一种基于物联网的智能开关用监控系统

摘要

本发明公开了一种基于物联网的智能开关用监控系统，为了解决现有的智能开关监控存在不能对环境和设备进行双向监控以及合理选取人员对传感器进行及时校准，导致监控数据误差偏差较大的问题；包括环境检测模块、开关采集模块、信息汇总模块和监控端；环境检测模块、开关采集模块、信息汇总模块和监控端之间通过物联网通信连接；本发明通过环境检测模块和开关采集模块采集煤矿内部的环境信息以及智能开关的运行信息，然后通过物联网传输到监控端，从而实现对环境和设备的监控，进而再对环境信息和运行信息进行监控预警，实现环境和设备的双向预警；通过对传感器进行校准分析，以便于保障采集数据的准确性。

权利要求

1.一种基于物联网的智能开关用监控系统，其特征在于，包括：环境检测模块，用于采集煤矿内环境信息并发送至信息汇总模块；

开关采集模块，用于采集智能开关的运行信息并发送至信息汇总模块；

信息汇总模块，用于将环境信息、运行信息和传感器工作信息传输至监控端；

监控端，接收环境信息、运行信息和传感器工作信息并存储；对环境信息和运行信息进行预警分析，当环境信息和运行信息中的任一参数不在参数对应预设正常范围内，则生成参数对应的参数预警信令，将参数预警信令发送至智能开关，同时进行预警显示；参数预警信令用于触发智能开关进行参数故障报警并切断对应电源；

所述监控端内包括：

调校分析模块，用于对传感器工作信息进行调校分析以得到传感器对应的调校值，当传感器的调校值大于传感器对应设定阈值时，生成传感器对应的调校处理信令并发送至调校处理模块；

调校处理模块，用于接收调校处理信令并进行调校处理操作以得到对应的调校人员，将调校处理信令和对应的传感器编号、位置发送至调校人员的智能终端上；调校人员通过智能终端接收到调校处理信令和对应的传感器编号、位置后，对传感器进行校准；

对传感器工作信息进行调校分析的具体过程为：获取传感器距离当前时刻最近的调校时刻，将该调校时刻标记为第一时刻；若无调校时刻，则将传感器的安装时刻标记为第一时刻；将第一时刻与当前时刻进行时间差时间得到对应的未校时长；获取传感器对应的时长阈值，将未校时长减去时长阈值得到未校差值并标记为TQ1；

获取传感器在第一时刻与当前时刻之间所有的所处环境温度，对所处环境温度进行筛选，将大于传感器对应高温阈值的所处环境温度标记为超高温度；将超高温度减去高温阈值得到超温度差并标记为CTm；m表示超温差的数量，取值为正整数；

2

代入公式Ym＝[1.74+(CTm) /2]‑0.79得到超温度差对应的温度影响值Ym；将所有的温度影响值进行求和得到影响总值并标记为TQ2；

获取传感器在第一时刻与当前时刻之间所处位置处的电磁强度，将所有电磁强度进行求和并取均值得到电磁强度均值并标记为TQ3；

再将传感器的未校差值、影响总值、电磁强度均值进行归一化处理并取三者的数值；利用公式DJ＝[TQ1×b1n+TQ2×b2n]/10(b1n+b2n)+TQ3×b3n得到传感器的调校值DJ；其中，b1n、b2n、b3n为传感器未校差值、影响总值、电磁强度对应的权重系数；n为正整数，表示传感器的种类。

2.根据权利要求1所述的一种基于物联网的智能开关用监控系统，其特征在于，所述环境检测模块包括若干个用于采集环境信息的传感器，开关采集模块安装在智能开关内部设置的内腔内，包括若干个用于采集运行信息的传感器。

3.根据权利要求2所述的一种基于物联网的智能开关用监控系统，其特征在于，所述环境检测模块和开关采集模块的内部均设置有传感器采集单元；传感器采集单元用于采集环境检测模块和开关采集模块对应传感器的传感器工作信息并将其发送至信息汇总模块。

4.根据权利要求1所述的一种基于物联网的智能开关用监控系统，其特征在于，所述监控端包括：

数据库，用于对环境信息、运行信息和传感器工作信息进行存储；

输入显示模块，用于访问数据库内存储的信息并显示；

预警监控模块，用于对环境信息和运行信息进行监控分析，获取环境信息和运行信息对应参数的预设正常范围，将环境信息和运行信息的参数与对应参数的预设正常范围进行比对，当环境信息和运行信息中的任一参数不在参数对应预设正常范围内时，生成参数对应的参数预警信令，将参数预警信令发送至智能开关和输入显示模块。

5.根据权利要求1所述的一种基于物联网的智能开关用监控系统，其特征在于，调校处理模块进行调校处理操作的具体步骤为：获取调校处理信令对应传感器的校准人员；向校准人员的智能终端反馈信息获取指令以获取校准人员的人员参数，将人员参数进行处理以得到校准人员的校处值；将校处值最大的校准人员标记为调校人员。

6.根据权利要求4所述的一种基于物联网的智能开关用监控系统，其特征在于，所述数据库包括注册单元、存储分配单元和若干个存储端；注册单元用于工作人员提交智能终端的终端信息进行注册并将注册成功的智能终端标记为存储端；存储分配单元用于将环境信息、运行信息和传感器工作信息进行分配至存储端进行存储。

说明书

一种基于物联网的智能开关用监控系统

技术领域

[0001] 本发明涉及煤矿监控技术领域，具体为一种基于物联网的智能开关用监控系统。

背景技术

[0002] 物联网等网络通讯技术的迅猛发展使当前煤矿生产进入了信息化、网络化时代，部分设备通过网络通讯接口，接入到了矿井环网，实现了与地面调度室的数据交互，在矿用
开关方面仍然处于空白，无法有效的实现“可联网，科远控”的功能；

[0003] 目前市场上的矿用开关和软启动器没有考虑对周围环境的检测和监控，导致无法对煤矿下环境和设备进行更好的监控管理，针对上述的技术缺陷，现提出一种解决方案。

发明内容

[0004] 本发明的目的就在于为了解决现有的智能开关监控存在不能对环境和设备进行双向监控以及合理选取人员对传感器进行及时校准，导致监控数据误差偏差较大的问题，
而提出一种基于物联网的智能开关用监控系统；本发明对环境的瓦斯浓度、氧气浓度、温度
等都能进行有效的监控，实现环境和设备的双向预警。

[0005] 本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

[0006] 一种基于物联网的智能开关用监控系统，包括：

[0007] 环境检测模块，用于采集煤矿内环境信息并发送至信息汇总模块；其中环境信息包括位置、瓦斯浓度、氧气浓度、温度等；

[0008] 开关采集模块，用于采集智能开关的运行信息并发送至信息汇总模块；其中运行信息包括智能开关的位置、电流、电压、功率及内部温度等；

[0009] 信息汇总模块，与环境检测模块、开关采集模块和监控端均通过物联网通信连接，用于将环境信息、运行信息和传感器工作信息传输至监控端；

[0010] 监控端，接收环境信息、运行信息和传感器工作信息并存储；对环境信息和运行信息进行预警分析，当环境信息和运行信息中的任一参数不在参数对应预设正常范围内，则
生成参数对应的参数预警信令，将参数预警信令发送至智能开关，同时进行预警显示；参数
预警信令用于触发智能开关进行参数故障报警并切断对应电源；

[0011] 作为本发明的一种优选实施方式，所述环境检测模块包括若干个用于采集环境信息的传感器，具体包括温湿度传感器、瓦斯传感器和氧气浓度传感器等；开关采集模块安装
在智能开关内部设置的内腔内，包括若干个用于采集运行信息的传感器，具体包括电流传
感器、电压传感器、温度传感器等；

[0012] 作为本发明的一种优选实施方式，所述环境检测模块和开关采集模块的内部均设置有传感器采集单元；传感器采集单元用于采集环境检测模块和开关采集模块对应传感器
的传感器工作信息并将其发送至信息汇总模块；传感器工作信息包括传感器的位置、型号、
通电时长、所处环境温度和磁场强度；

[0013] 作为本发明的一种优选实施方式，所述监控端包括：

[0014] 数据库，用于对环境信息、运行信息和传感器工作信息进行存储；

[0015] 输入显示模块，用于访问数据库内存储的信息并显示；

[0016] 预警监控模块，用于对环境信息和运行信息进行监控分析，获取环境信息和运行信息对应参数的预设正常范围，将环境信息和运行信息的参数与对应参数的预设正常范围
进行比对，当环境信息和运行信息中的任一参数不在参数对应预设正常范围内时，生成参
数对应的参数预警信令，将参数预警信令发送至智能开关和输入显示模块；

[0017] 作为本发明的一种优选实施方式，所述监控端还包括：

[0018] 调校分析模块，用于对传感器工作信息进行调校分析以得到传感器对应的调校值，当传感器的调校值大于传感器对应设定阈值时，生成传感器对应的调校处理信令并发
送至调校处理模块；

[0019] 调校处理模块，用于接收调校处理信令并进行调校处理操作以得到对应的调校人员，将调校处理信令和对应的传感器编号、位置发送至调校人员的智能终端上；调校人员通
过智能终端接收到调校处理信令和对应的传感器编号、位置后，对传感器进行校准；

[0020] 作为本发明的一种优选实施方式，对传感器工作信息进行调校分析的具体过程为：获取传感器距离当前时刻最近的调校时刻，将该调校时刻标记为第一时刻；若无调校时
刻，则将传感器的安装时刻标记为第一时刻；将第一时刻与当前时刻进行时间差时间得到
对应的未校时长；获取传感器对应的时长阈值，将未校时长减去时长阈值得到未校差值并
标记为TQ1；

[0021] 获取传感器在第一时刻与当前时刻之间所有的所处环境温度，对所处环境温度进行筛选，将大于传感器对应高温阈值的所处环境温度标记为超高温度；将超高温度减去高
温阈值得到超温度差并标记为CTm；m表示超温差的数量，取值为正整数；

[0022] 代入公式Ym＝[1.74+(CTm)2/2]‑0.79得到超温度差对应的温度影响值Ym；将所有的温度影响值进行求和得到影响总值并标记为TQ2；

[0023] 获取传感器在第一时刻与当前时刻之间所处位置处的电磁强度，将所有电磁强度进行求和并取均值得到电磁强度均值并标记为TQ3；

[0024] 再将传感器的未校差值、影响总值、电磁强度均值进行归一化处理并取三者的数值；利用公式DJ＝[TQ1×b1n+TQ2×b2n]/10(b1n+b2n)+TQ3×b3n得到传感器的调校值DJ；
其中，b1n、b2n、b3n为传感器未校差值、影响总值、电磁强度对应的权重系数；n为正整数，表
示传感器的种类；具体表现为b11、b21、b31为瓦斯传感器对应的权重系数；b12、b22、b32为
温度传感器对应的权重系数；

[0025] 作为本发明的一种优选实施方式，调校处理模块进行调校处理操作的具体步骤为：获取调校处理信令对应传感器的校准人员；向校准人员的智能终端反馈信息获取指令
以获取校准人员的人员参数，将人员参数进行处理以得到校准人员的校处值；将校处值最
大的校准人员标记为调校人员。

[0026] 作为本发明的一种优选实施方式，所述数据库包括注册单元、存储分配单元和若干个存储端；注册单元用于工作人员提交智能终端的终端信息进行注册并将注册成功的智
能终端标记为存储端；存储分配单元用于将环境信息、运行信息和传感器工作信息进行分
配至存储端进行存储。

[0027] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：

[0028] 1、本发明通过环境检测模块和开关采集模块采集煤矿内部的环境信息以及智能开关的运行信息，然后通过物联网传输到监控端，从而实现对环境和设备的监控，进而再对
环境信息和运行信息进行监控预警，实现环境和设备的双向预警；

[0029] 2、本发明调校分析模块对传感器工作信息进行调校分析以得到传感器对应的调校值，当传感器的调校值大于传感器对应设定阈值时，生成传感器对应的调校处理信令并
发送至调校处理模块；调校处理模块接收调校处理信令并进行调校处理操作以得到对应的
调校人员，将调校处理信令和对应的传感器编号、位置发送至调校人员的智能终端上；调校
人员通过智能终端接收到调校处理信令和对应的传感器编号、位置后，对传感器进行校准；
通过对传感器进行校准分析，以便于保障采集数据的准确性。

附图说明

[0030] 为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。

[0031] 图1为本发明的原理框图。

具体实施方式

[0032] 下面将结合实施例对本发明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，本领域普
通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的
范围。

[0033] 应当理解，本披露的说明书和权利要求书中使用的术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、
步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

[0034] 还应当理解，在此本披露说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的，而并不意在限定本披露。如在本披露说明书和权利要求书中所使用的那样，除非上下文
清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。还应当进一
步理解，在本披露说明书和权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一
个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合；

[0035] 请参阅图1所示，一种基于物联网的智能开关用监控系统，包括环境检测模块、开关采集模块、信息汇总模块和监控端；环境检测模块、开关采集模块、信息汇总模块和监控
端之间通过物联网通信连接；

[0036] 环境检测模块采集煤矿内环境信息，环境信息包括位置、瓦斯浓度、氧气浓度、温度等；开关采集模块采集智能开关的运行信息；运行信息包括智能开关的位置、电流、电压、
功率及内部温度等；环境检测模块和开关采集模块的内部均设置有传感器采集单元；传感
器采集单元采集环境检测模块和开关采集模块对应传感器的传感器工作信息；传感器工作
信息包括传感器的位置、型号、通电时长、所处环境温度和磁场强度；

[0037] 信息汇总模块将环境信息、运行信息和传感器工作信息发送至监控端；

[0038] 监控端包括数据库、输入显示模块、预警监控模块、调校分析模块和调校处理模块；

[0039] 数据库对环境信息、运行信息和传感器工作信息进行存储，包括注册单元、存储分配单元和若干个存储端；注册单元用于工作人员提交智能终端的终端信息进行注册并将注
册成功的智能终端标记为存储端；其中终端信息包括型号、通信号码、购买时间等；

[0040] 存储分配单元用于将环境信息、运行信息和传感器工作信息进行分配至存储端进行存储；具体步骤为：向存储端发送端信获取指令，端信获取指令用于触发存储端反馈存储
端的剩余内存和当前位置至存储分配单元；将存储端的当前位置与存储分配单元的位置进
行距离差计算得到通信间距并标记为GT1；将存储端的剩余内存标记为GT2；获取存储端的
息效值并标记为GT3；再将通信间距、剩余内存和息效值进行归一化处理并取三者的数值；

[0041] 利用公式 得到存储端的息存值CG；其中，f1、f2和f3均为预设比例系数；预设比例系数由本领域技术人员根据实际情况合理设置，如：取值分
别为1.3、1.7、1.5；通信间距越小、剩余内存越大和息效值越大，对应的息存值越大，表示存
储端存储信息的几率越大；

[0042] 将息存值最大的息存值标记为选中端；将环境信息、运行信息和传感器工作信息发送至选中端存储，同时选中端的存储总次数CZ1增加一次；

[0043] 记录访问选中端中存储环境信息、运行信息和传感器工作信息的访问初始时刻与访问结束时刻，将两者进行时间差时间得到访问成功时长；当访问成功时长小于预设访问
时长阈值时，计算两者之间的差值得到提前时长，将选中端所有的提前时长进行求和并取
均值得到提前均值时长CZ2；将提前均值时长和存储总次数进行归一化处理并取两者的数
值，将两个数值代入公式GT3＝CZ1×0.4+1.2/CZ2得到选中端的息效值；

[0044] 输入显示模块用于访问数据库内存储的信息并显示；工作人员通过输入显示模块搜索并查看数据库内存储的信息；

[0045] 预警监控模块对环境信息和运行信息进行监控分析，具体为：获取环境信息和运行信息对应参数的预设正常范围；如温度对应的预设正常范围为20℃到35℃；具体数值的
多少由本领域技术人员根据实际合理选取；

[0046] 将环境信息和运行信息的参数与对应参数的预设正常范围进行比对，当环境信息和运行信息中的任一参数不在参数对应预设正常范围内时，生成参数对应的参数预警信
令，将参数预警信令发送至智能开关和输入显示模块；

[0047] 调校分析模块，用于对传感器工作信息进行调校分析，获取传感器距离当前时刻最近的调校时刻，将该调校时刻标记为第一时刻；若无调校时刻，则将传感器的安装时刻标
记为第一时刻；将第一时刻与当前时刻进行时间差时间得到对应的未校时长；获取传感器
对应的时长阈值，将未校时长减去时长阈值得到未校差值并标记为TQ1；

[0048] 获取传感器在第一时刻与当前时刻之间所有的所处环境温度，对所处环境温度进行筛选，将大于传感器对应高温阈值的所处环境温度标记为超高温度；将超高温度减去高
温阈值得到超温度差并标记为CTm；m表示超温差的数量，取值为正整数；

[0049] 代入公式Ym＝[1.74+(CTm)2/2]‑0.79得到超温度差对应的温度影响值Ym；将所有的温度影响值进行求和得到影响总值并标记为TQ2；

[0050] 获取传感器在第一时刻与当前时刻之间所处位置处的电磁强度，将所有电磁强度进行求和并取均值得到电磁强度均值并标记为TQ3；

[0051] 再将传感器的未校差值、影响总值、电磁强度均值进行归一化处理并取三者的数值；利用公式DJ＝[TQ1×b1n+TQ2×b2n]/10(b1n+b2n)+TQ3×b3n得到传感器的调校值DJ；
其中，b1n、b2n、b3n为传感器未校差值、影响总值、电磁强度对应的权重系数；n为正整数，表
示传感器的种类；具体表现为b11、b21、b31为瓦斯传感器对应的权重系数；b12、b22、b32为
温度传感器对应的权重系数；当传感器的调校值大于传感器对应设定阈值时，生成传感器
对应的调校处理信令并发送至调校处理模块；通过公式可得未校差值、影响总值、电磁强度
越大，对应的调校值越大，表示该传感器派送校准人员去校准的几率越大；通过对传感器进
行校准分析，以便于保障采集数据的准确性；避免传感器调校不及时，导致传感器采集数据
与实际误差相差较大，影响监控系统的使用；

[0052] 调校处理模块接收调校处理信令并进行调校处理操作以得到对应的调校人员，具体为：获取调校处理信令对应传感器的校准人员；向校准人员的智能终端反馈信息获取指
令以获取校准人员的当前位置、空闲状态；获取空闲状态的校准人员，将空闲状态的校准人
员的当前位置与调校处理信令对应传感器对应的位置进行距离计算以得到调校间距并标
记为RF1；

[0053] 获取校准人员的当月总次数和年龄并分别标记为RF2和RF3；将调校间距、年龄和当月总次数标记为人员参数；

[0054] 将调校间距、年龄和当月总次数进行归一化处理并取三者的数字，代入预设公式得到校准人员的校处值；将校处值最大的校
准人员标记为调校人员；通过公式得到校准人员的调校间距越小、年龄越接近40岁和当月
总次数越，校处值越大，表示该校准人员去校准传感器的几率越大；

[0055] 将调校处理信令和对应的传感器编号、位置发送至调校人员的智能终端上；调校人员通过智能终端接收到调校处理信令和对应的传感器编号、位置后，对传感器进行校准；

[0056] 本发明在使用时，通过环境检测模块和开关采集模块采集煤矿内部的环境信息以及智能开关的运行信息，然后通过物联网传输到监控端，从而实现对环境和设备的监控，进
而再对环境信息和运行信息进行监控预警，实现环境和设备的双向预警，调校分析模块对
传感器工作信息进行调校分析获取传感器距离当前时刻最近的调校时刻，将该调校时刻标
记为第一时刻；若无调校时刻，则将传感器的安装时刻标记为第一时刻；将第一时刻与当前
时刻进行时间差时间得到对应的未校时长；获取传感器对应的时长阈值，将未校时长减去
时长阈值得到未校差值；获取传感器在第一时刻与当前时刻之间所有的所处环境温度，对
所处环境温度进行筛选，将大于传感器对应高温阈值的所处环境温度标记为超高温度；将
超高温度减去高温阈值得到超温度差；对超温度差进行分析得到超温度差对应的温度影响
值；将所有的温度影响值进行求和得到影响总值；获取传感器在第一时刻与当前时刻之间
所处位置处的电磁强度，将所有电磁强度进行求和并取均值得到电磁强度均值；再将传感
器的未校差值、影响总值、电磁强度均值进行归一化处理得到传感器的调校值，当传感器的
调校值大于传感器对应设定阈值时，生成传感器对应的调校处理信令并发送至调校处理模
块；通过对传感器进行校准分析，以便于保障采集数据的准确性；避免传感器调校不及时，
导致传感器采集数据与实际误差相差较大，影响监控系统的使用；调校处理模块接收调校
处理信令并进行调校处理操作以得到对应的调校人员，将调校处理信令和对应的传感器编
号、位置发送至调校人员的智能终端上；调校人员通过智能终端接收到调校处理信令和对
应的传感器编号、位置后，对传感器进行校准；通过对传感器进行校准分析，以便于保障采
集数据的准确性。

[0057] 以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作
很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原
理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权
利要求书及其全部范围和等效物的限制。