基于物聯(lián)網技術的礦用無線網絡通訊系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型為一種基于物聯(lián)網技術的礦用無線網絡通訊系統(tǒng)，包括應用層、傳輸層以及感知層，所述應用層包括與網絡中心交換機相連接的語音服務器、定位服務器、視頻監(jiān)控管理服務器、煤礦安全生產調度服務器、應急指揮服務器；所述傳輸層包括與所述網絡中心交換機相連接的無線網絡交換系統(tǒng)；所述感知層包括配置在井下或地面上的多個智能終端，其與所述傳輸層中的無線網絡交換系統(tǒng)無線互連。本實用新型實現(xiàn)了對人員的實時精確定位、雙向移動通信、視頻監(jiān)控；遇到突發(fā)狀況時，可緊急預警、快速恢復通信、進行生命探測、搜救遇險礦工人員；同時也省去了電纜、光纖等線材，節(jié)材節(jié)能，減少了安全隱患。
【專利說明】基于物聯(lián)網技術的礦用無線網絡通訊系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及應用物聯(lián)網技術及礦用無線通訊系統(tǒng)設備，屬無線網絡通訊【技術領域】。
【背景技術】
[0002]煤炭在能源應用的比例中高達60%以上，是我國的主要能源和重要的戰(zhàn)略物資，具有不可替代性，在國民經濟建設中發(fā)揮著十分重要的作用。
[0003]目前煤礦井下采用的通訊主要是以線纜連接的固定電話和小靈通蜂窩通信系統(tǒng)。小靈通的通訊網絡的組成，是以地面上的交換服務器通過線纜與井下的網絡通訊基站連接，井下的網絡通訊基站之間是以線纜或光纖連接組成的有線環(huán)路網絡，只是在有線環(huán)路網絡上的通訊基站與小靈通之間的網絡連接是無線的。
[0004]而現(xiàn)在技術所存在的主要問題有以下幾個方面，首先，由于井下的網絡通訊基站之間仍采用由線纜或光纖連接組成的有線環(huán)路網絡，這使得在某些有線環(huán)網無法到達的區(qū)域存在通訊死角，這些通訊死角使得安裝于相應區(qū)域的網絡攝像機無法將其所拍攝到的前端視頻通過通訊網絡傳至井上控制中心，同樣地，也使得設置于這些區(qū)域的用于檢測或監(jiān)控井下各個環(huán)境指標的傳感器所檢測或監(jiān)控到的環(huán)境數據無法及時地通過通訊網絡傳至井上控制中心；其次，在對進下人員加以定位時，現(xiàn)有技術往往是利用單一話音通信基站接收目標信號的歸屬來判定移動目標的位置，其定位結果存在較誤差大；再次，當井下發(fā)生事故時，現(xiàn)有的有線環(huán)網無法快速恢復以用于應急救援通訊由于地面上缺乏井下的可靠信息，致使決策指揮搶險效率低，搜救難度大，甚至延誤了黃金救援時間，給國家財產和礦工生命安全造成了巨大的損失；除此以外，在井下鋪設有線環(huán)路需要大量的電纜、光纖等線材，整體系統(tǒng)建造成本較高。由此可鑒，如何保障礦井日常狀態(tài)及災變條件下的有效通訊，已成為目前解決礦山安全生產信息化管理監(jiān)控和應急救援問題中的一個重要環(huán)節(jié)。
實用新型內容
[0005]有鑒于此，本實用新型的主要目的在于提供一種基于物聯(lián)網技術的礦用無線網絡通訊系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有礦井有線通訊技術中所存在的存在通訊死角、定位誤差大、發(fā)生事故后無法快速恢復用于應急救援通訊以及系統(tǒng)成本較高的不足。
[0006]為達到上述目的，本實用新型提供了一種基于物聯(lián)網技術的礦用無線網絡通訊平臺，其特征在于，所述無線網絡通訊平臺包括應用層、傳輸層、感知層，其中:
[0007]所述應用層包括:語音服務器、定位服務器、視頻監(jiān)控管理服務器、煤礦安全生產調度服務器、應急指揮服務器、網絡中心交換機系統(tǒng)以及IP電話系統(tǒng)；所述語音服務器、定位服務器、視頻監(jiān)控管理服務器、煤礦安全生產調度服務器、應急指揮服務器以及IP電話系統(tǒng)分別通過網線與所述網絡中心交換機系統(tǒng)相連接，所述應用層的各個服務器之間通過所述網絡中心交換機系統(tǒng)實現(xiàn)數據信息的交互；
[0008]所述傳輸層包括無線網絡交換系統(tǒng)，所述無線網絡交換系統(tǒng)通過網線被接入到由所述網絡中心交換機系統(tǒng)所組成的局域網中，該無線網絡交換系統(tǒng)包括井下無線網絡交換系統(tǒng)以及地面無線網絡交換系統(tǒng)，其是由分別安裝在地面上和井下的多個無線MESH礦用通訊基站組成的，用于實現(xiàn)所述應用層與所述感知層之間的數據信息的無線交換；所述井下無線網絡交換系統(tǒng)及地面無線網絡交換系統(tǒng)分別與所述應用層中的網絡中心交換機系統(tǒng)相連接；
[0009]所述感知層包括分別配置在井下或地面上的多個智能終端，所述傳輸層中的井下無線網絡交換系統(tǒng)以及所述地面無線網絡交換系統(tǒng)分別與所述多個智能終端無線互連。
[0010]進一步地，所述智能終端包括分別配置在井下或地面上的手機、網絡攝像機、識別卡、傳感器以及配置在地面上的移動應急指揮機。
[0011]進一步地，所述語音服務器包含IPPBX語音交換調度服務器與礦用、IP電話以及礦用WIFI手機系統(tǒng)，其中IPPBX為語音交換網關，用于IP電話、WIFI手機之間及與其它公用電話、手機電話之間的語音交換。
[0012]進一步地，所述視頻監(jiān)控管理服務器進一步地包括有視頻監(jiān)控管理中心、視頻存儲器以及大屏幕監(jiān)視系統(tǒng)；用于存儲、管理、播放由所述網絡攝像機所拍攝的前端視頻，所述視頻通過大屏幕監(jiān)視系統(tǒng)得以放大顯示。
[0013]進一步地，所述視頻存儲器分為多個不同的存儲單元，分別用于存儲由不同的網絡攝像機所拍攝的前端視頻影像。
[0014]進一步地，所述煤礦安全生產調度服務器用于通過設置于煤礦地面或井下的所述網絡攝像機以及傳感器對煤礦地面或井下的多種環(huán)境指標進行監(jiān)測或監(jiān)控，并將監(jiān)測或監(jiān)控到的數據或影像通過無線網絡傳送給所述無線網絡交換系統(tǒng)，再經由所述中心交換機系統(tǒng)送至所述煤礦安全生產調度服務器。
[0015]進一步地，所述煤礦安全生產調度服務器通過所述網絡中心交換機系統(tǒng)與所述應急指揮服務器連接，當所述煤礦安全生產調度服務器監(jiān)控或檢測到了異常信息時則通過所述網絡中心交換機系統(tǒng)將所監(jiān)控或檢測到的異常信息發(fā)送給應急指揮服務器。
[0016]進一步地，所述煤礦安全生產調度服務器直接通過所述中心交換機系統(tǒng)與所述視頻監(jiān)控管理服務器連接，并從所述視頻監(jiān)控管理服務器中直接調取實時影像資料。
[0017]進一步地，所述應急指揮服務器能夠經由所述網絡中心交換機系統(tǒng)接收來自于所述應用層中其它各服務器的數據信息，或經由所述無線網絡交換系統(tǒng)以及網絡中心交換機系統(tǒng)從感知層的各個組成部分中直接獲取所需要的數據信息。
[0018]如權利要求9所述的礦用無線網絡通訊系統(tǒng)，其特征在于，所述應急指揮服務器能夠經由所述網絡中心交換機系統(tǒng)向應用層的其它各個服務器發(fā)送應急指令，或通過所述無線網絡交換系統(tǒng)以及網絡中心交換機系統(tǒng)直接向所述感知層的各個組成部分發(fā)出應急調度指令。
[0019]進一步地，所述網絡中心交換機系統(tǒng)通過網絡出口接入公網。
[0020]進一步地，組成所述地面無線網絡交換系統(tǒng)的多個無線MESH礦用通訊基站中的每一個基站和與其相鄰的多個無線MESH礦用通訊基站無線互連，并與配置在地面上的多個智能終端無線互連。
[0021]進一步地，所述井下無線網絡交換系統(tǒng)由多個防爆無線MESH礦用通訊基站組成；所述網絡中心交換機與設置于入井口的第一臺防爆無線MESH礦用通訊基站無線互連，其它的多個防爆無線MESH礦用通訊基站沿井下巷道一字排開，和與其相鄰的兩個防爆無線MESH礦用通訊基站無線互連，同時與配置在井下的多個智能終端無線互連。
[0022]從以上技術方案可以看出，本實用新型所述的基于物聯(lián)網技術的礦用無線網絡通訊平臺通過井下無線網絡交換系統(tǒng)搭建起井下無線網絡環(huán)境，而感知層中所配置的多個智能終端也分別地與組成井下無線網絡交換系統(tǒng)的無線MESH礦用通訊基站無線互連，這樣使得井下工作區(qū)域不再存在有通信死角，安裝于各個工作區(qū)的所有網絡攝像機以及用于檢測或監(jiān)控井下各個環(huán)境指標的傳感器等終端設備均可以實時地將所采集到的圖像、環(huán)境數據通過無線通訊網絡傳至本實用新型所述的應用層中；其次，在使用本實用新型所述的通訊平臺對井下人員進行定位時，除了可以通過無線MESH通信基站接收目標信號的歸屬來判定，還可以通過井下人員所佩戴的識別卡所發(fā)出的定位信息來判斷，兩種判斷方式結合使用，可能大大地提高人員定位的準確性；再次，當井下發(fā)生爆炸、滲水等事故時，無線網絡環(huán)境可以快速恢復以用于應急救援通訊，這使得地面指揮人員可以在第一時間掌握井下可靠信息，快速作出反應，為救援贏得寶貴時間；再次，整個井下無線網絡環(huán)境的搭建省去了電纜、光纖等耗材的使用，節(jié)約成本，同時也減少了安全隱患。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1為本實用新型所述礦用無線網絡通訊系統(tǒng)的結構原理框圖。
【具體實施方式】
[0024]為使于本領域一般技術人員能夠對本實用新型的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下參照附圖，對本實用新型進一步詳細說明。
[0025]如圖1所述，本實用新型所述的無線網絡系統(tǒng)由應用層、傳輸層、感知層三個部分組成，其中所述應用層由語音服務器1、定位服務器2、視頻監(jiān)控管理服務器3、煤礦安全生產調度服務器4、應急指揮服務器5以及網絡中心交換機系統(tǒng)6組成；所述語音服務器1、定位服務器2、視頻監(jiān)控管理服務器3、煤礦安全生產調度服務器4、應急指揮服務器5分別通過網線與所述網絡中心交換機系統(tǒng)6相連接，置于地面上煤礦安全生產調度監(jiān)控中心，用以實現(xiàn)遠程監(jiān)測與控制、安全事故應急指揮、數據上報與信息共享等功能。
[0026]所述傳輸層包括無線網絡交換系統(tǒng)8，所述無線網絡交換系統(tǒng)8通過網線被接入到由所述網絡中心交換機系統(tǒng)6所組成的局域網中，所述無線網絡交換系統(tǒng)8包括井下無線網絡交換系統(tǒng)8’以及地面無線網絡交換系統(tǒng)8”，其是由分別安裝在地面上和井下的多個無線MESH礦用通訊基站組成的，主要用于承載接收/發(fā)射無線視頻、語音、傳感器感知信息數據等多種業(yè)務的數據無線交換。所述井下無線網絡交換系統(tǒng)8’以及地面無線網絡交換系統(tǒng)8”分別與所述應用層中的網絡中心交換機系統(tǒng)6相連接。
[0027]所述感知層由分別配置在井下或地面上的手機9、網絡攝像機10、識別卡11、傳感器12、移動應急指揮機13等各類智能終端組成。所述傳輸層中的井下無線網絡交換系統(tǒng)8，以及地面無線網絡交換系統(tǒng)8”分別與感知層中配置在井下或地面上的手機9、網絡攝像機10、識別卡11、傳感器12、移動應急指揮機13無線互連。
[0028]進一步地，所述語音服務器I包含IPPBX語音交換調度服務器、IP電話、礦用WIFI手機系統(tǒng)。IPPBX是語音交換網關，IPPBX用于IP電話、WIFI手機之間及與其它公用電話、手機電話之間的語音交換功能。其進一步地還可擴展會議電話、語音信箱、視頻調度等功能。IP電話在WIFI覆蓋區(qū)域內隨時隨地接聽撥打電話。所述IP電話的基本功能包括電話間的通信、電話與調度臺的通信、強拆、強插、調度臺的廣播功能、調度臺的通播功能與電話會議功能。
[0029]所述定位服務器2用于對礦區(qū)配備定位識別卡11的人員、車輛、要害場所、資產等進行實時定位，統(tǒng)計等功能。在實際操作過程中，所述定位服務器2通過地理信息系統(tǒng)(GIS)監(jiān)控系統(tǒng)軟件顯示整個礦區(qū)地圖，并對從井下人員、車輛等配帶的所述識別卡11回傳的數據進行分析，并將分析結果顯示在整個礦區(qū)地圖的相應位置上。其中，所述識別卡
11所回傳的數據是通過無線網絡傳送給所述無線網絡交換系統(tǒng)8，所述無線網絡交換系統(tǒng)8再經由所述中心交換機系統(tǒng)6傳送至所述定位服務器2中的，所述識別卡11所回傳的數據包括有井下人員考勤信息、井下人員定位信息、井下人員生命體征信息、搜救等信息。
[0030]所述視頻監(jiān)控管理服務器3包括視頻監(jiān)控管理中心、視頻存儲器、以及大屏監(jiān)視系統(tǒng)。所述視頻監(jiān)控管理服務器3用于存儲、管理、播放由設置于前端工作區(qū)域的所述網絡攝像機10所拍攝的前端視頻，同時可通過大屏進行放大顯示。具體地，所述網絡攝像機10對前端工作區(qū)域進行常規(guī)拍攝，并將所拍攝到的視頻影像實時地通過無線網絡傳送給所述無線網絡交換系統(tǒng)8，所述無線網絡交換系統(tǒng)8再經由所述中心交換機系統(tǒng)6將所接收到的視頻影像傳送至所述視頻監(jiān)控管理服務器3，所述視頻監(jiān)控管理中心根據拍攝每一條視頻影像所使用的網絡攝像機10的不同將所接受到的視頻影像進行分類，并按類別周期性地存儲到所述視頻存儲器不同的存儲單元中，以供后期人為調用、回放。進一步地，通過所述網絡出口 7，管理人員可在任何能上網的地方遠程通過電腦、手機等終端遠程實時查看。
[0031]所述煤礦安全生產調度服務器4用于通過設置于煤礦地面或井下的所述網絡攝像機10以及傳感器12對煤礦地面或井下的多種環(huán)境指標進行監(jiān)測或監(jiān)控。具體地，所述傳感器12可以對地面或井下的甲烷(CH4)濃度、一氧化碳(CO)濃度以及溫度等環(huán)境數據加以監(jiān)測，而所述視頻監(jiān)控網絡攝像機則可對地面或井下的人、機、物的工作情況加以監(jiān)控。由設置于煤礦地面或井下的所述網絡攝像機10以及傳感器12監(jiān)測或監(jiān)控到的數據或影像通過無線網絡傳送給所述無線網絡交換系統(tǒng)8，再通過所述無線網絡交換系統(tǒng)8經由所述中心交換機系統(tǒng)6將所接收到的數據或影像傳送至所述煤礦安全生產調度服務器4。當所述煤礦安全生產調度服務器4監(jiān)控或檢測到了異常信息時則通過所述網絡中心交換機系統(tǒng)6將所監(jiān)控或檢測到的異常信息發(fā)送給應急指揮服務器5，再由所述應急指揮服務器5對所接收到的信息進行分析、判斷。所述煤礦安全生產調度服務器4對于煤礦的生產運行狀況、安全水平、災害預測預警、告警具有十分重要的用途。
[0032]優(yōu)選地，所述煤礦安全生產調度服務器4也可以直接通過所述中心交換機系統(tǒng)6從所述視頻監(jiān)控管理服務器3中調取實時影像資料。
[0033]所述應急指揮服務器5主要用于事故發(fā)生時的應急救援指揮。所述應急指揮服務器5經由所述網絡中心交換機系統(tǒng)6從所述語音服務器1、定位服務器2、視頻監(jiān)控管理服務器3以及煤礦安全生產調度服務器4接收語音、定位位置、視頻以及環(huán)境監(jiān)測結果等數據信息；另一方面，所述應急指揮服務器5也可經由所述無線網絡交換系統(tǒng)8以及網絡中心交換機系統(tǒng)6從感知層的各個組成部分中直接獲取所需要的數據信息。所述應急指揮服務器5整合所接收到的各種數據信息并加以分析，從而發(fā)出應急調度，所述應急調度可經由所述網絡中心交換機系統(tǒng)6發(fā)送至應用層的其它各個服務器中，并由各個服務器再向所述感知層的各個組成部分發(fā)出應急調度指令，也可由所述應急指揮服務器5直接向所述感知層的各個組成部分發(fā)出應急調度指令。在一個實施方式中，當所述應急指揮服務器5的接收到的井下甲烷(CH4)濃度數據超過了設定的預報警值，則所述應急指揮服務器5啟動相應的緊急處理預案，例如，通過所述語音服務器I向井下的手機發(fā)出語音報警指令，命令井下工作人員緊急逃生并指明逃生路線。所述應急指揮服務器5可無線接入移動4G、互聯(lián)網，實現(xiàn)遠程通訊。
[0034]所述網絡中心交換機系統(tǒng)6分別與語音服務器1、定位服務器2、視頻監(jiān)控管理服務器3、煤礦安全生產調度服務器4、應急指揮服務器5以及無線網絡交換系統(tǒng)8相連接。所述語音服務器1、定位服務器2、視頻監(jiān)控管理服務器3、煤礦安全生產調度服務器4以及應急指揮服務器5之間通過所述網絡中心交換機系統(tǒng)6實現(xiàn)數據信息的交互，而上述多個服務器與所述感知層中的各個終端設備之間的數據信息的交換，特別是報警信息的交換，則是通過網絡中心交換機系統(tǒng)6與無線網絡交換系統(tǒng)8的共同作用而實現(xiàn)的。所述網絡中心交換機系統(tǒng)6通過網絡出口 7接入移動4G、互聯(lián)網實現(xiàn)遠程通訊。
[0035]所述無線網絡交換系統(tǒng)8主要用于承載接收/發(fā)射無線視頻、語音、傳感器感知信息數據等多種業(yè)務的數據無線交換。所述無線網絡交換系統(tǒng)8包括井下無線網絡交換系統(tǒng)8，以及地面無線網絡交換系統(tǒng)8”，其是由分別安裝在地面上和井下的多個無線MESH礦用通訊基站組成的，其中，組成井下無線網絡交換系統(tǒng)8 ’的無線MESH礦用通訊基站為防爆無線MESH礦用通訊基站。所述地面無線網絡交換系統(tǒng)8”與網絡中心交換機6連接，而組成該地面無線網絡交換系統(tǒng)8”的多個無線MESH礦用通訊基站中的每一個無線MESH礦用通訊基站和與其相鄰的多個基站無線互連，并且與配置在地面上的手機9、網絡攝像機10、識別卡11、傳感器12以及移動應急指揮機13無線互連。而在所述井下無線網絡交換系統(tǒng)8’中，所述網絡中心交換機系統(tǒng)6與設置于入井口的第一臺防爆無線MESH礦用通訊基站無線互連，其它的多個防爆無線MESH礦用通訊基站沿井下巷道一字排開，每一個防爆無線MESH礦用通訊基站均和與其相鄰的兩個防爆無線MESH礦用通訊基站無線互連，并與配置在井下的手機9、網絡攝像機10、識別卡11以及傳感器12無線互連。
[0036]所述手機9具有語音、視頻、短信等功能，主要用于地面上與井下雙向移動通話和井下環(huán)境相互之間移動通話及視頻查看、安全信息預警通報。與無線網絡交換系統(tǒng)8無線互連。
[0037]所述網絡攝像機10為無線網絡攝像機，通過在井下或(地面上)安裝無線網絡攝像機視頻信號通過無線網絡交換系統(tǒng)8以及網絡中心交換機系統(tǒng)6所述視頻監(jiān)控管理服務器3中的視頻監(jiān)控管理中心，由此實現(xiàn)可以對重要區(qū)域如井下采煤工作面等或要害場所如炸藥庫、變電室、空壓機房等進行視頻實時監(jiān)控。
[0038]所述識別卡11用于井下人員考勤、跟蹤定位、生命體征信息探測、遇險搜救等。所述識別卡11與無線網絡交換系統(tǒng)8無線互連并經由所述無線網絡交換系統(tǒng)8以及以及網絡中心交換機系統(tǒng)6將所監(jiān)測到的數據傳輸給所述應用層中的各個服務器。
[0039]所述傳感器12主要用于井下環(huán)境、災害信息感知數據無線傳輸地面監(jiān)控中心。所述傳感器12與無線網絡交換系統(tǒng)8無線互連，并經由所述無線網絡交換系統(tǒng)8以及以及網絡中心交換機系統(tǒng)6將所監(jiān)測到的數據傳輸給所述應用層中的各個服務器。[0040]所述移動應急指揮機13主要用于事故發(fā)生時的應急救援指揮。所述移動應急指揮機13經由所述網絡中心交換機系統(tǒng)6以及無線網絡交換系統(tǒng)8從所述語音服務器1、定位服務器2、視頻監(jiān)控管理服務器3以及煤礦安全生產調度服務器4接收語音、定位位置、視頻以及環(huán)境監(jiān)測結果等數據信息；另一方面，所述移動應急指揮機13也可經由所述無線網絡交換系統(tǒng)8所組成的無線網絡從感知層的各個組成部分中直接獲取所需要的數據信息。所述移動應急指揮機13整合所接收到的各種數據信息并加以分析，從而發(fā)出應急調度，所述應急調度可經由所述網絡中心交換機系統(tǒng)6以及無線網絡交換系統(tǒng)8發(fā)送至應用層的其它各個服務器中，并由各個服務器再向所述感知層的各個組成部分發(fā)出應急調度指令，也可直接通過無線網絡向所述感知層的各個組成部分發(fā)出應急調度指令。在一個實施方式中，當所述移動應急指揮機13的接收到的井下甲烷(CH4)濃度數據超過了設定的預報警值，則所述移動應急指揮機13啟動相應的緊急處理預案，例如，通過所述語音服務器I向井下的手機發(fā)出語音報警指令，命令井下工作人員緊急逃生并指明逃生路線。所述應急指揮服務器5可無線接入移動4G、互聯(lián)網，實現(xiàn)遠程通訊。
[0041]井下、地面上所有的無線智能終端通過無線網絡協(xié)議在全無線通訊網絡交換系統(tǒng)中漫游，訪問整個網絡資源，并表現(xiàn)出全面感知、無縫互聯(lián)、高度智能。井下無線智能終端均采用本安型、防爆型技術標準，符合礦用國家安標認證要求，適合礦井使用。
[0042]本實用新型基于物聯(lián)網技術及WIFI無線通訊系統(tǒng)，采用當前最先進的IEEE802.1ln無線標準，和MESH無線通訊系統(tǒng)設計，結合IPPBX交換機、視頻監(jiān)控、礦井GIS電子地圖信息、煤礦安全生產調度服務器、應急救援指揮服務器、網絡中心交換機，及無線網絡系統(tǒng)交換系統(tǒng)和各類智能終端設備等。本無線通訊網絡系統(tǒng)采用全無線通訊技術，不再依托煤礦有線環(huán)網，徹底擺脫有線的束縛。在功能上不僅可以實現(xiàn)支持無線語音通信、人員、車輛、要害場所、資產精確定位，同時可接入無線視頻監(jiān)控、傳感器感知信息數據無線傳輸等功能。實現(xiàn)將無處不在的末端設備和設施，包括具備“內在智能”的傳感器、移動終端、工業(yè)系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)等、及如貼上RFID的各種資產、攜帶無線終端的個人與車輛等等“智能化物件”，通過Mesh WLAN無線網絡系統(tǒng)交換通訊系統(tǒng)接入移動4G、互聯(lián)網，實現(xiàn)互聯(lián)互通、應用高集成。在內網、專網、或互聯(lián)網環(huán)境下，采用適當的信息安全保障機制，提供安全可控乃至個性化的實時在線監(jiān)測、定位追溯、報警聯(lián)動、調度指揮、預案管理、遠程控制、安全防范、遠程維保、在線升級、統(tǒng)計報表、決策支持、領導桌面等管理和服務功能，實現(xiàn)對礦山安全生產信息化“人員、車輛、要害場所、資產等物”的“安全、高效、節(jié)能、環(huán)?！钡摹肮堋⒖?、營” 一體化。
[0043]所述WIFI無線MESH工作方式，即無線網狀網(MESH)技術是面向基于IP接入的新型無線移動通信技術，適合于區(qū)域環(huán)境覆蓋和寬帶高速無線接入。無線Mesh網絡基于呈網狀分布的眾多無線接入點間的相互合作和協(xié)同，具有寬帶高速和高頻譜效率的優(yōu)勢，具有動態(tài)自組織、自配置、自維護等突出特點。
[0044]在實際應用中，Mesh WLAN網絡要比單跳網絡更加穩(wěn)定，這是因為在數據通信中，網絡性能的發(fā)揮并不是僅依靠某個節(jié)點.在傳統(tǒng)的單跳無線網絡中，如果固定的AP(網絡交換基站)發(fā)生故障，那么該網絡中所有的無線設備都不能進行通信.而在Mesh網絡中，如果某個節(jié)點的AP發(fā)生故障，它可以重新再選擇一個AP進行通信，數據仍然可以高速地到達目的地。從物理角度而言，無線通信意味著通信距離越短，通信的效果會越好.因為隨著通信距離的增長，無線信號不但會衰弱而且會相互干擾，從而降低數據通信的效率。而在Mesh網絡中，是以一條條較短的無線網絡連接代替以往長距離的連接，從而保證數據可以以高速率在節(jié)點之間快速傳遞。Mesh技術可以使WLAN的安裝部署、網絡擴容更加方便，許多廠家都推出了功能豐富的Mesh產品，從而使部署大規(guī)模運營級無線城域網成為可倉泛。
[0045]國內煤礦井下環(huán)境較惡劣復雜，有線技術通信網絡經常受到諸如塌方，及發(fā)生事故時線纜被損壞折斷，造成通訊網絡癱患失效等問題的困擾。在實施的本技術方案中，由于采用了 MESH技術，井下各通信基站之間可利用MESH技術特有的網絡自愈功能保障正常通信，此舉同時也為解決礦井發(fā)生災變時應急救援指揮通訊提供了一個可靠的通信系統(tǒng)。
【權利要求】
1.一種基于物聯(lián)網技術的礦用無線網絡通訊系統(tǒng)，包括應用層、傳輸層、感知層，所述應用層包括:語音服務器(I)、定位服務器(2)、視頻監(jiān)控管理服務器(3)、煤礦安全生產調度服務器(4)、應急指揮服務器(5)以及網絡中心交換機系統(tǒng)(6);所述語音服務器(I)、定位服務器(2)、視頻監(jiān)控管理服務器(3)、煤礦安全生產調度服務器(4)以及應急指揮服務器(5)分別通過網線與所述網絡中心交換機系統(tǒng)(6)相連接，所述應用層的各個服務器(1、2、3、4、5)之間通過所述網絡中心交換機系統(tǒng)(6)實現(xiàn)數據信息的交互；其特征在于， 所述傳輸層包括無線網絡交換系統(tǒng)(8)，所述無線網絡交換系統(tǒng)(8)通過網線被接入到由所述網絡中心交換機系統(tǒng)(6)所組成的局域網中，該無線網絡交換系統(tǒng)(8)包括井下無線網絡交換系統(tǒng)(8’)以及地面無線網絡交換系統(tǒng)(8”)，其是由分別安裝在地面上和井下的多個無線MESH礦用通訊基站組成的，用于實現(xiàn)所述應用層與所述感知層之間的數據信息的無線交換；所述井下無線網絡交換系統(tǒng)(8’)以及地面無線網絡交換系統(tǒng)(8”)分別與所述應用層中的網絡中心交換機系統(tǒng)(6)相連接； 所述感知層包括分別配置在井下或地面上的多個智能終端，所述傳輸層中的井下無線網絡交換系統(tǒng)(8’)以及所述地面無線網絡交換系統(tǒng)(8”)分別與所述多個智能終端無線互連。
2.如權利要求1所述的礦用無線網絡通訊系統(tǒng)，其特征在于，所述智能終端包括分別配置在井下或地面上的手機(9)、網絡攝像機(10)、識別卡(11)、傳感器(12)以及配置在地面上的移動應急指揮機(13)。
3.如權利要求1所述的礦用無線網絡通訊系統(tǒng)，其特征在于，所述語音服務器(I)包含IPPBX語音交換調度服務器與礦用、IP電話以及礦用WIFI手機系統(tǒng)，其中IPPBX為語音交換網關，用于IP電話、WIFI手機之間及與其它公用電話、手機電話之間的語音交換。
4.如權利要求 2所述的礦用無線網絡通訊系統(tǒng)，其特征在于，所述視頻監(jiān)控管理服務器(3)進一步地包括有視頻監(jiān)控管理中心、視頻存儲器以及大屏幕監(jiān)視系統(tǒng)；用于存儲、管理、播放由所述網絡攝像機(10)所拍攝的前端視頻，所述視頻通過大屏幕監(jiān)視系統(tǒng)得以放大顯示。
5.如權利要求4所述的礦用無線網絡通訊系統(tǒng)，其特征在于，所述視頻存儲器分為多個不同的存儲單元，分別用于存儲由不同的網絡攝像機(10)所拍攝的前端視頻影像。
6.如權利要求2所述的礦用無線網絡通訊系統(tǒng)，其特征在于，所述煤礦安全生產調度服務器(4)用于通過設置于煤礦地面或井下的所述網絡攝像機(10)以及傳感器(12)對煤礦地面或井下的多種環(huán)境指標進行監(jiān)測或監(jiān)控，并將監(jiān)測或監(jiān)控到的數據或影像通過無線網絡傳送給所述無線網絡交換系統(tǒng)(8)，再經由所述中心交換機系統(tǒng)(6)送至所述煤礦安全生產調度服務器(4)。
7.如權利要求6所述的礦用無線網絡通訊系統(tǒng)，其特征在于，所述煤礦安全生產調度服務器(4)通過所述網絡中心交換機系統(tǒng)(6)與所述應急指揮服務器(5)連接，當所述煤礦安全生產調度服務器(4)監(jiān)控或檢測到了異常信息時則通過所述網絡中心交換機系統(tǒng)(6)將所監(jiān)控或檢測到的異常信息發(fā)送給應急指揮服務器(5 )。
8.如權利要求6所述的礦用無線網絡通訊系統(tǒng)，其特征在于，所述煤礦安全生產調度服務器(4 )直接通過所述中心交換機系統(tǒng)(6 )與所述視頻監(jiān)控管理服務器(3 )連接，并從所述視頻監(jiān)控管理服務器(3)中直接調取實時影像資料。
9.如權利要求1所述的礦用無線網絡通訊系統(tǒng)，其特征在于，所述應急指揮服務器(5)能夠經由所述網絡中心交換機系統(tǒng)(6)接收來自于所述應用層中其它各服務器的數據信息，或經由所述無線網絡交換系統(tǒng)(8)以及網絡中心交換機系統(tǒng)(6)從感知層的各個組成部分中直接獲取所需要的數據信息。
10.如權利要求9所述的礦用無線網絡通訊系統(tǒng)，其特征在于，所述應急指揮服務器(5)能夠經由所述網絡中心交換機系統(tǒng)(6)向應用層的其它各個服務器發(fā)送應急指令，或通過所述無線網絡交換系統(tǒng)(8)以及網絡中心交換機系統(tǒng)(6)直接向所述感知層的各個組成部分發(fā)出應急調度指令。
11.如權利要求1所述的礦用無線網絡通訊系統(tǒng)，其特征在于，所述網絡中心交換機系統(tǒng)(6)通過網絡出口(7)接入公網。
12.如權利要求1所述的礦用無線網絡通訊系統(tǒng)，其特征在于，組成所述地面無線網絡交換系統(tǒng)(8”)的多個無線MESH礦用通訊基站中的每一個基站和與其相鄰的多個無線MESH礦用通訊基站無線互連，并與配置在地面上的多個智能終端無線互連。
13.如`權利要求1所述的礦用無線網絡通訊系統(tǒng)，其特征在于，所述井下無線網絡交換系統(tǒng)(8’)由多個防爆無線MESH礦用通訊基站組成；所述網絡中心交換機(6)與設置于入井口的第一臺防爆無線MESH礦用通訊基站無線互連，其它的多個防爆無線MESH礦用通訊基站沿井下巷道一字排開，和與其相鄰的兩個防爆無線MESH礦用通訊基站無線互連，同時與配置在井下的多個智能終端無線互連。
【文檔編號】H04W84/18GK203445906SQ201220613080
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2012年11月19日 優(yōu)先權日:2011年11月17日
【發(fā)明者】晁頂, 晁群, 李鋼 申請人:晁頂, 晁群, 李鋼