具備語音通話和報警功能的礦用礦端數據監控裝置、系統的製作方法
2023-07-17 15:20:16
具備語音通話和報警功能的礦用礦端數據監控裝置、系統的製作方法
【專利摘要】本發明提供一種具備語音通話和報警功能的礦用礦端數據監控裝置、系統，該監控裝置包括：井下數據通信模塊，用於通過井下分站數據總線截取煤礦單井監控系統的數據，並將所接收的數據發送給解析模塊；解析模塊，用於對所述井下數據通信模塊所截取的數據進行解析，並將解析過後的數據發送至數據處理模塊；數據處理模塊，用於處理解析模塊和網絡模塊所發送的數據，進行實時的數據收發及上傳和網絡掉線後數據的保存及還原；網絡模塊，用於將數據處理模塊發送的數據上傳至遠程綜合監控平臺和接收遠程綜合監控平臺的數據並發送給數據處理模塊。本發明可以直接對井下分站的數據進行實時解析並上傳，大大提高了整個系統的穩定性。
【專利說明】具備語音通話和報警功能的礦用礦端數據監控裝置、系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及安全監控系統領域，尤其是涉及一種具備語音通話和報警功能的礦用礦端數據監控裝置、系統。
【背景技術】
[0002]我國煤炭資源豐富，但開採條件複雜，自然災害嚴重，47%的礦井屬於高瓦斯或瓦斯突出礦井。在當前煤炭市場需求旺盛的推動下，部分煤礦存在突擊生產或盲目超產現象，造成近幾年礦井安全事故發生率居高不下。為保障煤礦的安全生產，除進一步加強煤礦安全管理意識外，關鍵是建立煤礦安全監測監控系統，形成煤礦井上、井下可靠的安全預警機制和管理決策信息通道。
[0003]現有的煤礦安全監控系統分為兩大部分:煤礦安全遠程監控綜合管理系統和煤礦瓦斯單井監控系統，其中，煤礦安全遠程監控綜合管理系統由四個部分組成:監控平臺網頁、平臺數據分析軟體、平臺數據接收軟體和礦端數據上傳軟體；煤礦瓦斯單井監控系統由四個部分組成:井下傳感器、井下分站、單井系統監控軟體和井下數據生成軟體。礦端數據上傳軟體通過讀取井下數據生成軟體生成的文檔來實現煤礦數據的實時上傳，而由於井下數據生成軟體的不穩定導致了整個基礎系統運行的不穩定，並且現有系統不具備實時語音通話和語音報警功能，因此需要構造一種硬體裝置來代替該井下數據生成軟體，直接對井下分站的數據進行實時解析並上傳。
【發明內容】
[0004]本發明要解決的技術問題在於:目前煤礦安全監控系統中，礦端數據上傳軟體通過讀取井下數據生成軟體生成的文檔來實現煤礦數據的實時上傳，而由於井下數據生成軟體的不穩定導致了整個基礎系統運行的不穩定，並且原有系統不具備語音通話、語音報警功能。本發明構造了一種硬體裝置來代替該井下數據生成軟體，直接對井下分站的數據進行實時解析並上傳，可以確保實時數據上傳的穩定性。同時本發明具備了實時的語音對講功能，遠程綜合監控平臺人員可以和現場人員實時對講，方便溝通和調度。本發明還提供了語音報警功能，當監測到井下傳感器數據異常，本監控裝置會自動發出語音警報，通知相關人員。
[0005]本發明的發明目的通過以下技術方案來實現:
一種具備語音通話和報警功能的礦用礦端數據監控裝置，其特徵在於，該監控裝置包括:井下數據通信模塊，用於通過井下分站數據總線截取煤礦單井監控系統的數據，並將所接收的數據發送給解析模塊；解析模塊，用於對所述井下數據通信模塊所截取的數據進行解析，並將解析過後的數據發送至數據處理模塊；數據處理模塊，用於處理解析模塊和網絡模塊所發送的數據，進行實時的數據收發及上傳和網絡掉線後數據的保存及還原；網絡模塊，用於將數據處理模塊發送的數據上傳至遠程綜合監控平臺和接收遠程綜合監控平臺的數據並發送給數據處理模塊。[0006]優選的，該裝置還包括音頻模塊，用於將接收到的語音信號進行模數轉換並發送給數據處理模塊，同時對數據處理模塊發送來的數據進行數模轉換並發送給音頻輸出接□。
[0007]優選的，該裝置還包括USB模塊，用於讀寫外接USB存儲設備。
[0008]優選的，該裝置還包括指示燈模塊，用於狀態指示和發生故障時的指示燈報警提
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[0009]優選的，該裝置還包括SD卡模塊，用於讀寫SD卡數據，進行數據處理模塊中軟體的更新升級。
[0010]優選的，該裝置還包括看門狗模塊，用於監控系統的狀態，防止系統進入死循環。
[0011]優選的，所述的音頻模塊包括:濾波器，用於對接收到的語音信號進行濾波並發送給模數轉換器；模數轉換器，用於接收濾波後的信號並將其轉換成數位訊號，然後將該數位訊號發送給數據處理模塊，然後數據處理模塊將該數位訊號通過網絡模塊發送至監控平臺；數模轉換器，用於將數據處理模塊通過網絡模塊接收到的監控平臺發送的數據轉換成模擬信號，然後發送給放大器；放大器，用於將數模轉換器發送的模擬信號放大並發送至音頻輸出接口。
[0012]一種包含權利要求1所述裝置的系統，其特徵在於，該系統包括遠程綜合監控平臺、交換機、單井系統主機、多個井下分站和權利要求1所述監控裝置，所述的遠程綜合監控平臺通過交換機與單井系統主機連接，所述的單井系統主機通過井下分站數據總線與多個井下分站連接通信，權利要求1所述監控裝置一端直接與井下分站數據總線連接，另一端與交換機連接，監控裝置截取井下分站數據總線上的數據並上傳給遠程綜合監控平臺。
[0013]與現有技術相比，本發明的有益效果..本發明的監控裝置可用於代替煤礦瓦斯單井監控系統的井下數據生成軟體所提供的功能，可以對煤礦瓦斯單井監控系統數據進行截取，並為煤礦安全遠程監控綜合平臺提供數據上傳，其數據主要是對安全監督手段提供有益補充，不影響原有數據生成軟體的工作，解決了由於井下數據生成軟體的不穩定導致了整個煤礦安全遠程監控綜合管理系統運行的不穩定的問題；並在此基礎上增加了實時語音對講功能，使平臺人員可與現場人員直接交流並進行調度；另外還增加了語音報警功能，可以及時發出故障警報。
[0014]【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1是本發明的具備語音通話和報警功能的礦用礦端數據監控裝置在整個煤礦安全監控系統中的接入方式示意圖；
圖2是本發明的具備語音通話和報警功能的礦用礦端數據監控裝置的結構示意圖；
圖3是本發明的具備語音通話和報警功能的礦用礦端數據監控裝置中視頻模塊的原理框圖；
圖4是本發明的具備語音通話和報警功能的礦用礦端數據監控裝置工作流程示意圖；圖5是本發明的具備語音通話和報警功能的礦用礦端數據監控裝置的數據處理單元的工作流程流程圖。
[0016]【具體實施方式】
[0017]下面結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細說明。
[0018]實施例
本發明的具備語音通話和報警功能的礦用礦端數據監控裝置在整個煤礦安全監控系統中的接入方式示意圖如圖1所示，其核心思想在於，由於現有單井系統主機中的井下數據生成軟體的不穩定導致了整個煤礦安全遠程監控綜合管理系統運行的不穩定，使系統起不到原定的安全監控管理功能，本發明繞過單井系統主機及井下數據生成軟體，直接從單井系統的井下分站數據總線上對單井系統井下分站總線的數據進行截取，並為煤礦安全遠程監控綜合管理系統提供數據上傳，同時不會影響到原有單井系統井下數據生成軟體的工作；增加了實時語音對講功能，使平臺人員可與現場人員直接交流並進行調度；增加了語音報警功能，可以及時發出故障警報。具體的，本發明系統包括遠程綜合監控平臺、交換機、單井系統主機、多個井下分站和監控裝置。遠程綜合監控平臺通過交換機與單井系統主機連接，單井系統主機通過井下分站數據總線與多個井下分站連接通信(如圖分站1、2…N)，各分站下設若干傳感器1、2..N。監控裝置一端直接與井下分站數據總線連接，另一端與交換機連接，監控裝置截取井下分站數據總線上的數據並上傳給遠程綜合監控平臺。
[0019]本發明所述具備語音通話和報警功能的礦用礦端數據監控裝置具體結構如圖2所示，圖中示出了基本模塊:井下數據通信模塊、解析模塊、數據處理模塊、網絡模塊，其他輔助模塊:USB模塊、音頻模塊、S D卡模塊和指示燈模塊。從圖中可以看出，井下數據通信模塊截取單井系統的井下分站數據總線數據後發送給解析模塊進行解析，解析模塊將解析後的數據發送至數據處理模塊，數據處理模塊對從解析模塊接收到的數據進行處理，進而控制網絡模塊進行數據上傳或控制USB模塊進行數據存儲、控制語音模塊進行語音的接收和播放、控制指示燈模塊進行狀態指示和故障報警指示。
[0020]具體說明如下:具體包括:井下數據通信模塊、解析模塊、數據處理模塊、網絡模塊、USB模塊、音頻模塊、指示燈模塊和SD卡模塊，其中，
井下數據通信模塊用於通過井下分站數據總線截取煤礦單井監控系統的數據，並將所接收的數據發送給解析模塊；
解析模塊用於對所述井下數據通信模塊所截取的數據進行解析，並將解析過後的數據發送至數據處理模塊；
數據處理模塊用於處理解析模塊和網絡模塊所發送的數據，進行實時的數據收發及上傳和網絡掉線後數據的保存及還原，並負責監控裝置的系統配置、系統自檢、各模塊控制和故障報警功能；
網絡模塊用於數據處理模塊與遠程監控平臺的通信，即將數據處理模塊發送的數據上傳至程監控平臺和接收遠程監控平臺的數據並發送給數據處理模塊；
音頻模塊提供了音頻輸入接口和音頻輸出接口，用於實時語音通話和發生故障時的語音報警，即將音頻輸入接口接收的語音信號(由麥克風產生)進行模數轉換並發送給數據處理模塊，同時接收數據處理模塊的數據進行數模轉換並發送給音頻輸出接口，該音頻輸出接口直接接揚聲器；
USB模塊用於讀寫外接USB存儲設備，從而實現數據的儲存和還原； 指示燈模塊用於狀態指示和發生故障時的指示燈報警提示；
SD卡模塊提供了 SD卡接口，用於讀寫SD卡數據，進行數據處理模塊FLASH中軟體的更新升級。
[0021]本發明還包括看門狗模塊、Flash存儲模塊、內存模塊和電源管理晶片，看門狗模塊用於監控系統的狀態，防止系統進入死循環，Flash存儲模塊用於儲存實現所述功能所需要的應用程式，內存模塊用於運行所述應用程式，電源管理晶片用於其他各模塊的供電管理。
[0022]圖3給出了煤礦用數據監控裝置的音頻模塊工作原理框圖，從圖中可以看出，所述音頻模塊具體包括濾波器、模數轉換器、數模轉換器、放大器。其中濾波器用於對接收到的音頻接口輸入的信號進行濾波並發送給模數轉換器；模數轉換器用於接收濾波後的信號並將其轉換成數位訊號，然後將該數位訊號發送給數據處理模塊，數據處理模塊可將該數位訊號處理後通過網絡模塊發送至遠程綜合監控平臺；同時，數據處理模塊通過網絡模塊接收遠程綜合監控平臺發送的數據，並將其中的音頻數據進行處理，然後發送給所述數模轉換器，數模轉換器將其轉換成模擬信號，然後發送給放大器；放大器用於將數模轉換器發送的模擬信號放大並發送至音頻播放接口，這樣就實現了音頻對講通話。當系統發生故障時，數據處理模塊直接向模數轉換器發送報警信號，數模轉換器將其轉換成模擬信號，然後發送給放大器，放大器再將數模轉換器發送的模擬信號放大並發送至音頻播放接口，這樣就可以通過外接音響實現語音報警。
[0023]圖4給出了具備語音通話和報警功能的礦用礦端數據監控裝置工作流程示意圖，從圖中可以看出，系統首先初始化工作環境:軟體環境定時監控功能、網絡連接定時監控功能、配置文件傳輸服務，然後進行啟動配置:啟動串口通信模塊、啟動程序運行控制模塊、啟動網絡通信模塊、啟動網絡監測模塊，對監測到的數據進行解析，再打包上傳到遠程監控平臺。
[0024]圖5給出了具備語音通話和報警功能的礦用礦端數據監控裝置的數據處理單元的工作流程流程圖，從圖中可以看出處理板首先初始化工作環境:包括軟體環境和各硬體模塊，然後進行啟動配置，啟動網絡監測，啟動功能模塊監測，將接收到得數據存儲到Flash晶片，在內存中對數據進行加工打包，然後控制網絡模塊進行數據發送，同時數據晶片一直對看門口發送餵狗信號，當餵狗中斷時，系統自動重啟，並發送故障警報。
[0025]以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，應當指出的是，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種具備語音通話和報警功能的礦用礦端數據監控裝置，其特徵在於，該監控裝置包括: 井下數據通信模塊，用於通過井下分站數據總線截取煤礦單井監控系統的數據，並將所接收的數據發送給解析模塊； 解析模塊，用於對所述井下數據通信模塊所截取的數據進行解析，並將解析過後的數據發送至數據處理模塊； 數據處理模塊，用於處理解析模塊和網絡模塊所發送的數據，進行實時的數據收發及上傳和網絡掉線後數據的保存及還原； 網絡模塊，用於將數據處理模塊發送的數據上傳至遠程綜合監控平臺和接收遠程綜合監控平臺的數據並發送給數據處理模塊。
2.根據權利要求1所述的一種具備語音通話和報警功能的礦用礦端數據監控裝置，其特徵在於，該裝置還包括音頻模塊，用於將接收到的語音信號進行模數轉換並發送給數據處理模塊，同時對數據處理模塊發送來的數據進行數模轉換並發送給音頻輸出接口。
3.根據權利要求1所述的一種具備語音通話和報警功能的礦用礦端數據監控裝置，其特徵在於，該裝置還包括USB模塊，用於讀寫外接USB存儲設備。
4.根據權利要求1所述的一種具備語音通話和報警功能的礦用礦端數據監控裝置，其特徵在於，該裝置還包括指示燈模塊，用於狀態指示和發生故障時的指示燈報警提示。
5.根據權利要求1所述的一種具備語音通話和報警功能的礦用礦端數據監控裝置，其特徵在於，該裝置還包括SD卡模塊，用於讀寫SD卡數據，進行數據處理模塊中軟體的更新升級。
6.根據權利要求1所述的一種具備語音通話和報警功能的礦用礦端數據監控裝置，其特徵在於，該裝置還包括看門狗模塊，用於監控系統的狀態，防止系統進入死循環。
7.根據權利要求2所述的一種具備語音通話和報警功能的礦用礦端數據監控裝置，其特徵在於，所述的音頻模塊包括: 濾波器，用於對接收到的語音信號進行濾波並發送給模數轉換器； 模數轉換器，用於接收濾波後的信號並將其轉換成數位訊號，然後將該數位訊號發送給數據處理模塊，然後數據處理模塊將該數位訊號通過網絡模塊發送至監控平臺； 數模轉換器，用於將數據處理模塊通過網絡模塊接收到的監控平臺發送的數據轉換成模擬信號，然後發送給放大器； 放大器，用於將數模轉換器發送的模擬信號放大並發送至音頻輸出接口。
8.一種包含權利要求1所述裝置的系統，其特徵在於，該系統包括遠程綜合監控平臺、交換機、單井系統主機、多個井下分站和權利要求1所述監控裝置，所述的遠程綜合監控平臺通過交換機與單井系統主機連接，所述的單井系統主機通過井下分站數據總線與多個井下分站連接通信，權利要求1所述監控裝置一端直接與井下分站數據總線連接，另一端與交換機連接，監控裝置截取井下分站數據總線上的數據並上傳給遠程綜合監控平臺。
【文檔編號】E21F17/18GK103498700SQ201310459871
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年9月30日 優先權日:2013年9月30日
【發明者】柳春青, 況長虹, 邢保振, 孫貴濤 申請人:四川九洲電器集團有限責任公司