一种煤矿定向长钻机钻孔温度及CO智能监测系统及方法与流程

一种煤矿定向长钻机钻孔温度及co智能监测系统及方法
技术领域
1.本发明属于钻孔监测技术领域，尤其涉及一种煤矿定向长钻机钻孔温度及co智能监测系统及方法。


背景技术：

2.传统钻孔监测系统存在覆盖范围局限、无时间同步、数据通信可靠性差及抗干扰能力弱等诸多问题，不能满足定向长钻孔内不同深度处的温度、co浓度的动态存储、异常报警及闭锁功能。
3.因此，亟待研发定向钻孔施工过程煤阴燃风险动态感知与智能预警系统，获得钻孔环境的安全状态，解决当前传感信息不全面、可靠性较差及多参数信息共网传输等影响钻孔监控预警有效性的问题。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题是：提供一种煤矿定向长钻机钻孔温度及co智能监测系统及方法，以解决传统煤矿井下监测系统数据通信可靠性差、抗干扰能力弱和满足不同深度温度和co浓度动态存储问题。
5.本发明技术方案是：一种煤矿定向长钻机钻孔温度及co智能监测系统，所述系统包括应用层、网络层和感知层；所述应用层包括智能预警装置；智能预警装置包括web服务器，web服务器、数据库服务器、监控服务器和文件服务器通过网络连接；智能预警装置与地面光纤交换机连接；地面光纤交换机与网络层的隔爆光纤交换机连接；网络层的隔爆光纤交换机与感知层的矿用本安型监测装置主机连接；矿用本安型监测装置主机与位于钻孔内的温度及co浓度多参数传感器连接。
6.网络层包括位于井下各个巷道之间通过矿用隔爆光纤连接起来的各个矿用隔爆光纤交换机，矿用隔爆光纤交换机与地面光纤交换机进行连接；地面光纤交换机与井下矿用隔爆光纤交换机形成工业光纤冗杂环网。
7.网络层的井下矿用隔爆光纤交换机与感知层的矿用本安型监测装置主机通过485总线、网线或通信光缆形成局部子环网。
8.网络层的局部子环网和工业纤冗杂环网形成的信息传输网。
9.网络层的矿用隔爆光纤交换机通过隔爆抗高温光纤相互连接。
10.感知层位于矿井工作面，包括安装有矿用本安型监测装置主机和位于钻孔内的温度及co浓度多参数传感器；温度及co浓度多参数传感器通过矿用隔爆光纤连接上pc机；感知层的矿用本安型监测装置通过mesh网络与pc机之间进行连接。
11.一种煤矿定向长钻机钻孔温度及co智能监测系统的监测方法，包括：步骤1、通过位于钻孔上的温度及co浓度多参数传感器采集钻孔在钻进的过程中煤的温度、变化量、对比量和co浓度数据；通过光纤光栅解调仪传到pc机，然后使用mesh网
络传输到本安型监测装置主机；本安型监测装置主机中的数据通过矿用隔爆光纤交换机构建而成的井下局部子环网和地面工业光纤冗杂环网，将各个时间段的数据传输到智能预警装置；步骤2、通过智能预警装置对井下所传输的各个时刻煤的温度、变化量、对比量和co浓度数据进行分析，将处理结果与web服务器和文件服务器中数据用软件比较与分析，将所得结果展示在监控服务器；步骤3、智能预警装置判断可能存在事故后，根据对应传感器的具体安装位置确定事故可能发生区域；调用对应区域的摄像头读取事故现场的视频数据；对步骤2的数据进一步的补充完善，重复步骤2；步骤4、能预警装置对事故点的各类数据进行分析，判断是否会发生事故、类型及严重程度，通过监控服务器展现各个等级的对应警报并发出警报。
12.将所得结果展示在监控服务器的同时有人工来进行实时监测，并随时将所有数据存储进文件服务器；最后使用大数据方法建立定向钻孔灾害预警指标与灾害程度的智能映射关系，不断通过增加的数据对相关映射关系进行完善，建定向钻孔施工过程中灾害隐患辨识与预测模型。
13.本发明有益效果是：本发明有更广泛的覆盖范围，通过光纤传输有更高的稳定性，减小了井下复杂情况对数据传输的干扰，能够准确可靠的将数据同步反映到监控服务器。
14.本发明以大量现场观测数据和经验数据为基础，通过大数据方法建立定向钻孔灾害预警指标与灾害程度的智能映射关系，构建定向钻孔施工过程中灾害隐患辨识与预测模型。利用定向钻孔风险感知与智能预警系统的服务器来进行数据挖掘和数据集市等数据分析技术，通过定向钻孔施工过程煤阴燃灾变监测数据的分类与特征信息提取，实现定向钻孔施工过程中重点区段阴燃灾害隐患的智能识别和早期预警，实现异常报警及闭锁功能。
15.解决了传统煤矿井下监测系统数据通信可靠性差、抗干扰能力弱和满足不同深度温度和co浓度动态存储问题。
附图说明
16.图1是系统组成示意图。
具体实施方式
17.参阅图1，本发明专利提供一种一种煤矿定向长钻机钻孔温度及co智能监测系统：所述系统包括应用层1、网络层2和感知层3；所述应用层1包括智能预警装置4；智能预警装置4包括web服务器5、数据库服务器6、监控服务器7和文件服务器8；web服务器5、数据库服务器6、监控服务器7和文件服务器8通过网络连接。
18.智能预警装置4与地面光纤交换机9通过光纤连接。
19.网络层2包括位于井下各个巷道之间通过矿用隔爆光纤连接起来的各个矿用隔爆光纤交换机10，矿用隔爆光纤交换机10与地面光纤交换机9进行连接。
20.地面光纤交换机9与井下矿用隔爆光纤交换机10形成工业光纤冗杂环网13。
21.网络层的井下矿用隔爆光纤交换机10与感知层3的矿用本安型监测装置主机11通过485总线、网线或通信光缆形成局部子环网14。
22.网络层的局部子环网14和工业纤冗杂环网13形成的信息传输网，可达到将所得数据同一时间同步到监控服务器的效果。
23.网络层的矿用隔爆光纤交换机10通过隔爆抗高温光纤相互连接可以减小井下各种干扰影响；通过隔爆抗高温光纤在井下各个巷道和回采面的布设可使覆盖范围加大。
24.矿用隔爆光纤交换机可对传感器所得数据进行约一个星期的保存，可以在应用层出现数据缺失或者服务器崩溃时可以提取这段时间数据感知层3位于矿井工作面，包括安装有矿用本安型监测装置主机11和位于钻孔内的温度及co浓度多参数传感器12、温度及co浓度多参数传感器12通过矿用隔爆光纤连接上pc机。
25.感知层3的矿用本安型监测装置11通过mesh网络15与pc机之间进行连接。
26.温度及co浓度多参数传感器12与矿用本安型监测装置主机11通过mesh网络15连接；通过mesh网络在感知层可以减小井下复杂环境的干扰，让传感器的数据有效快速的传递到矿用本安型监测装置主机11。
27.所述监测方法包括：s1.数据采集：通过位于钻孔上的温度及co浓度多参数传感器，收集钻孔在钻进的过程中煤的温度，变化量，对比量和co浓度等数据。通过光纤光栅解调仪传到pc机，然后使用mesh网络传输到本安型监测装置主机。本安型监测装置主机中的数据通过矿用隔爆光纤交换机构建而成的井下的局部子环网和地面工业光纤冗杂环网，将各个时间段的数据传输到智能预警装置4。
28.s2.数据分析：通过智能预警装置4对井下所传输的各个时刻煤的温度，变化量，对比量和co浓度等数据进行分析，将处理结果与web服务器和文件服务器中庞大的数据用软件比较与分析，将所得结果展示在监控服务器，同时有人工来进行实时监测，并随时将所有数据存储进文件服务器；最后使用大数据方法建立定向钻孔灾害预警指标与灾害程度的智能映射关系，不断通过大量的数据对相关映射关系进行完善，再进一步构建定向钻孔施工过程中灾害隐患辨识与预测模型。
29.s3.数据补充：智能预警装置4判断可能存在事故后，根据对应传感器的具体安装位置，确定事故可能发生区域，发出指令调用对应区域的摄像头，读取事故现场的视频数据；对s2的数据进一步的补充完善，重复步骤s2。
30.s4.状态确认：智能预警装置4对事故点的各类数据进行分析，判断是否会发生事故，其类型及严重程度，通过监控服务器展现各个等级的对应警报，发出警报，指导井下人员快速进行处理。

技术特征：
1.一种煤矿定向长钻机钻孔温度及co智能监测系统，其特征在于：所述系统包括应用层、网络层和感知层；所述应用层包括智能预警装置；智能预警装置包括web服务器，web服务器、数据库服务器、监控服务器和文件服务器通过网络连接；智能预警装置与地面光纤交换机连接；地面光纤交换机与网络层的隔爆光纤交换机连接；网络层的隔爆光纤交换机与感知层的矿用本安型监测装置主机连接；矿用本安型监测装置主机与位于钻孔内的温度及co浓度多参数传感器连接。2.根据权利要求1所述的一种煤矿定向长钻机钻孔温度及co智能监测系统，其特征在于：网络层包括位于井下各个巷道之间通过矿用隔爆光纤连接起来的各个矿用隔爆光纤交换机，矿用隔爆光纤交换机与地面光纤交换机进行连接；地面光纤交换机与井下矿用隔爆光纤交换机形成工业光纤冗杂环网。3.根据权利要求1所述的一种煤矿定向长钻机钻孔温度及co智能监测系统，其特征在于：网络层的井下矿用隔爆光纤交换机与感知层的矿用本安型监测装置主机通过485总线、网线或通信光缆形成局部子环网。4.根据权利要求1所述的一种煤矿定向长钻机钻孔温度及co智能监测系统，其特征在于：网络层的局部子环网和工业纤冗杂环网形成的信息传输网。5.根据权利要求1所述的一种煤矿定向长钻机钻孔温度及co智能监测系统，其特征在于：网络层的矿用隔爆光纤交换机通过隔爆抗高温光纤相互连接。6.根据权利要求1所述的一种煤矿定向长钻机钻孔温度及co智能监测系统，其特征在于：感知层位于矿井工作面，包括安装有矿用本安型监测装置主机和位于钻孔内的温度及co浓度多参数传感器；温度及co浓度多参数传感器通过矿用隔爆光纤连接上pc机；感知层的矿用本安型监测装置通过mesh网络与pc机之间进行连接。7.如权利要求1所述的一种煤矿定向长钻机钻孔温度及co智能监测系统的监测方法，包括：步骤1、通过位于钻孔上的温度及co浓度多参数传感器采集钻孔在钻进的过程中煤的温度、变化量、对比量和co浓度数据；通过光纤光栅解调仪传到pc机，然后使用mesh网络传输到本安型监测装置主机；本安型监测装置主机中的数据通过矿用隔爆光纤交换机构建而成的井下局部子环网和地面工业光纤冗杂环网，将各个时间段的数据传输到智能预警装置；步骤2、通过智能预警装置对井下所传输的各个时刻煤的温度、变化量、对比量和co浓度数据进行分析，将处理结果与web服务器和文件服务器中数据用软件比较与分析，将所得结果展示在监控服务器；步骤3、智能预警装置判断可能存在事故后，根据对应传感器的具体安装位置确定事故可能发生区域；调用对应区域的摄像头读取事故现场的视频数据；对步骤2的数据进一步的补充完善，重复步骤2；步骤4、能预警装置对事故点的各类数据进行分析，判断是否会发生事故、类型及严重程度，通过监控服务器展现各个等级的对应警报并发出警报。8.根据权利要求1所述的一种煤矿定向长钻机钻孔温度及co智能监测系统的监测方法，其特征在于：将所得结果展示在监控服务器的同时有人工来进行实时监测，并随时将所有数据存储进文件服务器；最后使用大数据方法建立定向钻孔灾害预警指标与灾害程度的
智能映射关系，不断通过增加的数据对相关映射关系进行完善，建定向钻孔施工过程中灾害隐患辨识与预测模型。

技术总结
本发明公开了一种煤矿定向长钻机钻孔温度及CO智能监测系统及方法，所述系统包括应用层、网络层和感知层；所述应用层包括智能预警装置；智能预警装置包括web服务器，web服务器、数据库服务器、监控服务器和文件服务器通过网络连接；智能预警装置与地面光纤交换机连接；地面光纤交换机与网络层的隔爆光纤交换机连接；网络层的隔爆光纤交换机与感知层的矿用本安型监测装置主机连接；矿用本安型监测装置主机与位于钻孔内的温度及CO浓度多参数传感器连接；通过位于钻孔上的温度及CO浓度多参数传感器采集钻孔在钻进的过程中煤的温度、变化量、对比量和CO浓度数据；将各个时间段的数据传输到智能预警装置进行预警；解决了传统煤矿井下监测系统数据通信可靠性差、抗干扰能力弱和满足不同深度温度和CO浓度动态存储问题。和满足不同深度温度和CO浓度动态存储问题。和满足不同深度温度和CO浓度动态存储问题。


技术研发人员：任海鹰 潘超 周培明 洪旭 付银兰 李雪峰 赵恒仪 严林 韩腾飞
受保护的技术使用者：贵州省油气勘查开发工程研究院
技术研发日：2023.06.02
技术公布日：2023/9/5