基于私有LTE专网的矿山降雨量在线监测预警系统

1794 编辑：中冶有色技术网来源：万宝矿产有限公司

2022-02-14 16:23:12

权利要求

1.基于私有LTE专网的矿山降雨量在线监测预警系统，其特征在于，所述系统包括降雨量监测站、长期演进LTE基站和服务器；所述服务器通过有线传输方式和局域网连接，用于接收所述降雨量监测站监测到的实时降雨量信息；所述降雨量监测站包括自动化雨量计、串转网模块、客户前置设备CPE及其附属天线，所述自动化雨量计用于自动计算降雨量，所述串转网模块通过串口线与所述自动化雨量计连接，通过网线和所述CPE连接，从而以网络方式将所述自动化雨量计和所述CPE连接；所述CPE及其附属天线通过无线传输方式，和所述LTE基站连接，形成无线传输网络；所述LTE基站和局域网连接，最终所述自动化雨量计接入局域网，并向所述服务器传输监测到的实时降雨量信息。

2.如权利要求1所述的基于私有LTE专网的矿山降雨量在线监测预警系统，其特征在于，所述系统还包括客户端，所述客户端接入局域网。

3.如权利要求2所述的基于私有LTE专网的矿山降雨量在线监测预警系统，其特征在于，所述服务器接收所述降雨量监测站的监测数据后，判断是否发出预警信号，如果需要发出预警信号，则向所述客户端发送预警信号。

4.如权利要求2所述的基于私有LTE专网的矿山降雨量在线监测预警系统，其特征在于，所有接入局域网的客户端，都能够按权限连接所述服务器，查看和接收降雨量监测和预警信号。

5.如权利要求1所述的基于私有LTE专网的矿山降雨量在线监测预警系统，其特征在于，所述降雨量监测站还包括辅助立柱，所述自动化雨量计固定在所述辅助立柱上，适合露天安装。

6.如权利要求1所述的基于私有LTE专网的矿山降雨量在线监测预警系统，其特征在于，所述降雨量监测站还包括供电系统，所述供电系统向所述降雨量监测站提供稳定电压和电流。

7.如权利要求1所述的基于私有LTE专网的矿山降雨量在线监测预警系统，其特征在于，所述降雨量监测站还包括天线支架，所述CPE附属天线固定在所述天线支架上。

8.如权利要求1所述的基于私有LTE专网的矿山降雨量在线监测预警系统，其特征在于，所述服务器通过RJ-45网线接入交换机，实现与局域网的连接。

说明书

技术领域

本实用新型属于矿山安全生产领域，具体涉及基于私有LTE专网的矿山降雨量在线监测预警系统。

背景技术

降雨量监测和预警在矿山安全生产中非常重要。单位时间内累计降雨量过大或短时强降雨都可能引发矿山洪涝灾害，甚至导致滑坡、垮塌等重大事故。这就要求进行矿山降雨量监测和预警，在线实时监测和预警尤其重要。

常规方法是在室外安装雨量计，隔一段时间后人工读取降雨量信息。该方法的缺点在于准确度不高，往往为事后分析，监测和预警不及时。

近年来，出现了基于物联网技术的气象监测站装置。主要依靠有线网络或电信运营商提供的2G/3G/4G无线网络，实现包括降雨量在内的在线气象监测。但由于矿山普遍占地面积广、地形地貌复杂、降雨量监测点布置分散，有线网络接入困难，电信运营商2G/3G/4G等公共通信资源质量不高，不能实现矿区内实时降雨量在线监测和预警。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本实用新型要解决的技术问题是如何提供一种基于私有LTE专网的矿山降雨量在线监测预警系统，以克服现有的雨量监测系统存在监测和预警不及时，且矿区通信资源质量差，现有的雨量监测系统无法应用于矿区内实时降雨量在线监测和预警的问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本实用新型提出一种基于私有LTE专网的矿山降雨量在线监测预警系统，所述系统包括降雨量监测站、长期演进LTE基站和服务器；所述服务器通过有线传输方式和局域网连接，用于接收所述降雨量监测站监测到的实时降雨量信息；所述降雨量监测站包括自动化雨量计、串转网模块、客户前置设备CPE及其附属天线，所述自动化雨量计用于自动计算降雨量，所述串转网模块通过串口线与所述自动化雨量计连接，通过网线和所述CPE连接，从而以网络方式将所述自动化雨量计和所述CPE连接；所述CPE及其附属天线通过无线传输方式，和所述LTE基站连接，形成无线传输网络；所述LTE基站和局域网连接，最终所述自动化雨量计接入局域网，并向所述服务器传输监测到的实时降雨量信息。

进一步地，所述系统还包括客户端，所述客户端接入局域网。

进一步地，所述服务器接收所述降雨量监测站的监测数据后，判断是否发出预警信号，如果需要发出预警信号，则向所述客户端发送预警信号。

进一步地，所有接入局域网的客户端，都能够按权限连接所述服务器，查看和接收降雨量监测和预警信号。

进一步地，所述降雨量监测站还包括辅助立柱，所述自动化雨量计固定在所述辅助立柱上，适合露天安装。

进一步地，所述降雨量监测站还包括供电系统，所述供电系统向所述降雨量监测站提供稳定电压和电流。

进一步地，所述降雨量监测站还包括天线支架，所述CPE附属天线固定在所述天线支架上

进一步地，所述服务器通过RJ-45网线接入交换机，实现与局域网的连接。

(三)有益效果

本实用新型提出一种基于私有LTE专网的矿山降雨量在线监测预警系统，通过降雨量监测站的自动化雨量计自动计算降雨量，并通过串转网模块、CPE及其附属天线、LTE基站连接到局域网，服务器和客户端也连接到局域网，降雨量监测站的降雨量数据可以通过局域网实时发送到服务器，从而可以24小时对矿山范围内指定区域的实时降雨量进行不间断连续监测和预警。本实用新型自动监测矿山内指定位置降雨量，通过矿山私有LTE专网传输实时降雨量信息，根据降雨量情况发出预警，有效地克服了矿区通信资源质量差的问题。本实用新型可以24小时对矿山范围内指定区域的实时降雨量进行不间断连续监测和预警，矿山内数据传输无死角，监测数据传输、处理和预警时效性控制在毫秒级。

附图说明

图1为本实用新型的总体连接关系图；

图2为本实用新型的降雨量监测站连接关系图；

具体实施方式

为使本实用新型的目的、内容和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。

如图1所示，一种基于私有LTE专网的矿山降雨量在线监测预警系统，由降雨量监测站、长期演进(LTE)基站、局域网、服务器和客户端组成。

如图1所示，服务器通过有线传输方式和局域网连接，用于接收降雨量监测站监测到的实时降雨量信息，并根据降雨量大小向接入局域网的客户端发出预警信号。

如图2所示，降雨量监测站由自动化雨量计、辅助立柱、串转网模块、客户前置设备(CPE)及其附属天线、天线支架、供电系统组成。

如图2所示，自动化雨量计固定在辅助立柱上，适合露天安装，能够自动计算降雨量。CPE附属天线固定在天线支架上。

如图2所示，串转网模块通过串口线与自动化雨量计连接，通过网线和CPE连接，从而以网络方式将自动化雨量计和CPE连接；CPE及其附属天线通过无线传输方式，和LTE基站连接，形成无线传输网络；LTE基站和局域网连接，最终自动化雨量计接入局域网，并向服务器传输监测到的实时降雨量信息。服务器接收降雨量监测站的监测数据后，判断是否发出预警信号，如果需要发出预警信号，则向客户端发送预警信号。所有接入局域网的客户端，都能够按权限连接服务器，查看和接收降雨量监测和预警信号。

如图2所示，供电系统向降雨量监测站设备提供所需要的稳定电压和电流。

某海外湿法冶金露天金属铜矿山处于亚热带地区，占地50平方千米，雨季时节降雨频繁且雨量较大，降雨对生产组织和安全环保存在较大影响，近年来因降雨量监测预警不及时，发生过多次洪涝灾害，需要及时监测和预警。同时，该矿山占地面积广、矿区内公共通信资源质量差，传统方法构建的降雨量监测系统无法正常使用。

针对上述风险，该矿山建设了1套基于私有LTE专网的矿山降雨量在线监测预警系统，包含6个降雨量监测站、4套LTE基站、1台服务器，通过局域网实现相互连接。

CPE及其附属天线与LTE基站之间形成无线传输网络，实现降雨量监测站与局域网的连接。

服务器通过RJ-45网线接入交换机，实现与局域网的连接。

采用该系统后，实现了降雨量监测预警24小时在线运行，实时监测水平精度约0.2mm/s，数据采集、传输、处理总延时低于300ms，可实现按年度和小时进行暴雨、大雨、中雨的降雨量预警，安全生产收益200万元/年以上。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本实用新型的保护范围。