矿用危险源监测系统技术方案

本发明专利技术提供了一种矿用危险源监测系统。该系统包括：传感器采集设备，包括一个或多个传感器，用于采集传感器数据；数据融合设备，用于对传感器数据应用预存的不同等级的风险评估模型进行由高危险等级至低危险等级的逐级评估，当其中之一的评估结果等于或高于预设危险等级时，将该评估结果对应危险等级相关的传感器数据上传；以及感知网络路由设备，用于接收多个数据融合设备上传的传感器数据，按照危险等级由高到低的顺序，将传感器数据路由至上位机。本发明专利技术中，有利于重大危险源监测中使用最少的关键因素数据迅速计算出结果，从而紧急数据可以及时传递至上位机。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术矿山涉及安全生产
，尤其涉及一种矿用危险源监测系统。
技术介绍
煤矿危险源监测预警中单一传感器监测可靠性差，以成为本领域技术人员的共识。将多传感器模糊数据融合技术应用在煤矿危险源监测预警系统中，选择多个传感器对井下的异常信息进行全面监控，可弥补采用单一类型、单一传感器的不足，扩展时间上和空间上的监测范围。根据监控系统各传感器监测实时数据和历史数据，每个子系统根据不同模型进行分析和判断，分别给出预警等级并相应采用工程技术或组织管理措施，降低或控制危险。现有的矿用生产安全监测监控系统基本属于多种独立的监控子系统。有些监测监控系统通过无线传感网络将数据传输至控制中心后，通过上位机进行数据信息融合进行分·析、预警及支持管理决策等。但大量的数据传输容易造成网络堵塞，由于无线通信信道有限，在节点抢占信道能力一样的情况下，很有可能导致重要数据不能最早传送到上位机，因此导致数据分析结果与实际有出入。参考文献I (多维度感知矿山系统的结构及应用设计，P :82 85，2011/11，物联网技术)提供了一种感知矿山安全生产监控系统，其结构示意图如图I所示。该系统包括感知控制层、信息集成层和管理决策层。其中，感知与控制层由多个感测控制子系统组成，实现矿山生产与安全过程中各种传感与控制信息的采集与使用。信息集成层通过工业以太网将信息集成到控制中心进行各种信息处理(如信息融合、信息挖掘等)，以用于安全生产监控的终端，它们可实现对煤矿安全生产中各个子系统的监测与控制功能。管理决策层为矿山各个职能部分通过网络可实现更高层次的应用，如矿山安全生产评价与监管、煤矿灾害预警与防治、矿山资源环境控制及评价等。在上述的感知矿山安全生产监控系统中，信息集成层和管理决策层均位于矿井的上游，感知控制层的多个感测控制子系统需要实时地向信息集成层上报数据。在实现本专利技术的过程中，申请人发现现有技术存在如下技术缺陷感测控制子系统的多个传感器之间的数据具有相关性，从而其向信息集成层上报的数据具有大量的数据冗余，经常会造成紧急数据无法及时传递至信息集成层的上位机。
技术实现思路
(一 )要解决的技术问题为解决上述的一个或多个问题，本专利技术提供了一种矿用危险源监测系统，以使紧急数据及时传递至信息集成层的上位机。( 二 )技术方案根据本专利技术的一个方面，提供了一种矿用危险源监测系统。该系统包括传感器采集设备，包括一个或多个传感器，用于采集传感器数据；数据融合设备，用于对传感器数据应用预存的不同等级的风险评估模型进行由高危险等级至低危险等级的逐级评估，当其中之一的评估结果等于或高于预设危险等级时，将该评估结果对应危险等级相关的传感器数据上传；以及感知网络路由设备，用于接收多个数据融合设备上传的传感器数据，按照危险等级由高到低的顺序，将传感器数据路由至上位机。(三)有益效果从上述技术方案可以看出，本专利技术矿用危险源监测系统具有以下有益效果(I)有利于重大危险源监测中使用最少的关键因素数据迅速计算出结果，从而紧急数据可以及时传递至上位机； (2)在数据融合设备进行数据融合处理，大大减少了网络中的数据传输量，从而缓解了信息集成层和感测控制子系统带宽紧张的矛盾；(3)建立安全风险等级评估模式，不同等级的等级评估使用不同的数据源，不同的算法，等级越高，需要的数据越多，计算越复杂，得到的结果最真实。根据最终评估结果，可直接控制相关的设备，为事故的处理争取时间。附图说明图I为一种感知矿山安全生产监控系统的示意图；图2为一种矿用重大危险源监测的智能感知网络结构的示意图；图3为数据融合设备多级评估工作流程；图4为的数据融合设备风险评估模型Modlei的详细工作流程图。具体实施例方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术进一步详细说明。需要说明的是，在附图或说明书描述中，相似或相同的部分都使用相同的图号。附图中未绘示或描述的实现方式，为所属
中普通技术人员所知的形式。另外，虽然本文可提供包含特定值的参数的示范，但应了解，参数无需确切等于相应的值，而是可在可接受的误差容限或设计约束内近似于相应的值。在本专利技术的一个示例性实施例中，提供了一种矿用重大危险源监测的智能感知网络。图2为根据本专利技术实施例的一种矿用重大危险源监测的智能感知网络结构示意图。如图2所示，本实施例包括传感器采集设备、数据融合设备、感知网络路由设备和中控室组成。其中，每一数据融合设备下有多种传感器采集设备，而多台数据融合设备可通过路由器连接至中控室。以下分别对各部分进行详细说明。传感器采集设备，包括一个或多个传感器，用于采集传感器数据，并将传感器数据通过无线的方式上传至数据融合设备。如图2所示，矿用危险源监测系统负责K个重大危险源监测区域，A1 ApB1 BN2、…、K1 KNk表示K个监测区域中的传感器节点，其中Nk为正整数。在矿井环境中根据不同的层和不同的开采区安装大量不同类型的传感器，有瓦斯、CO、通风、烟雾、水位、流量、流速、顶板压力、冲击地压、地质、温度、湿度等不同类型的传感器。对于两不同的监测区域来讲，其包含的传感器的类型和数目可以相同，也可以不同。传感器采集设备中通用传感器采集接口采用PSOC的模式，在一个标准设备上用软件方式实现不同的模拟调理；其传感器数据通信接口采用可编程方式，能够支持不同的数据通信协议。传感器数据按照统一的方式进行编码和传输，解决现有监测系统中各子系统数据协议不同，数据融合处理困难的问题。能够有效增加网络可延展性，支持项目中增加或者减少使用不同的传感器类型。感知网络路由设备，如图2中Rp R2.....Rm所示，用于接收传感器数据并根据系统评估体系对监测状况进行评估，同时根据数据融合处理状况及评估结果对执行器进行处理；同时把数据通过感知网络路由设备传输到中控室。感知网络路由设备作为网络中的专用路由设备，能够按照通信协议，根据数据的内容解析数据的重要性等级，实现可控制的QoS服务，确保在网络带宽变化情况下，高危险等级数据能够得到优先和可靠的传输，解决原有系统信道争用能力。 数据融合设备具有无线、有线传输功能，具有上、下行信息功能。具有网络通信功能。可以连接到基于IP的主干通信网络；能够基于统一的监测数据表示方式。根据需要主动请求非直接数据功能；根据内部保存的风险评估模型进行等级评估；可直接根据控制结果报警或者控制相关设备。该设备是实现矿用重大危险源监测智能感知网络在传输过程中进行数据融合的关键。系统由M个感知网络数据传输融合设备，如图2所示A、C、K、B等，该设备接收传感器的数据，应用设备内保存的不同等级的风险评估模型(不同等级的评估模型对应不同的传感器数据)对传感器数据进行逐级评估。预设有H级风险评估模型，从低到高分别用ModlepModley…、Modlea来表示,等级越高,需要的数据越多，评估速度越慢,得出的结果越精确。使用等级风险评估模型，高危险等级的因素在低等级中评估，低危险等级的在高评估中评估，既能迅速处理传感器数据又不丢掉关键数据。中控室中上位机再对数据进行更为详细的处理，并执行处理结果。此外，数据融合设备在上传数据的同时，还可以向地面控制中心发出报警信息，或者直接控制相关的设备。在该系统中，关键是数据融本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种矿用危险源监测系统，其特征在于，包括：传感器采集设备，包括一个或多个传感器，用于采集传感器数据；数据融合设备，用于对传感器数据应用预存的不同等级的风险评估模型进行由高危险等级至低危险等级的逐级评估，当其中之一的评估结果等于或高于预设危险等级时，将该评估结果对应危险等级相关的传感器数据上传；以及感知网络路由设备，用于接收多个数据融合设备上传的传感器数据，按照危险等级由高到低的顺序，将传感器数据路由至上位机。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李学恩，
申请(专利权)人：中国科学院自动化研究所，
类型：发明
国别省市：