[0001] 本发明属于煤矿领域，涉及一种煤矿环境安全监测系统及方法。

[0002] 随着煤矿安全问题日益突出，此对于煤矿的安全状态进行监测、提高煤矿重大危险源预警能力，降低重大危险源事故发生率，提高煤矿整体安全管理水平愈来愈至关重要。

[0003] 常用的煤矿安全监测方式主要是通过传感器检测井下各区域的环境信息，如危险气体瓦斯的含量等数据，并将该数据直接发送到地面服务器，以使服务器记录当前时间与危险气体含量的对应关系，完成对煤矿的安全监测。

[0004] CN104675435A公开了一种煤矿安全监测监控系统，通过网络交换机连接井下环网平台，网络交换机连接服务器，终端设备连接环网平台，接收监控分站远距离发送的信号，并送主机处理；接收主机信号，并送相应监控分站。本发明的矿井监测监控系统用于监测甲烷浓度、一氧化碳浓度、风速、风压、温度、烟雾、馈电状态、风门状态、风筒状态、局部通风机开停、主通风机开停，并实现甲烷超限声光报警、断电和甲烷风电闭锁控制，自动化程度高，能够精确检测各种气体含量，保障了井下生产的安全性。

[0005] CN202140117U公开了一种煤矿井下重大危险源检测、识别及预测、预警系统，包含服务器、操作终端、环网交换机、防火瓦斯检测器、水文监测器、顶板压力监测器，设置在井下的防火瓦斯检测器、水文监测器、顶板压力监测器分别与环网交换机连接，环网交换机通过网络与设置在井上的服务器和操作终端连接。通过软件平台的决策支持模块实现水、火、瓦斯和顶板压力的实时集中监测，可提前报告危险状况的预测和预警信息，为处理事故灾变提供最有效的帮助。

[0006] 但由于煤矿环境、作业状况较为复杂且需要进行监测的环境信息过多，监测系统往往使得地面服务器所接收的数据量过大，工作压力急速增长，导致处理数据发生延迟，不能真实反映当前煤矿的真实安全状态的问题。

[0007] 更具体地说：现有的监测系统仍没有建立多专业、多学科集成的重大危险源检测、识别和预警模型，对检测、监测设备获取的海量数据缺乏综合性的数据挖掘，只是一些基于单一专业的简单分析；没有统一的信息化数据处理平台和网络平台，对相关事故的分析和研究考虑因素较为单一，造成信息无法共享交流、系统操作复杂、预测预报精度低；而煤炭企业的技术管理模式还是为传统的手工管理模式为主，无法适应信息化管理的需求，不能充分发挥信息技术快速、准确、实时的优点；煤矿信息属于空间信息的范畴，而且不同矿井开采技术条件有或多或少的差异，大量的数据也是通过众多的监测监控系统获取的，一般的工控组态软件不是为煤炭行业量身开发，无法满足对煤矿空间信息处理的需求。

[0008] 因此，针对以上问题，尚需要开发一种新的煤矿环境安全监测的技术方案。

[0051] 下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。

[0052] 以下实施例及对比例均在煤矿环境安全监控系统中进行，如图1所示，所述煤矿环境安全监控系统包括安装在井下不同区域的环境信息采集终端，每组所述环境信息采集终端连接于对应的端服务器；所述端服务器还连接有安全等级输出终端，并通过网络交换机与上级主服务器相连接，所述网络交换机还连接有监控主机；

[0053] 所述端服务器包括环境信息采集模块、人员位置采集模块、人员身份采集模块、分析模块及管控模块；所述端服务器配置为控制所述环境信息采集终端采集并分析环境信息，根据所述环境信息计算并匹配安全等级，将安全等级结果向所述安全等级输出终端输出，并将超过预设安全等级限度的环境信息及此时对应的安全等级、人员位置信息及人员身份信息向所述主服务器输出；

[0054] 所述主服务器包括存储模块、GIS模块及管控模块；所述主服务配置为存储超过预设安全等级限度的环境信息及此时对应的安全等级、人员位置信息及人员身份信息，分析并生成按监测周期更新的三维空间安全信息；

[0055] 所述环境信息采集终端的安装位置为掘进工作面的掘进机回风侧、采煤工作面的采煤机回风侧及采煤工作面上隅角、进风巷道及回风巷道各安装一组；

[0056] 每组所述环境信息采集终端包括瓦斯传感器、氧气传感器及粉尘传感器；

[0057] 所述安全等级输出终端为四色报警器，分别具有绿光、黄光、橙光及红光报警功能。

[0058] 实施例1

[0059] 本实施例提供了一种煤矿环境安全监测方法，在所述煤矿环境安全监控系统中进行，所述煤矿环境安全监测方法包括如下步骤：

[0060] S1.通过监控主机设定：

[0061] 设定第一时长范围为40s，第二时长范围为8s，第三时长范围为3s，第一频率为10s/次，所述第二频率为2s/次，所述第三频率为实时监测；

[0062] 设定环境信息(包括瓦斯信号、氧气信号及粉尘信号)各自初始的第一阈值、第二阈值及预设安全等级限度，所述预设安全等级限度为所述安全等级的数值范围的中值；

[0063] 设定当环境信息的平均数值大小＜第一阈值时，安全等级为0；当第一阈值≤环境信息的平均数值大小＜第二阈值时，所述安全等级为1；当环境信息的平均数值大小≥第二阈值时，所述安全等级为2；

[0064] 将以上设定并通过网络交换机传达到主服务器及各个端服务器中；

[0065] S2.然后运行系统，在一个监测周期内，端服务器先在第一时长范围以第一频率采集环境信息并匹配安全等级为第一安全等级：

[0066] 当第一安全等级＝0时，输出安全等级结果到四色报警器显示报警，输出安全等级结果到主服务器，并在监控主机上显示文字信息，进入下一个监测周期；

[0067] 当第一安全等级＝1时，依次在第二时长范围内以第二频率采集环境信息并匹配第二安全等级，根据第二安全等级与第一安全等级的数值关系增加第一修正等级：当第二安全等级‑第一安全等级＝‑1时，所述第一修正等级＝‑1；当第二安全等级‑第一安全等级＝0时，所述第一修正等级＝1；当第二安全等级‑第一安全等级＝1时，所述第一修正等级＝2；然后在第三时长范围内以第三频率采集环境信息并匹配第三安全等级，根据第三安全等级与第二安全等级的数值关系增加第二修正等级：当第三安全等级‑第二安全等级＝‑2时，所述第二修正等级＝‑1；当第三安全等级‑第二安全等级＝‑1时，所述第二修正等级＝0；当第三安全等级‑第二安全等级＝0时，所述第二修正等级＝1；当第三安全等级‑第二安全等级＝1时，所述第二修正等级＝2；当第三安全等级‑第二安全等级＝2时，所述第二修正等级＝3；所述第一安全等级、所述第二安全等级、所述第三安全等级、所述第一修正等级及所述第二修正等级之和为所述总安全等级；输出安全等级结果到四色报警器显示绿色报警，输出安全等级结果到主服务器，并在监控主机上显示文字信息，进入下一个监测周期；

[0068] 当第一安全等级＝2时，直接在第三时长范围内以第三频率采集环境信息并匹配第四安全等级，根据第四安全等级与第一安全等级的数值关系增加第三修正等级：当第四安全等级‑第一安全等级＝‑2时，所述第三修正等级＝0；当第四安全等级‑第一安全等级＝1时，所述第三修正等级＝2；当第四安全等级‑第一安全等级＝0时，所述第三修正等级＝4；
所述第一安全等级、所述第四安全等级及所述第三修正等级之和为所述总安全等级；输出安全等级结果到四色报警器显示绿色报警，输出安全等级结果到主服务器，并在监控主机上显示文字信息，进入下一个监测周期；

[0069] S3.在S2步骤进行的同时，端服务器准备该监测周期内超过预设安全等级限度的环境信息，获取人员位置信息及人员身份信，然后将以上信息向主服务器输出。所述主服务器存储以上信息，通过GIS模块分析并生成带有安全等级、人员位置信息及人员身份信息的三维空间安全信息，并在下一个监测周期进行三维空间安全信息的更新；

[0070] 在以上过程中，安全等级结果输出到安全等级输出终端及主服务中后，报警方式按如下规则进行：初始的预设安全等级限度的数值为4；当安全等级为0～2时，四色报警器显示绿色报警，监控主机显示“无风险，安全”；当安全等级为3～4时，四色报警器显示黄色报警，监控主机显示“低风险，建议排查”；当安全等级为5～6时，四色报警器显示橙色报警，监控主机显示“中风险，立即排查”；当安全等级为7～8时，四色报警器显示红色报警，监控主机显示“高风险，立即撤离”。

[0071] 对比例1

[0072] 本对比例提供了一种煤矿环境安全监测方法，在所述煤矿环境安全监控系统中进行，所述煤矿环境安全监测方法不在一个监测周期内进行分步监测，不增加修正等级，仅通过端服务器在一个监测周期内实时持续采集环境信息，根据该监测周期内的环境信息的平均数值大小匹配安全等级：环境信息的平均数值大小＜第一阈值时，安全等级为0；当第一阈值≤环境信息的平均数值大小＜第二阈值时，所述安全等级为1；当环境信息的平均数值大小≥第二阈值时，所述安全等级为2；将安全等级及该监测周期内的所有环境信息传输到主服务器进行存储和分析。

[0073] 与对比例1相比，实施例1所提供的方法利用端服务器在一个周期内分为对多种情况及多步对环境信息进行采集，并分析匹配安全等级及修正等级，将安全等级结果进行了更加精细的划分，同时，环境信息采集的误差及波动而造成的安全等级可靠性及准确性降低有所改善；再通过有选择性地选取超过预设安全等级限度的环境信息传输到上级的主服务器中，合理分配监测工作量，减少数据过多过大引起的处理问题。同时利用主服务器对超过预设安全等级限度的环境信息及与其匹配的安全等级及人员位置身份信息进行存储、分析并处理成按监测周期更新的三维空间安全信息。使用所述系统及方法能有效地对煤矿井下安全问题进行高效监测，实现准确且及时地自动信息化预测和预警，为处理安全事故提供有效的帮助。

[0074] 本发明通过上述实施例来说明本发明的详细结构特征，但本发明并不局限于上述详细结构特征，即不意味着本发明必须依赖上述详细结构特征才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用部件的等效替换以及辅助部件的增加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

[0075] 以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

[0076] 另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

[0077] 此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。