一种基于边缘计算的采煤工作面粉尘浓度监测系统及方法

专利主权项内容

1.一种基于边缘计算的采煤工作面粉尘浓度监测系统，包括多组监测终端，多组监测终端分别位于不同采煤工作面中，其特征在于，还包括多个工作面区域边缘网关、煤矿信息处理中心和可视化客户端；每组监测终端由多个粉尘浓度监测终端组成，且多个粉尘浓度监测终端布置于同一采煤工作面的不同监测区域中；所述粉尘浓度监测终端由壳体(1)、滤网(10)、微型风扇(5)、光室(2)、激光探测模组(S3)、温湿度探测模组(4)、微功耗定位模组(8)、数据传输模组(7)、数据采集模组(6)和电源模组(9)组成；所述壳体(1)的上侧板上开设有主进气口(11)，其下侧板上开设有主出气口(12)；所述滤网(10)安装在主进气口(11)中；所述微型风扇(5)安装在主出气口(12)中；所述光室(2)采用不透明材料制成，其内外表面均涂附黑色吸光材料；光室(2)安装在壳体(1)的内部；光室(2)的上侧板上在对应光室(2)中心的位置开设有光室入口(13)，且光室入口(13)通过进气管路(15)与主进气口(11)连接，光室(2)的下侧板上在对应光室(2)中心的位置开设有光室出口(14)，且光室出口(14)通过排气管路(16)与主出气口(12)连接；所述激光探测模组(S3)安装在光室(2)内部，所述激光探测模组(S3)由激光源(3.1)、透镜组(3.2)、光信号接收模组(3.4)和光陷阱(3.3)组成，所述激光源(3.1)位于光室(2)中心的左侧，且安装在光室(2)的左侧板上，所述透镜组(3.2)位于光室(2)中心的左侧，且同轴设置在激光源(3.1)的右侧，透镜组(3.2)通过固定支撑件与光室(2)的左侧板固定连接，其焦点位于光室(2)的中心；所述光信号接收模组(3.4)位于光室(2)中心的后侧，且安装在光室(2)的后侧板上，光信号接收模组(3.4)由相间隔设置的三个光电二极管组成，三个光电二极管的接收面均朝向光室(2)的中心，且与激光源(3.1)的激光发射方向成不同夹角；两组光陷阱(3.3)分别位于光室(2)中心的的右侧和前侧，位于右侧的光陷阱(3.3)安装在光室(2)的右侧板上，且与激光源(3.1)相对设置，位于前侧的光陷阱(3.3)安装在光室(2)的前侧板上，且与光信号接收模组(3.4)相对设置；所述温湿度探测模组(4)安装在排气管路(16)中；所述微功耗定位模组(8)、数据传输模组(7)、数据采集模组(6)和电源模组(9)均安装在壳体(1)中，且位于光室(2)的外围；所述数据采集模组(6)分别与温湿度探测模组(4)、光信号接收模组(3.4)、微功耗定位模组(8)和数据传输模组(7)连接；所述电源模组(9)分别与微型风扇(5)、激光源(3.1)、光信号接收模组(3.4)、温湿度探测模组(4)、微功耗定位模组(8)、数据传输模组(7)和数据采集模组(6)连接；多个工作面区域边缘网关与多组监测终端一一对应，所述工作面区域边缘网关由边缘服务器、数据接收模块一和数据传输模块一组成；所述边缘服务器包括边缘数据库、光散射粉尘浓度计算模块与工作面粉尘云图计算模块；所述边缘数据库内具有多角度激光信息存储区、温湿度信息存储区和终端位置信息存储区；所述光散射粉尘浓度计算模块分别与多角度激光信息存储区与温湿度信息存储区连接，所述工作面粉尘云图计算模块分别与终端位置信息存储区和光散射粉尘浓度计算模块连接；所述数据接收模块一分别与多角度激光信息存储区、温湿度信息存储区和终端位置信息存储区连接；所述数据传输模块一与工作面粉尘云图计算模块；工作面区域边缘网关中的数据接收模块一与对应一组监测终端中多个粉尘浓度监测终端中多个数据传输模组(7)连接；所述煤矿信息处理中心由煤矿中心服务器、数据接收模块二和数据传输模块二组成；所述煤矿中心服务器包括粉尘云图数据存储区、矿井整体区域粉尘分布云图模块和区域粉尘浓度安全分析预判模块；所述矿井整体区域粉尘分布云图模块和区域粉尘浓度安全分析预判模块均与粉尘云图数据存储区连接，所述区域粉尘浓度安全分析预判模块与矿井整体区域粉尘分布云图模块连接；所述数据接收模块二与粉尘云图数据存储区连接；所述数据传输模块二分别与矿井整体区域粉尘分布云图模块和区域粉尘浓度安全分析预判模块连接；煤矿信息处理中心中的数据接收模块二分别与多个工作面区域边缘网关中的数据传输模块一连接；所述可视化客户端与煤矿信息处理中心中的数据传输模块二连接。