用于矿山地质环境监测的监测系统及监测方法

1799 编辑：中冶有色技术网来源：信阳师范学院, 东华理工大学

2021-12-13 11:46:08

权利要求

1.用于矿山地质环境监测的监测系统，其特征在于，包括分布式传感器、用于接收设定范围内所述分布式传感器所反馈信号的网关模块、用于收集所述网关模块所发送信号的收集器，用于分析反馈信号的分析装置和连接于所述分析装置的预警装置；所述分布式传感器包括三防壳体和设置于所述三防壳体内的感应开关、ZIGBEE发送模块、震动传感器、高度传感器和定位芯片，所述三防壳体内还设置有钮扣电池和编号识别模块，所述震动传感器或高度传感器连接于感应开关，所述网关模块包括外壳、设置于所述外壳内的ZIGBEE收发模块和设置于所述外壳内的蓄能电池模组。

2.如权利要求1所述的用于矿山地质环境监测的监测系统，其特征在于，所述收集器包括无人机和挂载于所述无人机的信号收集部件，所述信号收集部件内置有锂电池和用于与所述ZIGBEE收发模块通讯的无线模块，所述信号收集部件还连接有插拔式的存储器。

3.如权利要求1所述的用于矿山地质环境监测的监测系统，其特征在于，所述网关模块还包括4G模块或5G模块。

4.如权利要求3所述的用于矿山地质环境监测的监测系统，其特征在于，所述网关模块还包括内置存储器。

5.如权利要求1所述的用于矿山地质环境监测的监测系统，其特征在于，所述网关模块还包括GPS芯片或/和北斗芯片。

6.如权利要求2所述的用于矿山地质环境监测的监测系统，其特征在于，所述分析装置包括用于与所述存储器连接的主机。

7.如权利要求6所述的用于矿山地质环境监测的监测系统，其特征在于，所述预警装置连接于所述主机，且所述预警装置于设定条件下向设定终端推送报警信息。

8.如权利要求7所述的用于矿山地质环境监测的监测系统，其特征在于，所述预警装置具有网络接口和无线发送模块。

9.用于矿山地质环境监测的监测方法，其特征在于，采用如权利要求1至8中任一项所述的一种用于矿山地质环境监测的监测系统，包括以下步骤：

将多个分布式传感器布置于矿山，在设定范围内设置网关模块；所述分布式传感器向所述网关模块反馈信息，收集器定时收集网关模块所发送信号并记录，分析装置对网关模块所发送的信号进行分析，预警装置在设定条件下发出警报信息。

10.如权利要求9所述的用于矿山地质环境监测的监测方法，其特征在于，所述收集器通过无人机巡航收集所述网关模块反馈的信息。

说明书

技术领域

本发明属于矿山地质环境监测技术领域，尤其涉及用于矿山地质环境监测的监测系统及监测方法。

背景技术

我国是世界主要矿业大国，长期大规模矿产开发活动为国家经济建设做出了巨大贡献，但矿业开发引起的矿山地质环境问题，在一些地区已经成为制约经济和社会发展的重要因素，严重影响了人民生命财产安全和正常生活秩序。

目前的矿山地质环境，其大多通过遥感卫星定期进行成像及分析，其具有一定的滞后性，而通过无人机成像分析的方式，其应用成本高，不利于推广使用。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供了一种用于矿山地质环境监测的监测系统及监测方法，应用成本低，使用效果好，利于推广使用。

本发明的技术方案是：一种用于矿山地质环境监测的监测系统，包括分布式传感器、用于接收设定范围内所述分布式传感器所反馈信号的网关模块、用于收集所述网关模块所发送信号的收集器，用于分析反馈信号的分析装置和连接于所述分析装置的预警装置；所述分布式传感器包括三防壳体和设置于所述三防壳体内的感应开关、ZIGBEE(ZigBee，也称紫蜂，是一种低速短距离传输的无线网上协议，底层是采用IEEE 802.15.4标准规范的媒体访问层与物理层。主要特色有低速、低耗电、低成本、支持大量网上节点、支持多种网上拓扑、低复杂度、快速、可靠、安全)发送模块、震动传感器、高度传感器和定位芯片，所述三防壳体内还设置有钮扣电池和编号识别模块，所述震动传感器或高度传感器连接于感应开关，所述网关模块包括外壳、设置于所述外壳内的ZIGBEE收发模块和设置于所述外壳内的蓄能电池模组。

具体地，所述收集器包括无人机和挂载于所述无人机的信号收集部件，所述信号收集部件内置有锂电池和用于与所述ZIGBEE收发模块通讯的无线模块，所述信号收集部件还连接有插拔式的存储器。

具体地，所述网关模块还包括4G模块或5G模块。

具体地，所述网关模块还包括内置存储器。

具体地，所述网关模块还包括GPS芯片或/和北斗芯片。

具体地，所述分析装置包括用于与所述存储器连接的主机。

具体地，所述预警装置连接于所述主机，且所述预警装置于设定条件下向设定终端推送报警信息。

具体地，所述预警装置具有网络接口和无线发送模块。

本发明还提供了一种用于矿山地质环境监测的监测方法，采用上述的一种用于矿山地质环境监测的监测系统，包括以下步骤：

具体地，所述收集器通过无人机巡航收集所述网关模块反馈的信息。

本发明所提供的一种用于矿山地质环境监测的监测系统及监测方法，管理人员易于及时掌握矿山地质变化的情况，利于减小矿山地质变化而导致的损失，且系统应用成本低，使用效果好，利于推广。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种用于矿山地质环境监测的监测系统的原理示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，本发明实施例提供的一种用于矿山地质环境监测的监测系统，包括分布式传感器11、用于接收设定范围内所述分布式传感器11所反馈信号的网关模块20、用于收集所述网关模块20所发送信号的收集器30，用于分析反馈信号的分析装置40和连接于所述分析装置40的预警装置；分布式传感器11可以设置有多个，其分布于矿山的不同位置，例如不同的高度、不同的坡面，易于发生环境变化的区域可以酌情增加分布式传感器11的数量。所述分布式传感器11包括三防壳体和设置于所述三防壳体内的感应开关、ZIGBEE发送模块、震动传感器、高度传感器和定位芯片，所述三防壳体内还设置有钮扣电池和编号识别模块，编号识别模块可以用于识别不同的分布式传感器，以便于管理和分析。所述震动传感器或高度传感器连接于感应开关，所述网关模块20包括外壳、设置于所述外壳内的ZIGBEE收发模块和设置于所述外壳内的蓄能电池模组。ZIGBEE发送模块的功耗低，其可以长期工作，使用前，只需与网关模块20进行配对即可，可以通过定期增加或更换分布式传感器11的方式满足监测要求，一个网关模块20可对应多个分布式传感器11，一般情况下，一个网关模块20可对应至少256个分布式传感器11，通过升级网关模块20，可以实现更好的监测效果，所述震动传感器或高度传感器连接于感应开关，其可以发生地质变化时触发分布式传感器11，使分布式传感器11向网关模块20反馈信号，若多个分布式传感器11向网关模块20反馈信号，说明地质环境有所变动，管理人员可以及时知晓，且通过分析装置40和连接于所述分析装置40的预警装置，在设定前提下，管理人员易于及时掌握矿山地质变化的情况，利于减小矿山地质变化而导致的损失，且系统应用成本低，使用效果好，利于推广。

具体地，所述收集器30包括无人机和挂载于所述无人机的信号收集部件，所述信号收集部件内置有锂电池和用于与所述ZIGBEE收发模块通讯的无线模块，所述信号收集部件还连接有插拔式的存储器。通过无人机巡航的方式获取信号，其成本相对较低。当然，所述网关模块20还可以包括4G模块或5G模块。收集器30与网关模块20之间也可以采用4G或5G的通讯方式，其及时性更佳。

具体地，所述网关模块20还包括内置存储器，内置存储器可为TF卡，其可以缓存数据。

具体地，所述网关模块20还包括GPS芯片或/和北斗芯片，以便于定位及维护。

具体地，所述分析装置40包括用于与所述存储器连接的主机，主机可以对数据进行分析，若主机监测到同一坡面的多个震动传感器或高度传感器同时变化，说明矿山地质变化的可能性大。分析装置40也可为云主机，其通过无线的方式与收集器30通讯。

具体地，所述预警装置连接于所述主机，且所述预警装置于设定条件下向设定终端推送报警信息，设定终端可为邮箱或手机。

具体地，所述预警装置具有网络接口和无线发送模块，其可靠性佳。

本发明还提供了一种用于矿山地质环境监测的监测方法，采用上述的一种用于矿山地质环境监测的监测系统，包括以下步骤：

将多个分布式传感器11布置于矿山的不同位置(矿山的监测区域)，在设定范围内设置网关模块20；所述分布式传感器11向所述网关模块20反馈信息，收集器30定时收集网关模块20所发送信号并记录，分析装置40对网关模块20所发送的信号进行分析，预警装置在设定条件下发出警报信息。一个网关模块20可对应至少256个分布式传感器11，通过升级网关模块20，可以实现更好的监测效果，所述震动传感器或高度传感器连接于感应开关，其可以发生地质变化时触发分布式传感器11，使分布式传感器11向网关模块20反馈信号，若多个分布式传感器11向网关模块20反馈信号，说明地质环境有所变动，管理人员可以及时知晓，且通过分析装置40和连接于所述分析装置40的预警装置，在设定前提下，管理人员易于及时掌握矿山地质变化的情况，利于减小矿山地质变化而导致的损失，且系统应用成本低，使用效果好，利于推广。

具体地，所述收集器30通过无人机巡航收集所述网关模块20反馈的信息。

本发明实施例所提供的一种用于矿山地质环境监测的监测系统及监测方法，一个网关模块20可对应多个分布式传感器11，且分布式传感器11功耗低，通过升级网关模块20，可以实现更好的监测效果，所述震动传感器或高度传感器连接于感应开关，其可以发生地质变化时触发分布式传感器11，使分布式传感器11向网关模块20反馈信号，收集器30与网关模块20可以采用远程通讯方式，管理人员可以及时知晓，且通过分析装置40和连接于所述分析装置40的预警装置，在设定前提下，管理人员易于及时掌握矿山地质变化的情况，利于减小矿山地质变化而导致的损失，且系统应用成本低，使用效果好，利于推广。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。