矿山无缝监控救援指导与数字化管理系统.ppt

矿山无缝监控、救援指导与数字化管理系统,技术报告,山东省科学院计算中心,项目研究背景,近年来，我国煤矿事故的数量不断增加，给国家的财产和公民的生命造成了巨大的损失，主要原因是缺少先进的煤矿井下人员管理模式和手段，做不到地面和井下人员的及时沟通，井上难以及时动态掌握井下人员分布及作业情况，不能进行无缝的、全程精确人员定位，此外，发生事故后缺乏有效的救援指导方案也是造成巨大损失的重要原因。,当前市场产品存在的问题,完全覆盖问题：是否有节点进入盲区 缺乏灵活有效地环境信息实时采集手段 缺乏事故发生后的应急求援措施 定位精度、有效距离受限 多种系统分立，重复建设成本高,系统立项来源与目的,矿山无缝监控、救援指导与数字化管理系统由山东省科学院和济宁市信息产业局牵头和组织，由济宁高科股份有限公司和山东省计算中心联合研发，目的是彻底解决目前煤矿井下无法全程定位、双向通信、缺乏实时环境危险预警机制和救援指导措施的局面。,系统功能-定位、语音和视频等最新信息技术的大集成,提供井下的全程无缝（包括掘进工作面）的人员定位、双向通信、紧急状态和事故发生时的求援指导 提供井下动态的环境信息（瓦斯浓度等）采集，并通过无线自组网络传送到井上管理系统中以作实时预警 将定位求援系统、语音通信系统和视频监控系统统一到工业以太网标准下，使三个系统使用同一基础网络建设，可极大地节省成本并且便于统一的管理 系统上位管理软件支持井下GIS系统，井上全数字化集成管理并支持上级安监、煤监等领导机构通过VPN网络实时查看煤矿安全生产信息,系统网络架构,系统组成-有线和无线的有机集成,基于无线传感器网络的井下人员定位管理子系统 本子系统运用 ZigBee 技术进行井下人员定位，通过定位基站实现地面监控中心与井下人员的实时通信。系统采用无线自组网络技术实现巷道内及工作面的人员定位，从而实现全程无缝定位的功能，并采用自有定位算法提高定位精度。 基于VoIP的语音通讯子系统 本子系统以光纤有线网络为骨干，在井下采用AP搭建无线网络，WIFI手机、固定电话等终端接入设备通过无线基站和SIP服务器实现群呼、组呼功能。从而实现井下和井上的语音通讯，为煤矿提供了最大限度的安全保障及可管理性。 数字视频监控子系统 本子系统通过网络红外摄像机及其辅助设备（镜头、云台等）对井上、井下的关键场所进行监控，直接观看被监视场所的一切情况。,软件系统组成,人员定位管理子系统 语音呼叫子系统 视频管理子系统 网络管理子系统,数字化管理系统将包含以下子系统，其功能详见可行性分析报告中的“功能性需求分类”和“非功能性需求分类”,系统主要产品,定位子系统中的定位基站（中心型、路由型）、无线标识卡、救援机 语音子系统中的井下AP、WIFI手机、语音网关、SIP服务器 视频子系统中的井下红外数码摄像机 具备无线自组网功能的瓦斯传感器 信息一体化管理系统,系统的特点和创新,全程覆盖、双向通信、在任何时间可以找到任何人 实时救援指导功能：可通过上位软件实时查看各区域人员位置及危险发生的区域，通过全程覆盖的网络实时通知相应区域人员撤离；撤离过程中可实时查看并随时指导人员的行动路线，保证撤离安全 工作面自组网络覆盖，安装方便、设备可重用以节省成本 传感器实时环境信息采集，减轻工作量的同时完成安全巡检人员的巡更监控 定位精度更高 定位、语音、视频都集成到工业以太网，而非原来分离的系统和不同的协议,产品关键技术,支持双向通讯模式： 上传数据：移动人员所带标识卡周期性向上传送位置信息或主动发送报警信息 下传数据：移动人员所带标识卡可以接收井上发出的紧急告警信息 支持系统30秒内的全程自检（含基站和移动卡） 掘进面无线基站可以自动组网，并以多跳转发方式向前延伸覆盖范围。此过程采用自供电、业务功能不受影响 定位距离在路由定位方式基础上（精度70米）根据信号强度计算更精确定位至1020米 通信过程采用专用协议栈，固件工作更加稳定可靠 无线基站采用事件触发型数据存储机制，支持2小时数据暂存 移动节点可接驳传感器进行移动传感数据采集,自组网设计原理,人员定位过程 井下人员佩带无线标识卡，定时发出信息，由 布于巷道和工作面中的基站接收，井下人员的位置相关信息直接或多跳路由至基站节点，再递交到以太网，最终传输到井上监控中心，根据信息中的路由和信号强度判断其准确位置，并借助GIS技术将人员的位置信息在电子地图上实时显示，从而达到人员定位与管理的目的。,自组网设计原理,巷道内的自组网络,自组网设计原理,采掘面的自组网络,竞争实力分析,其它产品提供热点区域定位；而我们产品依托无线传感器网络技术，提供全程定位，配合我们产品的双向通信技术，真正做到在任何时间、任何地点可以实时通知到任何人。 我们不仅提供井下定位功能，更重要的是提供了救援指导功能。这是不同层次和意义的功能。定位功能只能在事故出现后知道人在哪里，而救援指导可以真正在出现事故时帮助危险区域人员从最安全的路线撤离。 我们产品依托无线传感器网络技术，提供井下环境信息实时采集功能、可以提供准确及时的危险预警。 我们把定位、语音、视频三个子系统融合在工业以太网技术上成为一个系统，避免了系统网络的重复建设，较大地节省了成本。另外也提供配置的灵活性，不同用户可以对三个系统做不同的组合选择。,时间和资源可行性分析,按项目运作方案，产品分期投入市场，最终完成时间在一年左右，那时市场的产品正是应新的标准更新换代的前期，需求应较大。 资源方面现在山东省计算中心有足够的技术开发人员和技术储备，可以承担核心技术的研发与原型产品的实现。济宁高科有限公司可提供准确的需求、井下的产品试验环境、和产品的认证、定型后的市场推广。,工作基础,山东省计算中心是国内最早（2004年）从事无线传感器网络研究的单位之一，拥有良好的科研开发基础条件和实验设施。 已开发成功三代传感器网络应用平台，在应用平台的基础上开发了多种类型节点，包括协调器，多级路由节点和信息采集节点，完成了山东省科技馆无线传感器网络定位管理系统并通过了省级科技成果鉴定，承担了多项省科技攻关项目，并在数字公交、精准农业、环保监测等领域同多家单位达成了合作意向。,已有开发平台,已开发的部分设备和节点,nRF24E1,CC2430,Atmega128+CC2420,CC2431,已开发的部分设备和节点（续）,小型定位节点（可配置为Coord、Route或RFD）,带传感器及外围接口的节点,多传感器接口板,科技馆系统,功能： 游客位置跟踪定位 游客参观路线规划 展区关注度统计 展台详细信息展示 展台当前游客数 网络拓扑展示,特点： 网络分层与自组 网络冗余与自愈 快速切换,室内定位及环境信息采集系统,工作区人员定位 办公环境温湿度和光照采集 前沿软件技术、固件技术和传感器技术相结合 良好的用户体验方式,系统特点：,尾矿库渗压监测系统,1.渗压传感器参数 渗压范围： 51000 Kpa 灵敏度: 1、2、4、8、12kPa/0.01 使用温度：-20+60 2.无线收发性能参数 频 率：2.4GHz 功 率: -250dB 使用范围: 可达100米的可视直线距离 时间: 连续阴天时维持工作2周 协调器通信接口：RS232/GPRS 3.功能性 传感器具有省电和持续两种工作模式 传感器和传输分站使用镍氢电池工作 备有太阳能供电功能 使用寿命：3年以上,可获得知识产权分析,该产品研究成功后，将会形成自主知识产权的产品系列，主要包括新产品、发明专利和实用新型专利、以及相关技术标准。 已经申请相关国家标准立项安全生产监测系统技术规范。,总结,项目完成后，可以实现对井下人员的多层次、多手段的全面管理，使井下做到完全可知、可视、可管理。用最先进的信息技术、最大限度地保护井下工作人员的生命安全。 项目达到研发目标后，将进一步实现井下设备、如机车的监控。最终实现井下人员和设备的全面监测与控制。,感 谢,