本發(fā)明涉及煤礦智能化及其技術裝備以及應急救援裝備領域，具體涉及一種集成化巷道救援裝備。

背景技術：

1、煤礦智能化是煤炭工業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的保障，當前處于煤礦智能化發(fā)展的初級階段，是新一代信息技術與煤炭開采的有機結合，很多新的要求和問題，在傳統(tǒng)4g、wifi條件下是難以解決的，比如，井下越來越多的傳感器使用、大量圖像及視頻數(shù)據(jù)采集傳輸?shù)龋?g具有高速率、低時延、大連接等特征，是煤礦智能化建設的重要支撐技術，其在煤炭領域的廣泛應用和深度融合，也將有效推動形成高質(zhì)量、高效率的巷道救援流體系，推動智能化、集成化救援裝裝備的發(fā)展。

2、近年來我國煤炭開采技術發(fā)展迅速，其開采規(guī)模、深度都在持續(xù)增加，由于巷道長時間受到礦山壓力、煤礦巖質(zhì)條件、巷道掘進過程中支護設備及裝置長期支護的穩(wěn)定性等多方面作用，掘進端巷道坍塌時常發(fā)生，對安全生產(chǎn)造成了不小的影響，巷道坍塌常伴隨著瓦斯泄漏、巷道坍塌端支護穩(wěn)定性及可靠性大大降低以及坍塌點局部巷道通信網(wǎng)絡癱瘓等現(xiàn)象，這對救援工作人員的人身安全以及救援工作人員在巷道進行快速、高效的救援工作十分不利。

3、我國礦山應急救援起步較晚，總體上研發(fā)能力較弱，救援裝備集成化低、功能單一、能耗大，并且我國礦山應急救援缺乏先進的、智能化以及集成化的專用救援裝備，往往采用較大量人工救援以及普通生產(chǎn)設備替代，且沒有形成較為完備的標準救援體系，并且在救援過程中救援人員通信、救援現(xiàn)場數(shù)據(jù)傳輸、救援效率等方面仍然有待發(fā)展提高。

4、因此，現(xiàn)有技術還有待進一步發(fā)展。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于克服上述技術不足，提供一種集成化巷道救援裝備，以解決現(xiàn)有技術存在的問題。

2、為達到上述技術目的，本發(fā)明提供了一種集成化巷道救援裝備，所述集成化巷道救援裝備包括：

3、設備訓練系統(tǒng)，用于利用神經(jīng)網(wǎng)絡算法模型對所述集成化巷道救援裝備進行訓練；

4、網(wǎng)絡節(jié)點庫，用于組成節(jié)點式自組網(wǎng)通信，將數(shù)據(jù)傳輸至末端設備，并對末端設備的運行狀態(tài)進行監(jiān)測；

5、數(shù)據(jù)交換中心，用于連接網(wǎng)絡節(jié)點庫，進行數(shù)據(jù)交換、數(shù)據(jù)通信以及指令數(shù)據(jù)通信；

6、運輸設備庫，用于運輸救援設備庫中的設備運出的坍塌物和傷員；

7、輔助設備，包括電源系統(tǒng)和機電液系統(tǒng)；

8、救援設備庫，包括在救援過程中執(zhí)行救援操作的設備，其為所述節(jié)點式自組網(wǎng)通信的末端設備；

9、觀測設備庫，用于監(jiān)測巷道環(huán)境參數(shù)；

10、支護設備庫，包括柔性支護設備，用于支護巷道；

11、人工操作系統(tǒng)，包括設備操作系統(tǒng)和傷員救助醫(yī)療系統(tǒng)，用于進行救援過程中的ai交互，所述傷員救助醫(yī)療系統(tǒng)包含傷員急救所需的醫(yī)療器械與醫(yī)療物資。

12、具體的，所述設備訓練系統(tǒng)包括：訓練模型、模型優(yōu)化系統(tǒng)、訓練現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、訓練結果數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化系統(tǒng)、訓練現(xiàn)場數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化系統(tǒng)、設備訓練系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，以及模型評估系統(tǒng)。

13、具體的，所述訓練現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括用于采集救援實時數(shù)據(jù)的第一預設傳感器，所述第一預設傳感器包括距離傳感器、角度傳感器、視覺傳感器。

14、所述訓練模型包括控制救援過程和各執(zhí)行機構運行規(guī)則的多元函數(shù)集；

15、所述模型優(yōu)化系統(tǒng)用于根據(jù)訓練現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集的第一救援實時數(shù)據(jù)，利用神經(jīng)網(wǎng)絡算法模型的參數(shù)最優(yōu)化算法確定多元函數(shù)集的參數(shù)，進而得到神經(jīng)網(wǎng)絡算法模型的訓練結果。

16、具體的，所述訓練現(xiàn)場數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)用于將訓練現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集的救援實時數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為第一預設數(shù)據(jù)結構類型，并按預設層級結構轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)包，用于救援點與地面基站的數(shù)據(jù)傳輸，以及將救援實時數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為第二預設數(shù)據(jù)結構類型，進而用于模型優(yōu)化系統(tǒng)優(yōu)化神經(jīng)網(wǎng)絡算法模型；

17、所述第一預設數(shù)據(jù)結構類型為結構體類型，該結構體中的元素包含產(chǎn)生該數(shù)據(jù)的傳感器類型、在本發(fā)明所述的設備的安裝位置以及數(shù)據(jù)值，第一預設數(shù)據(jù)結構類型打包后傳輸至地面基站；

18、所述預設層級結構為第一預設數(shù)據(jù)的打包方式，將所述的第一預設傳感器的第一預設數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為所述的第一預設數(shù)據(jù)結構類型后，按照“設備位姿狀況+設備所處環(huán)境狀況”的預設結構進行打包；

19、第二預設數(shù)據(jù)結構類型包含第一預設數(shù)據(jù)結構類型中的全部內(nèi)容，第二預設數(shù)據(jù)結構類型的結構體成員變量除包含傳感器類型、安裝位置以及數(shù)據(jù)值外，還包括數(shù)據(jù)去向；

20、所述訓練結果數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化系統(tǒng)，用于將模型優(yōu)化系統(tǒng)利用神經(jīng)網(wǎng)絡算法模型的參數(shù)最優(yōu)化算法確定的多元函數(shù)集的參數(shù)更新到神經(jīng)網(wǎng)絡算法模型中，進行模型訓練。

21、具體的，所述模型評估系統(tǒng)用于將訓練后的神經(jīng)網(wǎng)絡算法模型的訓練結果結合實際訓練環(huán)境進行評估，以在巷道中的運動靈活性與連續(xù)性作為判斷條件，判斷本次訓練結果是否通過模型評估系統(tǒng)的評估，選取運動靈活性與連續(xù)性優(yōu)的訓練結果，即本發(fā)明在巷道中碰撞次數(shù)最少、越障時間最短；

22、所述訓練系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫用于將模型優(yōu)化系統(tǒng)優(yōu)化后以及通過模型評估系統(tǒng)的評估后的神經(jīng)網(wǎng)絡算法模型的參數(shù)，按照預設層級結構，儲存于訓練系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中。

23、具體的，所述網(wǎng)絡節(jié)點庫包括：通信網(wǎng)絡節(jié)點、救援設備節(jié)點、監(jiān)測設備節(jié)點。

24、具體的，所述通信網(wǎng)絡節(jié)點用于產(chǎn)生礦用5g信號，能夠進行節(jié)點式通信網(wǎng)絡自組，進而生成節(jié)點式自組網(wǎng)通信，并在所述集成化巷道救援裝備與地面基站之間進行數(shù)據(jù)交換與通信；

25、所述救援設備節(jié)點為所述節(jié)點式自組網(wǎng)通信的末端設備，用于在救援過程中執(zhí)行救援操作，并收集救援過程中產(chǎn)生的實時數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)包括傷員位置、環(huán)境溫度、濕度、瓦斯?jié)舛纫约熬仍O備自身的位姿數(shù)據(jù)，并根據(jù)上述實時數(shù)據(jù)調(diào)整救援過程中救援設備節(jié)點的位姿；

26、所述監(jiān)測設備節(jié)點用于監(jiān)測實時救援環(huán)境以及救援過程中救援設備的運行狀態(tài)，并通過所述節(jié)點式自組網(wǎng)通信將救援設備的運行狀態(tài)以圖像形式傳輸至地面基站。

27、具體的，所述觀測設備庫包括救援現(xiàn)場觀測設備、巷道節(jié)點觀測設備，所述救援現(xiàn)場觀測設備用于監(jiān)測實時救援環(huán)境以及救援過程中救援設備的運行狀態(tài)，搭載救援設備節(jié)點，使所述救援現(xiàn)場觀測設備接入節(jié)點式自組網(wǎng)通信，所述巷道節(jié)點觀測設備包括能夠采集節(jié)點式自組網(wǎng)通信路徑中巷道環(huán)境參數(shù)的第二預設傳感器，第二預設傳感器包括溫度傳感器、瓦斯?jié)舛葌鞲衅饕约凹t外測溫傳感器；

28、所述救援設備庫包括柔性救援設備、救援工具庫，所述柔性救援設備能夠自主切換救援工具，所述救援工具庫用于為所述柔性救援設備提供救援工具；

29、所述支護設備庫包括柔性支護設備，所述柔性支護設備用于實時采集并返回巷道頂部狀態(tài)數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)包括柔性支護設備與巷道頂板接觸部分的受力狀況與位移量，并根據(jù)巷道頂部狀態(tài)數(shù)據(jù)實時調(diào)整支護策略。

30、具體的，所述運輸設備庫包括：

31、坍塌物運輸設備，用于運輸在救援過程中將柔性救援設備運出的坍塌物運輸至非救援場地或運出巷道；

32、傷員運輸設備，所述傷員運輸設備用于將救援過程中的傷員運輸?shù)降孛妗?/p>

33、具體的，所述數(shù)據(jù)交換中心包括：指令數(shù)據(jù)交換模塊、運行數(shù)據(jù)交換模塊、圖像數(shù)據(jù)交換模塊、數(shù)據(jù)分類封裝模塊，以及數(shù)據(jù)處理流程控制模塊；

34、所述指令數(shù)據(jù)交換模塊、運行數(shù)據(jù)交換模塊、圖像數(shù)據(jù)交換模塊分別用于處理救援過程中產(chǎn)生的實時指令數(shù)據(jù)、設備運行數(shù)據(jù)以及圖像數(shù)據(jù)；

35、所述數(shù)據(jù)分類封裝模塊用于將各種第一救援實時數(shù)據(jù)按照第一預設數(shù)據(jù)結構類型進行封裝，并產(chǎn)生實時數(shù)據(jù)包；

36、所述數(shù)據(jù)處理流程控制模塊用于控制數(shù)據(jù)操作流程，所述數(shù)據(jù)操作流程包括數(shù)據(jù)的采集、打包、傳輸、儲存、管理。

37、有益效果：

38、本發(fā)明利用人工智能以及神經(jīng)網(wǎng)絡算法，協(xié)調(diào)組成一種集成化巷道救援裝備的功能模組，即設備訓練系統(tǒng)、人工操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)交換中心、網(wǎng)絡節(jié)點庫、觀測設備庫、支護設備庫、救援設備庫、運輸設備庫及其輔助設備等功能模組的相互配合，實現(xiàn)了巷道救援過程中的節(jié)點式自組網(wǎng)通信、救援過程中救援設備的半自動化運行、救援數(shù)據(jù)的高效傳輸以及救援設備庫中針對于單次救援所需救援工具組成的柔性救援系統(tǒng)的協(xié)作配合，進一步實現(xiàn)了巷道救援的集成化與智能化，大大提高了系統(tǒng)化的救援效率以及救援人員的安全性，極大的降低了人工救援的勞動力成本，很大程度上提高了本發(fā)明的智能化程度、可用性與可靠性。