身攜帶在井下使用。能夠實現對井下人員群呼(呼叫井下全體人員)、組呼(呼叫一個生產小組)、個人呼叫(呼叫單獨的個人)以及在危急情況下脫開計算機直接向井下人員直接發送緊急指令信息。例如上午9點，礦調度室接到瓦檢員緊急報告，井下某盤區瓦斯超標需撤離，調度臺立即向井下西部某的無線接收機發出四條信息(I)緊急提示信息西部某地瓦斯超限(2)發出撤離信息組織人員快速撤離(3)通知撤離路線走主巷道乘罐出井(4)發出慰問信息同志們辛苦了。由於數據在移動條件下進行無線傳輸時，特別是在較為惡劣的地理、電磁環境下進行無線傳輸時，要求通信信道具有較強的抗幹擾性和抗衰落、抗多徑的能力。普通的模擬和數字信道難以滿足上述要求。因此本系統採用編碼正交頻分復用技術(COFDM)對控制信號進行編碼。這種先進的編碼方法具有良好的抗多徑幹擾能力，可支持非視距傳輸(NLOS)，可以避免任何形式的錯誤信息被傳輸出去的可能，可以儘可能地確保在單向的信號條件下，無線信息接收機5可以對上述信息進行解碼。同時，本系統使用超低頻的無線信號發射裝置，使得傳輸信號能夠在井下巷道通過繞射和穿透煤巖層進行傳播，因此在井下不同地點都可接收信號，從而實現真正意義上的緊急信息無線移動傳輸信息通信。
·[0022]本系統採用專門根據實際情況研製的的調製器2，用於與主控制計算機I進行雙向通訊，互傳數據，保證數據的正確性，並將主控制計算機I送過來的數據信息進行POCSAG編碼，調製，然後輸出到超低頻功率放大器3，功率放大器3採用超低頻功率放大器，其主要作用是將弱小的信號放大到一個大的輸出功率，以驅動信號到環形天線4。超低頻功率放大器3採用線性功率放大器，保證對需要傳輸的信號進行無失真的放大，以確保持續工作，並可以保護功率放大器免受短路和過熱的危險。每臺功率放大器3能夠攜帶一套環形天線4，對於一般礦井而言，使用一臺功率放大器3和一套環型天線4就可以覆蓋整個礦井並進行工作，大一點的礦井可以採用多套功率放大器3和環形天線4配合使用。環形天線4的布置對整套系統是非常關鍵的。天線4的布置將決定信號的傳輸範圍，一般而言，一個布置在礦井核心範圍的環形天線4就可以相應的覆蓋一個一般的礦井。環形天線越大，信號能夠覆蓋的範圍就越大。為了達到要求的信號傳輸範圍，環形天線4需要根據不同礦井的基礎條件和結構進行設計。設計中要充分考慮井下盤區巷道走向深度、工作面作業長度、工作區域的最大範圍等。天線防雷安全保護裝置6負責保護系統免受閃電和電湧動衝擊，確保系統始終工作於安全監控保護狀態。這個裝置緊挨著環形天線4，這樣任何對環形天線4的衝擊都會被天線防雷安全保護裝置6分流和轉移，最大限度地減少可能對系統造成的損害。本系統所採用的無線信息接收機5是特別為礦工使用而專門設計的，可根據礦工使用習慣，用挎在腰間的皮帶隨身攜帶或用背帶背挎在身上使用。其採用鋰電池提供電源。鋰電池通過膠封處理，固定安裝在無線信息接收機5的殼體內，但不影響電池的正常充電方式。接收機還採用防爆設計，如在電路板塗上絕緣漆、全密閉的外殼等，已經通過上海採煤機械檢測中心防爆站的嚴格檢測，並己頒發防爆合格證，獲準下井使用。設計中充分考慮了井下特殊環境中的噪音、灰塵、照明度、電源幹擾等諸多因素。當收到一條有效信息時，無線信息接收機5的LCD指示燈會發光，信息在液晶顯示板(LCD)上被顯示，安裝在接收機上的蜂鳴器同時發出鳴叫(按動按鈕可以終止)，而沒有信息到來的時候，顯示板上將不間斷地顯示時間信息。當收到緊急信息時，接收機發光閃爍的頻率、蜂鳴器震動的頻率都將比平常的高很多，且報警持續時間增長，以作為報警提示信號。這樣不論礦工在井下所處位置的光線條件和噪聲程度如何，礦工都能夠得知信息的到來，並迅速作出反應。綜上所述，所述礦井安全預警及救援系統的特點是日常進行實時調度井下人員，指揮生產，提高井下的通信能力和工作效率。當井下突發緊急情況時能夠及時將地面緊急指揮信息及時發送給攜帶無線信息接收機5的井下人員，指揮井下帶班作業人員如何面對突發情況，正確指導作業人員暫時撤離作業地點、或進行瓦斯抽放通風、或等待作業地點恢復正常後再行生產等。在危急情況下可以直接發送緊急信息通知作業人員進行緊急的完全撤離當井下某個工作面或坑道發生瓦斯超標，塌方，透水等緊急情況時，地面可根據情況啟動調製器上的緊急按扭，發送緊急信息給井下所有人員，並可根據情況發送撤離路線等信息。由於無線信息接收機5由組織作業的帶班領導、安監員、瓦 檢員隨身攜帶，無論他們處在井下什麼位置，只要處於無線信號覆蓋範圍就可以正常接收信息。這必將在緊急時刻可以實現有序的安全作業指導，為礦工爭取更多的、非常寶貴的逃生、撤離時間。它的投入使用，將使我國煤礦礦井安全生產管理監控及通信調度指揮能力提高到一個新的高度和水平。綜上所述僅為本實用新型較佳的實施例，並非用來限定本實用新型的實施範圍。即凡依本實用新型申請專利範圍的內容所作的等效變化及修飾，皆應屬於本實用新型的技術範疇。
權利要求1.一種礦井安全預警及救援系統，包括主控制計算機，其特徵在於所述礦井安全預警及救援系統還包括至少一個無線信息接收機、調製器、至少一個功率放大器和與所述功率放大器數目相同的天線；所述主控制計算機經調製器與功率放大器通訊連接；其中，所述調製器用於與主控制計算機進行雙向通訊，互傳數據，並將主控制計算機傳送過來的數據信息進行編碼，調製為超長波信號後輸出到功率放大器，然後經天線發射到所述無線信息接收機。
2.根據權利要求I所述的礦井安全預警及救援系統，其特徵在於所述主控制計算機對需要經過調製器調製、功率放大器放大最終經天線發射出去的數據採用正交頻分復用技術進行編碼。
3.根據權利要求I或2所述的礦井安全預警及救援系統，其特徵在於所述功率放大器為超低頻功率放大器。
4.根據權利要求I或2所述的礦井安全預警及救援系統，其特徵在於所述功率放大器為線性功率放大器。
5.根據權利要求I或2所述的礦井安全預警及救援系統，其特徵在於所述天線為設置在礦井地下坑道中的環形天線。
6.根據權利要求I或2所述的礦井安全預警及救援系統，其特徵在於所述無線信息接收機為防爆接收機，其接收並顯示來自所述天線的信號，並根據設置發出提示信號。
7.根據權利要求I或2所述的礦井安全預警及救援系統，其特徵在於所述礦井安全預警及救援系統還包括用於保護系統免受閃電和電湧動衝擊的天線防雷安全保護裝置。
8.根據權利要求I或2所述的礦井安全預警及救援系統，其特徵在於所述無線信息接收機採用鋰電池供電，所述鋰電池通過膠封處理，固定安裝在無線信息接收機的殼體內。
9.根據權利要求I或2所述的礦井安全預警及救援系統，其特徵在於所述無線信息接收機被設置為在接收到緊急信號時發出報警提示信號。
10.根據權利要求I或2所述的礦井安全預警及救援系統，其特徵在於所述主控制計算機直接或通過網絡系統與礦井下信號採集控制裝置相連。
專利摘要本實用新型公開了一種礦井安全預警及救援系統，包括主控制計算機，還包括至少一個無線信息接收機、調製器、至少一個功率放大器和與功率放大器數目相同的天線；主控制計算機經調製器與功率放大器通訊連接；調製器用於與主控制計算機進行雙向通訊，互傳數據，並將主控制計算機傳送過來的數據信息進行編碼，調製為超長波信號後輸出到功率放大器，然後經天線發射到無線信息接收機。本系統具有信息明確、安全及時、使用簡便的突出特點。能夠在地面指揮中心與井下礦工之間迅速建立起一種有效的人員調度與緊急救援通信指揮手段，大力提升煤礦安全預警能力，促進井下生產效率和安全水平的提高。
文檔編號E21F11/00GK202707136SQ20122037048
公開日2013年1月30日 申請日期2012年7月30日 優先權日2012年7月30日
發明者高銘, 楊文義, 江俊蒴 申請人:深圳市明生通訊科技有限公司