一种地下矿山放矿过程智能监控系统及方法

技术领域

本发明涉及地下矿放矿过程管理技术领域，具体涉及一种地下矿山放矿过程智能监控系统及方法。

背景技术

地下矿的放矿管理和控制非常重要，特别是在大面积的放矿过程中，放矿管理工作直接关系到此种采矿方法的成败。例如：无底柱分段崩落开采是一种在地下矿普遍使用的采矿方法，该方法将矿体按照开采条件在高程上切分为若干阶段，将阶段矿体划分为矿块，矿块内划分为分段，在分段中的回采进路进行落矿、出矿作业，分段之间自上而下回采，进路在空间上按照一定顺序以步距崩矿逐步退采，在覆盖岩层下放矿出矿。这个过程中出矿过程的管控直接影响覆盖层变化，从而影响贫化指标，必须对空间内所有设备的开采过程进行监控，才能确保出矿协同。

然而由于工作区存在频繁爆破工序，传统的定位、计量及通讯手段难以适应井下条件，且现有技术中采用人工计数的方式对无底柱分段崩落开采矿山的出矿量等信息进行统计，无法对地下矿山的放矿过程进行智能化监测，即无法准确对铲运机进行定位和计量，导致引发各类安全生产事故。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种地下矿山放矿过程智能监控系统及方法，用以解决现有技术中存在的无法对地下矿山的放矿过程进行智能化监测，即无法准确对铲运机进行定位和计量，导致引发各类安全生产事故的技术问题。

一方面，本发明提供了一种地下矿山放矿过程智能监控系统，包括：铲运机信息获取模块、视频监控模块、井下监控模块以及地表调度模块；

所述铲运机信息获取模块用于确定铲运机的位置信息和物料信息；

所述视频监控模块用于获取放矿过程的视频数据；

所述井下监控模块用于接收并显示所述位置信息、所述物料信息以及所述视频数据；

所述井下监控模块还用于将所述位置信息、所述物料信息以及所述视频数据发送至地表调度模块；

所述地表调度模块用于基于所述位置信息以及所述物料信息生成铲运机调度方案，并控制所述铲运机执行所述铲运机调度方案；

所述地表调度模块还用于显示所述位置信息、所述物料信息以及所述视频数据。

在一些可能的实现方式中，所述铲运机信息获取模块包括设置在地下矿中的多个智能定位桩以及设置在所述铲运机上的智能车载终端；

所述智能车载终端用于当所述铲运机通过所述智能定位桩时，获取所述智能定位桩的定位桩编号，并基于所述定位桩编号确定所述铲运机的实时位置；

所述智能车载终端还用于获取所述铲运机的当前载重，并基于所述当前载重和所述实时位置确定所述位置信息和所述物料信息；所述物料信息包括铲运机日出矿量，所述位置信息包括出矿位置以及卸矿位置。

在一些可能的实现方式中，所述铲运机信息获取模块还包括铲运机运行状态数据获取单元；

所述铲运机运行状态数据获取单元用于获取所述铲运机的运行状态数据；

所述地表调度模块还用于基于所述运行状态数据确定所述铲运机是否发生故障，当所述铲运机发生故障时，生成故障处理指令，并控制所述铲运机执行所述故障处理指令。

在一些可能的实现方式中，所述地表调度模块包括数据接收单元、对比单元以及调度方案生成单元；

所述数据接收单元用于接收所述位置信息以及所述物料信息；

所述对比单元用于将所述位置信息以及所述物料信息与预先构建的信息库中的参考位置信息和参考物料信息进行对比，生成对比结果；

所述调度方案生成单元用于基于所述对比结果生成所述铲运机调度方案。

在一些可能的实现方式中，所述地表调度模块还包括故障等级确定单元以及故障处理指令下发单元；

所述故障等级确定单元用于当所述铲运机发生故障时，确定故障发生位置以及故障发生类型，并基于所述故障发生位置和所述故障发生类型确定故障等级；

所述故障处理指令下发单元用于基于所述故障等级从预设的指令库中调用所述故障处理指令。

在一些可能的实现方式中，所述地表调度模块还包括视频数据分析单元，所述地下矿山放矿过程智能监控系统还包括广播模块；

所述视频数据分析单元用于接收所述视频数据，并对所述视频数据进行分析，判断地下矿是否存在安全事件，当存在所述安全事件时，向所述广播模块发出广播控制指令；

所述广播模块响应所述广播控制指令发出广播。

在一些可能的实现方式中，所述视频数据分析单元包括视频处理子单元、图像识别子单元以及指令生成子单元；

所述视频处理子单元用于对所述视频数据进行格式转换和图像帧采集，获得多个图像帧；

所述图像识别子单元用于对各所述图像帧进行识别，确定是否存在安全事件；

所述指令生成子单元用于当存在安全事件时，基于所述安全事件生成广播控制指令。

在一些可能的实现方式中，所述视频数据分析单元还用于对所述视频数据进行分析，获得所述铲运机的对比物料信息，并基于所述对比物料信息和所述物料信息判断所述铲运机信息获取模块是否可靠。

在一些可能的实现方式中，所述井下监控模块还用于基于所述位置信息以及所述物料信息生成铲运机即时调度方案，并控制所述铲运机执行所述铲运机即时调度方案；

其中，所述铲运机调度方案的优先级高于所述铲运机即时调度方案。

另一方面，本发明还提供了一种地下矿山放矿过程智能监控方法，适用于上述任意一种可能的实现方式中所述的地下矿山放矿过程智能监控系统，所述地下矿山放矿过程智能监控方法包括：

确定铲运机的位置信息和物料信息；

获取放矿过程的视频数据；

控制井下监控模块接收并显示所述位置信息、所述物料信息以及所述视频数据；并将所述位置信息、所述物料信息以及所述视频数据发送至地表调度模块；

控制所述地表调度模块基于所述位置信息以及所述物料信息生成铲运机调度方案，并控制所述铲运机执行所述铲运机调度方案；

控制所述地表调度模块显示所述位置信息、所述物料信息以及所述视频数据。

采用上述实现方式的有益效果是：本发明提供的地下矿山放矿过程智能监控系统，通过设置铲运机信息获取模块确定铲运机的位置信息和物料信息，设置视频监控模块获取放矿过程的视频数据，并通过井下监控模块和地表调度模块分别对视频数据进行显示，实现对地下矿山放矿过程的实时监测。进一步地，通过设置地表调度模块基于位置信息以及物料信息生成铲运机调度方案，并控制铲运机执行铲运机调度方案，可通过生成的铲运机调度方案实现对放矿过程的严格管理，确保生产的顺利进行，并减少了矿山安全生产事故。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述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为本发明提供的地下矿山放矿过程智能监控系统的一个实施例结构示意图；

图2为本发明提供的视频数据分析单元的一个实施例结构示意图；

图3为本发明提供的地下矿山放矿过程智能监控方法的一个实施例流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应当理解，示意性的附图并未按实物比例绘制。本发明中使用的流程图示出了根据本发明的一些实施例实现的操作。应当理解，流程图的操作可以不按顺序实现，没有逻辑的上下文关系的步骤可以反转顺序或者同时实施。此外，本领域技术人员在本发明内容的指引下，可以向流程图添加一个或多个其他操作，也可以从流程图中移除一个或多个操作。

附图中所示的一些方框图是功能实体，不一定必须与物理或逻辑上独立的实体相对应。可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器系统和/或控制器系统中实现这些功能实体。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的若干实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

本发明提供了一种地下矿山放矿过程智能监控系统及方法，以下分别进行说明。

图1为本发明提供的地下矿山放矿过程智能监控系统的一个实施例结构示意图，如图1所示，地下矿山放矿过程智能监控系统10包括：铲运机信息获取模块100、视频监控模块200、井下监控模块300以及地表调度模块400；

铲运机信息获取模块100用于确定铲运机的位置信息和物料信息；

视频监控模块200用于获取放矿过程的视频数据；

井下监控模块300用于接收并显示位置信息、物料信息以及视频数据；

井下监控模块300还用于将位置信息、物料信息以及视频数据发送至地表调度模块400；

地表调度模块400用于基于位置信息以及物料信息生成铲运机调度方案，并控制铲运机执行铲运机调度方案；

地表调度模块400还用于显示位置信息、物料信息以及视频数据。

与现有技术相比，本发明实施例提供的地下矿山放矿过程智能监控系统10，通过设置铲运机信息获取模块100确定铲运机的位置信息和物料信息，设置视频监控模块200获取放矿过程的视频数据，并通过井下监控模块300和地表调度模块400分别对视频数据进行显示，实现对地下矿山放矿过程的实时监测。进一步地，通过设置地表调度模块400基于位置信息以及物料信息生成铲运机调度方案，并控制铲运机执行铲运机调度方案，可通过生成的铲运机调度方案实现对放矿过程的严格管理，确保生产的顺利进行，并减少了矿山安全生产事故。

需要说明的是：由于位置信息、物料信息以及视频数据是在井下获得的，为确保位置信息、物料信息以及视频数据的传输，在本发明的一些实施例中，地下矿中包括地下矿用基站以及无线发射终端，地下矿用基站分别与井上交换机和无线发射终端通信连接，无线发射终端分别与铲运机信息获取模块100和视频监控模块200通信连接，可实现铲运机信息获取模块100和视频监控模块200与井上机房局域网的组网，通过组网可将地下矿中的信息传输至地表调度模块400，为地下矿采场作业的精细化管控提供支持。

还需要说明的是：井下监控模块300中接收位置信息、物料信息以及视频数据的设备为接入层交换机，地表调度模块400中接收位置信息、物料信息以及视频数据的设备为汇聚层交换机。

在本发明的具体实施例中，视频监控模块200为无线网络摄像机。

应当理解的是：井下监控模块300和地表调度模块400显示位置信息、物料信息以及视频数据时，显示方式可为同时显示、滚动显示等。

在本发明的一些实施例中，如图1所示，铲运机信息获取模块100包括设置在地下矿中的多个智能定位桩110以及设置在铲运机上的智能车载终端120；

智能车载终端120用于当铲运机通过智能定位桩110时，获取智能定位桩110的定位桩编号，并基于定位桩编号确定铲运机的实时位置；

智能车载终端120还用于获取铲运机的当前载重，并基于当前载重和实时位置确定位置信息和物料信息；物料信息包括铲运机日出矿量，位置信息包括出矿位置以及卸矿位置。

其中，智能车载终端120确定铲运机日出矿量的具体过程为：基于当前载重确定铲运机的每次出矿量，将一天的每次出矿量进行叠加，获得铲运机日出矿量。确定出矿位置的具体过程为：将当前载重从0到非0的实时位置作为出矿位置。确定卸矿位置的具体过程为：将当前载重从最大值到0的实时位置作为卸矿位置。

应当理解的是：由于无底柱分段崩落采矿中炮排小导致铲运机生产区域频繁爆破，使得穿脉中不宜布设任何线缆，因此，需在每条穿脉入口处安装无线发射终端，将无线信号延伸到穿脉中，为车载智能终端采集到的数据提供传输链路。

智能定位桩110安装于穿脉中每条进路的出入口处，安装以避免铲运机碰撞为原则，设置合理的智能定位桩110无线信号发射功率，使得相邻智能定位桩110的信号覆盖区域没有重叠部分；且每台智能定位桩110都有唯一的标识码，并与安装位置一一配对。车载智能终端120安装于每台铲运机上，具有唯一标识码，并与对应的铲运机一一配对，当载有车载智能终端120的铲运机通过穿脉时，读取智能定位桩110发射的无线信号，确定所述铲运机的实时位置。

为了避免当智能定位桩110在电量不足或出现故障时，导致无法获得铲运机的实时位置，进而造成放矿过程出现安全隐患的技术问题，在本发明的具体实施例中，智能定位桩100同时具有自检功能，当电量不足或出现故障时自动向地表调度模块400发送报警信息。

为实现对铲运机故障的实时监测，在本发明的一些实施例中，如图1所示，铲运机信息获取模块100还包括铲运机运行状态数据获取单元130；

铲运机运行状态数据获取单元130用于获取铲运机的运行状态数据；

地表调度模块400还用于基于运行状态数据确定铲运机是否发生故障，当铲运机发生故障时，生成故障处理指令，并控制铲运机执行故障处理指令。

本发明实施例通过获取铲运机的运行状态数据，并且地表调度模块400基于运行状态数据生成故障处理指令，可实现对铲运机故障的实时监测，进一步确保铲运机运行过程的安全性，提高地下矿山放矿过程的安全性。

在本发明的一些实施例中，如图1所示，地表调度模块400包括数据接收单元410、对比单元420以及调度方案生成单元430；

数据接收单元410用于接收位置信息以及物料信息；

对比单元420用于将位置信息以及物料信息与预先构建的信息库中的参考位置信息和参考物料信息进行对比，生成对比结果；

调度方案生成单元430用于基于对比结果生成铲运机调度方案。

本发明实施例通过基于对比结果生成铲运机调度方案，可确保铲运机在指定位置进行出矿和卸矿，进一步确保放矿过程的安全性。

在本发明的一些实施例中，如图1所示，地表调度模块400还包括故障等级确定单元440以及故障处理指令下发单元450；

故障等级确定单元440用于当铲运机发生故障时，确定故障发生位置以及故障发生类型，并基于故障发生位置和故障发生类型确定故障等级；

故障处理指令下发单元450用于基于故障等级从预设的指令库中调用故障处理指令。

本发明实施例通过设置故障等级确定单元440以及故障处理指令下发单元450分别确定故障等级，并基于故障等级下发故障处理指令，可提高下发的故障处理指令的精确性。

具体地，故障发生位置包括但不限于发动机、铲斗等，故障发生类型包括但不限于磨损、损坏等。

在本发明的具体实施例中，当故障等级为低等级时，故障处理指令可对应为在完成当日工作后，对铲运机进行检修，当故障等级为高等级时，故障处理指令为铲运机停运。

为进一步确保地下矿山放矿过程的安全性，在本发明的一些实施例中，如图1所示，地表调度模块400还包括视频数据分析单元460，地下矿山放矿过程智能监控系统10还包括广播模块500；

视频数据分析单元460用于接收视频数据，并对视频数据进行分析，判断地下矿是否存在安全事件，当存在安全事件时，向广播模块500发出广播控制指令；

广播模块500响应广播控制指令发出广播。

本发明实施例通过设置视频分析单元460对视频数据中出现的安全事件进行判断，并通过广播模块500发出广播，以对安全事件进行处理，处理及时性好、准确率高、遗漏率低，避免了因监控人员精力有限导致的安全事件发现不及时问题，进一步提高了地下矿山放矿过程的安全性。

在本发明的具体实施例中，安全事件包括但不限于未佩戴安全帽和未穿工衣等。

在本发明的一些实施例中，如图2所示，视频数据分析单元460包括视频处理子单元461、图像识别子单元462以及指令生成子单元463；

视频处理子单元461用于对视频数据进行格式转换和图像帧采集，获得多个图像帧；

图像识别子单元462用于对各图像帧进行识别，确定是否存在安全事件；

指令生成子单元463用于当存在安全事件时，基于安全事件生成广播控制指令。

在本发明的一些实施例中，视频数据分析单元460还用于对视频数据进行分析，获得铲运机的对比物料信息，并基于对比物料信息和物料信息判断铲运机信息获取模块100是否可靠。

具体地，当对比物料信息和物料信息的差值小于预设差值时，铲运机信息获取模块100可靠，否则，不可靠。

应当理解的是：视频监控模块200应当确保能拍摄铲运机铲斗整个运行过程，以确保其可获得对比物料信息。

为避免当井下监控模块300与地表调度模块400之间通信断开，或其他紧急情况时，地表调度模块400无法生成铲运机调度方案，或生成的铲运机调度方案不及时，在本发明的一些实施例中，井下监控模块300还用于基于位置信息以及物料信息生成铲运机即时调度方案，并控制铲运机执行铲运机即时调度方案；

其中，铲运机调度方案的优先级高于铲运机即时调度方案。

本发明实施例通过设置井下监控模块300可根据位置信息以及物料信息生成铲运机即时调度方案，提高了对铲运机进行调度控制的方式多样性和冗余性。并且，由于井下监控模块300相比于地表调度模块400而言，与铲运机之间的通信距离更短，因此，其生成的铲运机即时调度方案及时性更强。

综上所述，本发明实施例提出的地下矿山放矿过程智能监控系统10，集放矿管理、跟踪定位、安全预警、故障报警等功能于一体，填补了我国地下矿山放矿过程综合监控系统的空白，使管理人员能够精确掌握采场内矿石量的分布情况以及铲运机的工作情况，便于进行更加合理的调度与管理。

本发明实施例还提供了一种地下矿山放矿过程智能监控方法，适用于上述任意一个实施例中的地下矿山放矿过程智能监控系统10，如图3所示，地下矿山放矿过程智能监控方法包括：

S301、确定铲运机的位置信息和物料信息；

S302、获取放矿过程的视频数据；

S303、控制井下监控模块300接收并显示位置信息、物料信息以及视频数据；并将位置信息、物料信息以及视频数据发送至地表调度模块400；

S304、控制地表调度模块400基于位置信息以及物料信息生成铲运机调度方案，并控制铲运机执行铲运机调度方案；

S305、控制地表调度模块400显示位置信息、物料信息以及视频数据。

上述实施例提供的地下矿山放矿过程智能监控方法可实现上述地下矿山放矿过程智能监控系统实施例中描述的技术方案，上述各流程具体实现的原理可参见上述地下矿山放矿过程智能监控系统实施例中的相应内容，此处不再赘述。

本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，计算机程序可存储于计算机可读存储介质中。其中，计算机可读存储介质为磁盘、光盘、只读存储记忆体或随机存储记忆体等。

以上对本发明所提供的地下矿山放矿过程智能监控系统及方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。