一种多功能煤矿通防监测装置系统及方法与流程

本发明属于煤矿通防，涉及一种多功能煤矿通防监测装置系统及方法。

背景技术：

1、矿井通风系统是矿井的“血液循环系统”，是保障矿井安全生产的基石。一个稳定可靠的通风系统，是保障矿井通风安全，避免火灾、瓦斯爆炸事故发生和防止事故扩大的重要保证。通风系统出现故障往往导致风流紊乱、风流短路、用风地点风量不足等安全隐患，严重时甚至导致矿井灾害的发生。尤其在发生瓦斯爆炸、煤尘爆炸、火灾、煤(岩)与瓦斯突出等灾害时，通风系统遭到破坏，快速恢复矿井正常通风是遏制事故扩大和应急响应的关键所在。长期以来，如何保障通风可靠、监控有效、管理到位是矿井通风工作面临的重大难题。

2、多年来，科技工作者对煤矿通风系统的监控建设开展了广泛的研究。现阶段的通风系统的监控系统一般存在统建设不完善，相关一通三防系统集成度不高的问题，并且生产过度依赖人工，监控不及时、不精确，使得通风系统出现故障，严重影响了煤矿正常运行。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种多功能煤矿通防监测装置系统及方法，建立gis场景的多功能远程通防监测控制，实现了通风参数的精确感知、通风装置的远程控制、煤矿风流的按需调控。

2、为达此目的，本发明采用以下技术方案：

3、第一方面，本发明提供了一种多功能煤矿通防监测装置系统，包括若干个井下巷道，所述井下巷道内设置有通风装置与动力装置，还包括：通风状态识别单元、gis服务单元与终端主控平台，所述终端主控平台分别通讯连接所述通风状态识别单元与gis服务单元；所述的通风状态识别单元用于获取井下巷道的环境数据、通风装置的第一运行数据和与动力装置的第二运行数据；所述终端主控平台用于分析处理环境数据、第一运行数据与第二运行数据，以对通防网络、通风装置与动力装置进行故障诊断与自动调控；所述gis服务单元用于针对环境数据、第一运行数据、第二运行数据、井下巷道、通风装置、动力装置的位置构建二维模型与三维模型。

4、本发明基于井下通风技术与装置，进行通风参数的动态实时采集、存储、分析计算，建立gis场景的多功能远程通防监测控制，实现了通风参数的精确感知、通风装置的远程故障诊断与控制、实现对井下风量、风流方向可调可控，提升煤矿通风系统的安全性。

5、作为本发明一个优选技术方案，所述终端主控平台包括通风网络解算单元、通风网络管理单元、通防故障诊断单元与通风调控单元；所述的通风网络解算单元用于对环境数据进行实时通风网络解算；所述的通风网络管理单元用于根据通风网络参数的改变，对需风量进行超前预测；所述的通防故障诊断单元用于根据环境数据与第二运行数据，对通防故障进行诊断与定位；所述的通风调控单元分别通讯连接所述的通风网络管理单元与通风装置，用于根据环境数据、第一运行数据与需风量，对通风装置进行自动调控。

6、作为本发明一个优选技术方案，所述的通风状态识别单元包括第一获取模块与第二获取模块；所述第一获取模块用于获取各井下巷道的风速、风压、粉尘浓度风量、风压、粉尘浓度与瓦斯浓度数据；所述第二获取模块用于获取通风装置的第一运行参数与动力装置的第二运行参数。

7、作为本发明一个优选技术方案，所述通风状态识别单元还包括位于井下的若干个监测分站，所述监测分站通讯连接所述第一获取模块与第二获取模块，所述监测分站还通过环网交换装置通讯连接所述终端主控平台。

8、作为本发明一个优选技术方案，所述第一获取模块包括若干个超声波风速传感组件、若干个风压传感组件、若干个粉尘传感组件与温湿度检测组件。

9、具体的，本发明中所述通风装置包括但不限于风门、风窗、主通风装置、局部通风装置、回风巷防爆井盖等等。所述动力装置为分布在井下巷道内的各种风机装置。

10、所述第二获取模块包括若干个装置在线检测组件与若干个风机检测组件。所述装置在线检测组件由若干个第一传感器组成，分别用于获取通风装置的第一运行数据，包括但不限于通风量、开启与关闭、开度与温度等等。所述风机检测组件由若干个第二传感器组成，分别用于获取动力装置的第二运行数据，包括但不限于运行功率、电压、电流、振动、声音与温度等等。

11、优选地，所述超声波风速传感组件包括第一换能器与第二换能器，所述第一换能器与第二换能器分别位于巷道两侧；当所述第一换能器进行发射动作，所述第二换能器进行接收动作时，用于获取顺风飞行时间；当所述第二换能器进行发射动作，所述第一换能器进行接收动作时，用于获取逆风飞行时间。

12、作为本发明一个优选技术方案，所述的通风网络解算单元包括实时解算模块、自动识别模块、通风故障诊断模块与通风在线预警模块，所述自动识别模块分别通讯连接所述实时解算模块、通风故障诊断模块与通风在线预警模块。

13、所述实时解算模块还通讯连接所述通风状态识别单元，用于基于环境数据进行通风网络解算，所述自动识别模块用于识别通风状态，所述通风故障诊断模块用于诊断通风网络故障，所述通风在线预警模块用于根据通风状态发出预警警报。

14、作为本发明一个优选技术方案，所述的通风网络管理单元包括存储模块、对比模块与分析计算模块，所述对比模块分别电连接所述存储模块与分析计算模块，所述对比模块还通讯连接所述通风状态识别单元。

15、所述存储模块用于储存前一时刻的环境数据，所述对比模块用于比较前一时刻的环境数据与获取的当前环境数据，所述分析计算模块根据所述对比模块的比较结果计算需风量。

16、作为本发明一个优选技术方案，所述通防故障诊断单元包括第一故障诊断模块、第二故障诊断模块与第三故障诊断模块，所述第一故障诊断模块通讯连接所述通风状态识别单元，用于对通风网络进行在线监测与故障分析，所述第二故障诊断模块通讯连接所述动力装置，用于对通风动力进行在线监测与故障分析，所述第三故障诊断模块通讯连接所述通风装置，用于对通风装置的运行状态进行在线监测与故障分析。

17、优选地，所述通防故障诊断单元还包括故障预警模块，所述故障预警模块分别通讯连接所述第一故障诊断模块、第二故障诊断模块与第三故障诊断模块，用于发出故障警报。

18、作为本发明一个优选技术方案，所述的终端主控平台还包括可视化界面，所述可视化界面分别通讯连接所述通风状态识别单元与gis服务单元，所述可视化界面用于分别展示二维模型与三维模型。

19、优选地，所述井下巷道内还设置有若干个图像采集装置，所述图像采集装置用于获取井下巷道的图像信息，所述图像采集装置还通讯连接所述可视化界面。

20、本发明的终端主控平台作为运维人员在煤矿井下进行操作与监控的终端，可在整个巡检区域内建立完整的通信网络，实现双向数据交互。

21、需要说明的是，本发明中各模块是通过本领域常规的连接线路、通讯设备、处理器、控制器或软件设计的逻辑连接实现对应功能，本发明不对各模块的连接方式、具体结构与型号做进一步限定，只要能够实现相关功能即可。

22、第二方面，本发明提供了一种多功能煤矿通防监测方法，所述的多功能煤矿通防监测方法采用第一方面所述的多功能煤矿通防监测装置系统对井下巷道进行通防监测，所述通防监测方法包括：

23、获取井下巷道的环境数据、通风装置的第一运行数据与动力装置的第二运行数据；

24、对环境数据进行实时解算，以识别井下巷道的通风状态，并预测需风量；

25、基于环境数据、第一运行数据、第二运行数据与需风量，对通风装置与动力装置进行故障分析与自动调控。

26、所述系统是指设备系统、装置系统或生产装置。

27、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

28、本发明提供的一种多功能煤矿通防监测装置系统及方法，基于井下通风技术与装置，进行通风参数的动态实时采集、存储、分析计算，建立gis场景的多功能远程通防监测控制，实现了通风参数的精确感知、通风装置的远程故障诊断与控制、实现对井下风量、风流方向可调可控，可以高效、实时、准确地进行通防设施安全监测与控制，提前发现安全隐患，避免煤矿安全事故的发生，保障井下工作人员的生命安全。