矿井瓦斯抽采系统综合管理可视化平台技术方案

本发明专利技术属于煤矿安全技术领域，公开了一种矿井瓦斯抽采系统综合管理可视化平台，包括传感器模块、瓦斯抽采监控模块、矿井背景资料收集模块、串口服务器、监控采集服务器、以太网通信模块、数据服务器、人机交互模块和综合可视化平台；传感器模块与串口服务器通信连接，瓦斯抽采监控模块与监控采集服务器通信连接，矿井背景资料收集模块、监控采集服务器和串口服务器均与数据服务器通过以太网通信模块连接，数据服务器与人机交互模块通信连接，人机交互模块与综合可视化平台通信连接。本发明专利技术实现了瓦斯抽采的综合管理和可视化，提高了瓦斯抽采效率，减少了事故的发生。本发明专利技术适用于瓦斯抽采的综合可视化管理。采的综合可视化管理。采的综合可视化管理。

【技术实现步骤摘要】
矿井瓦斯抽采系统综合管理可视化平台


[0001]本专利技术属于煤矿安全
，涉及瓦斯抽采系统的管理，具体地说是一种矿井瓦斯抽采系统综合管理可视化平台。

技术介绍

[0002]我国煤炭资源丰富，分布范围广，在能源消费中占据主导地位。随着煤炭开采向纵深发展，煤层赋存条件愈发复杂，瓦斯安全问题愈加重要。矿井瓦斯抽采的过程中，“钻孔
‑
管路
‑
泵站”全体系瓦斯抽采基本参数过多依赖巡检人员的抽检和手工记录，不能实时反映钻孔及系统的抽采效果，难以体现抽采系统工作状态；施工过程中，施工人员的主观偏差，瓦斯抽采施工细节信息统计不够全面，缺乏全程跟踪式监督，不能科学地统计钻孔抽采进尺等问题；在管理过程中，图纸设计、施工监督、效果验证、参数统计、数据更新等方面仍有不足，矿井瓦斯抽采信息还处于简单记录归档的阶段，不能做到系统化管理，阻碍瓦斯抽采参数的实时更新及信息共享。因此，迫切需求革新式的瓦斯抽采系统高效监测手段和一体化管理方法，实现数据实时化、计量精准化、钻进视频化、管理标准化、系统可视化，促进矿井安全生产水平建设。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的，是要提供一种矿井瓦斯抽采系统综合管理可视化平台，以实现瓦斯抽采的综合管理和可视化。
[0004]本专利技术为实现上述目的，所采用的技术方法如下：一种矿井瓦斯抽采系统综合管理可视化平台，包括传感器模块、瓦斯抽采监控模块、矿井背景资料收集模块、串口服务器、监控采集服务器、以太网通信模块、数据服务器、人机交互模块和综合可视化平台；人机交互模块包括矿井瓦斯抽采系统人机交互单元、工作面瓦斯抽采钻孔监测管理人机交互单元、瓦斯抽采实时监控人机交互单元、采动覆岩裂隙演化及瓦斯运移人机交互单元、矿井瓦斯监测预警人机交互单元、矿井瓦斯抽采设备及数据管理人机交互单元；综合可视化平台包括矿井瓦斯抽采系统可视化单元、工作面瓦斯抽采钻孔监测管理可视化单元、瓦斯抽采实时监控可视化单元、采动覆岩裂隙演化及瓦斯运移可视化单元、矿井瓦斯监测预警可视化单元、矿井瓦斯抽采设备及数据管理可视化单元；传感器模块与串口服务器通信连接，瓦斯抽采监控模块与监控采集服务器通信连接，矿井背景资料收集模块、串口服务器和监控采集服务器均与数据服务器通过以太网通信模块连接，数据服务器与人机交互模块通信连接，人机交互模块与综合可视化平台通信连接。
[0005]作为限定：传感器模块与串口服务器通过RS232总线、RS485总线、CAN总线和I2C总线中的一种总线连接，传感器模块包括分别安装在抽采钻孔、抽采管路和抽采泵站的气体浓度传感器、气体压力传感器、气体温度传感器和气体流量传感器，分别安装在回风巷、集
中巷、工作面上隅角和采煤工作面的气体浓度传感器、温度传感器和风速传感器，以及安装在瓦斯抽采设备上的温度传感器。
[0006]作为另一种限定：瓦斯抽采监控模块包括分别安装在钻机、采煤工作面上隅角、抽采泵站和抽采管路上的摄像头。
[0007]作为进一步限定：以太网通信模块与数据服务器之间基于TCP/IP协议通信连接，人机交互模块通过ActiveX控件与数据服务器通信连接。
[0008]作为再进一步限定：数据服务器中储存有瓦斯规范，并内置有用于判定瓦斯是否超限的判定单元，若瓦斯抽采的数据超限，则发送报警信号至人机交互模块，人机交互模块则将报警信号呈现至综合可视化平台。
[0009]作为更进一步限定：矿井瓦斯抽采系统人机交互单元、工作面瓦斯抽采钻孔监测管理人机交互单元、瓦斯抽采实时监控人机交互单元、采动覆岩裂隙演化及瓦斯运移人机交互单元、矿井瓦斯监测预警人机交互单元、矿井瓦斯抽采设备及数据管理人机交互单元中均设有信息调取子单元、信息查询子单元、信息编辑子单元、信息更新子单元和信息存储子单元。
[0010]作为最后一种限定：矿井瓦斯抽采系统人机交互单元中的信息调取子单元用于调取数据服务器中存储的传感器模块采集的瓦斯抽采基础参数和矿井背景资料收集模块所收集的瓦斯抽采钻孔布孔基础参数、矿井通风系统图、矿井瓦斯抽采系统图、采掘工程平面图、煤矿综合柱状图、矿井顶板或底板等高线图、矿井瓦斯地质参数、工作面开采参数，瓦斯抽采基础参数包括瓦斯浓度、瓦斯压力、瓦斯流量和瓦斯温度，瓦斯抽采钻孔布孔基础参数包括钻孔设计高度、钻孔孔径、钻孔偏角、钻孔仰角、钻孔长度和钻孔封孔长度，矿井瓦斯地质参数包括煤层原始瓦斯含量、煤层原始瓦斯压力、煤的坚固性系数、煤的瓦斯放散初速度、开采深度、煤层围岩性质及厚度、煤层埋深、钻屑瓦斯解吸指标、钻屑瓦斯解吸指标2、瓦斯储量、煤质工业分析指标、煤的瓦斯吸附常数、煤的瓦斯吸附常数；矿井瓦斯抽采系统人机交互单元中的信息编辑子单元根据调取的瓦斯抽采基础参数、瓦斯抽采钻孔布孔基础参数、矿井瓦斯抽采系统图、矿井顶板或底板等高线图进行数据融合，建立三维矢量化模型，结合数据服务器中带经纬坐标的气体浓度、气体流量和气体压力的数据，生成矿井瓦斯抽采系统瓦斯浓度可视化矢量图、瓦斯流量可视化矢量图、瓦斯压力可视化矢量图，根据用户指定位置，查询数据服务器中对应位置的瓦斯浓度、瓦斯流量、瓦斯压力，并上传至矿井瓦斯抽采系统可视化单元中；矿井瓦斯抽采系统人机交互单元中的信息存储子单元存储有数据判别模型和公式，用于对矿井瓦斯抽采系统管道内的瓦斯浓度进行颜色分级，用户能够将所需的信息和传感器模块的历史数据进行存储；矿井瓦斯抽采系统人机交互单元中的信息更新子单元更新数据服务器中传感器模块采集的瓦斯抽采基础参数和矿井背景资料收集模块所收集的瓦斯抽采钻孔布孔基础参数；工作面瓦斯抽采钻孔监测管理人机交互单元中的信息调取子单元用于调取数据服务器中存储的传感器模块采集的瓦斯抽采基础参数和矿井背景资料收集模块所收集的瓦斯抽采钻孔布孔基础参数、矿井瓦斯抽采系统图、采掘工程平面图、工作面顶板或底板等高线图、矿井瓦斯地质参数；
工作面瓦斯抽采钻孔监测管理人机交互单元中的信息编辑子单元根据调取的瓦斯抽采基础参数、瓦斯抽采钻孔布孔基础参数、矿井瓦斯抽采系统图、工作面顶板或底板等高线图进行数据融合，建立工作面三维矢量化模型，结合数据服务器中带经纬坐标的气体浓度、气体流量和气体压力的数据，生成工作面瓦斯抽采浓度可视化矢量图、瓦斯流量可视化矢量图、瓦斯压力可视化矢量图，根据用户指定位置，查询数据服务器中对应位置的瓦斯浓度、瓦斯流量、瓦斯压力，并上传至工作面瓦斯抽采钻孔监测管理可视化单元中；根据调取的瓦斯抽采基础参数，对钻孔抽采效果进行颜色分级评价，依据分级评价结果监测瓦斯抽采钻孔的漏气情况，划分瓦斯抽采钻孔漏气等级，形成展示的表格和图像，对钻孔抽采效果进行监控，输出控制节点的控制参数和期望值，进行远程自动控制；工作面瓦斯抽采钻孔监测管理人机交互单元中的信息存储子单元存储有钻孔抽采效果分级评价的判别模型，判别瓦斯抽采钻孔的漏气等级以及抽采效果，进行颜色分级，用户能够将所需的信息和传感器模块的历史数据进行存储；工作面瓦斯抽采钻孔监测管理人机交互单元中的信息更新子单元更新数据服务器中传感器模块采集的瓦斯抽采基础参数和矿井背景资料本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种矿井瓦斯抽采系统综合管理可视化平台，其特征在于，包括传感器模块、瓦斯抽采监控模块、矿井背景资料收集模块、串口服务器、监控采集服务器、以太网通信模块、数据服务器、人机交互模块和综合可视化平台；人机交互模块包括矿井瓦斯抽采系统人机交互单元、工作面瓦斯抽采钻孔监测管理人机交互单元、瓦斯抽采实时监控人机交互单元、采动覆岩裂隙演化及瓦斯运移人机交互单元、矿井瓦斯监测预警人机交互单元、矿井瓦斯抽采设备及数据管理人机交互单元；综合可视化平台包括矿井瓦斯抽采系统可视化单元、工作面瓦斯抽采钻孔监测管理可视化单元、瓦斯抽采实时监控可视化单元、采动覆岩裂隙演化及瓦斯运移可视化单元、矿井瓦斯监测预警可视化单元、矿井瓦斯抽采设备及数据管理可视化单元；传感器模块与串口服务器通信连接，瓦斯抽采监控模块与监控采集服务器通信连接，矿井背景资料收集模块、串口服务器和监控采集服务器均与数据服务器通过以太网通信模块连接，数据服务器与人机交互模块通信连接，人机交互模块与综合可视化平台通信连接。2.根据权利要求1所述的矿井瓦斯抽采系统综合管理可视化平台，其特征在于，传感器模块与串口服务器通过RS232总线、RS485总线、CAN总线和I2C总线中的一种总线连接，传感器模块包括分别安装在抽采钻孔、抽采管路和抽采泵站的气体浓度传感器、气体压力传感器、气体温度传感器和气体流量传感器，分别安装在回风巷、集中巷、工作面上隅角和采煤工作面的气体浓度传感器、温度传感器和风速传感器，以及安装在瓦斯抽采设备上的温度传感器。3.根据权利要求2所述的矿井瓦斯抽采系统综合管理可视化平台，其特征在于，瓦斯抽采监控模块包括分别安装在钻机、采煤工作面上隅角、抽采泵站和抽采管路上的摄像头。4.根据权利要求3所述的矿井瓦斯抽采系统综合管理可视化平台，其特征在于，以太网通信模块与数据服务器之间基于TCP/IP协议通信连接，人机交互模块通过ActiveX控件与数据服务器通信连接。5.根据权利要求4所述的矿井瓦斯抽系统采综合管理可视化平台，其特征在于，数据服务器中储存有瓦斯规范，并内置有用于判定瓦斯是否超限的判定单元，若瓦斯抽采的数据超限，则发送报警信号至人机交互模块，人机交互模块则将报警信号呈现至综合可视化平台。6.根据权利要求5所述的矿井瓦斯抽采系统综合管理可视化平台，其特征在于，矿井瓦斯抽采系统人机交互单元、工作面瓦斯抽采钻孔监测管理人机交互单元、瓦斯抽采实时监控人机交互单元、采动覆岩裂隙演化及瓦斯运移人机交互单元、矿井瓦斯监测预警人机交互单元、矿井瓦斯抽采设备及数据管理人机交互单元中均设有信息调取子单元、信息查询子单元、信息编辑子单元、信息更新子单元和信息存储子单元。7.根据权利要求6所述的矿井瓦斯抽采系统综合管理可视化平台，其特征在于，矿井瓦斯抽采系统人机交互单元中的信息调取子单元用于调取数据服务器中存储的传感器模块采集的瓦斯抽采基础参数和矿井背景资料收集模块所收集的瓦斯抽采钻孔布孔基础参数、矿井通风系统图、矿井瓦斯抽采系统图、采掘工程平面图、煤矿综合柱状图、矿井顶板或底板等高线图、矿井瓦斯地质参数、工作面开采参数，瓦斯抽采基础参数包括瓦斯浓度、瓦斯压力、瓦斯流量和瓦斯温度，瓦斯抽采钻孔布孔基础参数包括钻孔设计高度、钻孔孔径、钻孔偏角、钻孔仰角、钻孔长度和钻孔封孔长度，矿井瓦斯地质参数包括煤层原始瓦斯含量、
煤层原始瓦斯压力、煤的坚固性系数、煤的瓦斯放散初速度、开采深度、煤层围岩性质及厚度、煤层埋深、钻屑瓦斯解吸指标、钻屑瓦斯解吸指标2、瓦斯储量、煤质工业分析指标、煤的瓦斯吸附常数、煤的瓦斯吸附常数；矿井瓦斯抽采系统人机交互单元中的信息编辑子单元根据调取的瓦斯抽采基础参数、瓦斯抽采钻孔布孔基础参数、矿井瓦斯抽采系统图、矿井顶板或底板等高线图进行数据融合，建立三维矢量化模型，结合数据服务器中带经纬坐标的气体浓度、气体流量和气体压力的数据，生成矿井瓦斯抽采系统瓦斯浓度可视化矢量图、瓦斯流量可视化矢量图、瓦斯压力可视化矢量图，根据用户指定位置，查询数据服务器中对应位置的瓦斯浓度、瓦斯流量、瓦斯压力，并上传至矿井瓦斯抽采系统可视化单元中；矿井瓦斯抽采系统人机交互单元中的信息存储子单元存储有数据判别模型和公式，用于对矿井瓦斯抽采系统管道内的瓦斯浓度进行颜色分级，用户能够将所需的信息和传感器模块的历史数据进行存储；矿井瓦斯抽采系统人机交互单元中的信息更新子单元更新数据服务器中传感器模块采集的瓦斯抽采基础参数和矿井背景资料收集模块所收集的瓦斯抽采钻孔布孔基础参数；工作面瓦斯抽采钻孔监测管理人机交互单元中的信息调取子单元用于调取数据服务器中存储的传感器模块采集的瓦斯抽采基础参数和矿井背景资料收集模块所收集的瓦斯抽采钻孔布孔基础参数、矿井瓦斯抽采系统图、采掘工程平面图、工作面顶板或底板等高线图、矿井瓦斯地质参数；工作面瓦斯抽采钻孔监测管理人机交互单元中的信息编辑子单元根据调取的瓦斯抽采基础参数、瓦斯抽采钻孔布孔基础参数、矿井瓦斯抽采系统图、工作面顶板或底板等高线图进行数据融合，建立工作面三维矢量化模型，结合数据服务器中带经纬坐标的气体浓度、气体流量和气体压力的数据，生成工作面瓦斯抽采浓度可视化矢量图、瓦斯流量可视化矢量图、瓦斯压力...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘红宇，季冰，张天军，张磊，纪翔，秦斌峰，张志祥，贺绥男，武晋宇，王昊天，刘荣涛，
申请(专利权)人：西安科技大学，
类型：发明
国别省市：