煤堆煤矸石山自燃監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種煤堆煤矸石山自燃監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，通過(guò)在煤堆煤矸石山中分層布設(shè)多個(gè)溫度傳感器，建立遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，采集煤堆煤矸石山各層的溫度數(shù)據(jù)，并無(wú)線(xiàn)傳回主控計(jì)算機(jī),實(shí)現(xiàn)對(duì)煤堆煤矸石山溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；通過(guò)上位機(jī)軟件實(shí)現(xiàn)溫度的實(shí)時(shí)顯示、曲線(xiàn)繪制、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、分析、高溫報(bào)警等功能，實(shí)時(shí)短信通知安全員，及時(shí)采取針對(duì)性防火措施，對(duì)火電廠(chǎng)、港口、礦區(qū)的地表煤堆煤矸石山自燃進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控預(yù)警并采取有效的安全技術(shù)支持和指導(dǎo)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】煤堆煤矸石山自燃監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及煤堆煤矸石山自燃監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]由于生產(chǎn)實(shí)際的需要，在火電廠(chǎng)、煤炭運(yùn)輸港口、礦區(qū)的地表往往堆積大量煤或煤矸石，形成大型煤堆煤矸石山。大型煤堆煤矸石山在運(yùn)輸與存儲(chǔ)中可能發(fā)生煤堆煤矸石山自燃的安全事故，會(huì)對(duì)設(shè)備造成嚴(yán)重破壞，導(dǎo)致停工停產(chǎn)搶修事故，是煤炭企業(yè)潛伏著的重大安全隱患，因此對(duì)運(yùn)輸與存儲(chǔ)過(guò)程的煤堆煤矸石山自燃進(jìn)行及時(shí)預(yù)警至關(guān)重要。
[0003]目前，便攜式深基點(diǎn)測(cè)溫儀，是采用較多的測(cè)溫裝置。其主要解決辦法有兩種:1、通過(guò)在煤堆煤矸石山中插入熱敏電阻來(lái)監(jiān)控煤堆煤矸石山溫度，檢測(cè)是否達(dá)到報(bào)警溫度；
2、通過(guò)手持式紅外熱像儀來(lái)探測(cè)煤堆溫度，檢測(cè)是否達(dá)到報(bào)警。針對(duì)上述兩種方法，其又存在以下主要問(wèn)題:1、監(jiān)測(cè)方式工程量大，需要的監(jiān)測(cè)點(diǎn)眾多。2、自燃點(diǎn)很難準(zhǔn)確定位。3、煤氧化產(chǎn)生的有害氣體會(huì)對(duì)操作人員造成危害。4、預(yù)警不及時(shí)，處理不到位。5、隨著煤炭的消耗轉(zhuǎn)移，需要人力反復(fù)操作。6、對(duì)超大型煤炭堆積物存在不可實(shí)現(xiàn)性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種煤堆煤矸石山自燃監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，克服現(xiàn)有技術(shù)所存在的監(jiān)控自燃點(diǎn)不能定位、預(yù)警不及時(shí)的缺陷。
[0005]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種煤堆煤矸石山自燃監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于，包括若干無(wú)線(xiàn)傳感器單元，無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)接收及轉(zhuǎn)發(fā)裝置，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸裝置，數(shù)據(jù)處理裝置和顯示裝置；
[0006]所述若干無(wú)線(xiàn)傳感器單元在煤堆煤矸石山成網(wǎng)狀分布，用于采集所在區(qū)域的煤層溫度，并將溫度數(shù)據(jù)以無(wú)線(xiàn)方式傳送無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)接收及轉(zhuǎn)發(fā)裝置；
[0007]所述無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)接收及轉(zhuǎn)發(fā)裝置，用于接收并轉(zhuǎn)發(fā)無(wú)線(xiàn)傳感器單元發(fā)來(lái)的信息，該信息包括溫度數(shù)據(jù)以及無(wú)線(xiàn)傳感器單元的身份信息；
[0008]所述網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸裝置，用于將無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)接收及轉(zhuǎn)發(fā)裝置發(fā)來(lái)的信息傳輸?shù)剿鰯?shù)據(jù)處理裝置；
[0009]所述數(shù)據(jù)處理裝置，用于接收網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸裝置發(fā)來(lái)的信息，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，計(jì)算出每個(gè)無(wú)線(xiàn)傳感器單元所對(duì)應(yīng)煤層區(qū)域的溫度數(shù)據(jù)；
[0010]所述顯示裝置，用于接收所述數(shù)據(jù)處理裝置計(jì)算出每個(gè)無(wú)線(xiàn)傳感器單元所對(duì)應(yīng)煤層區(qū)域的溫度數(shù)據(jù)，并進(jìn)行顯示，當(dāng)溫度超過(guò)設(shè)置的溫度警戒值時(shí)，及時(shí)的發(fā)出警報(bào)信號(hào)。
[0011]優(yōu)選的，所述煤堆煤矸石山自燃監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)還包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)，所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)用于存儲(chǔ)所述數(shù)據(jù)處理裝置計(jì)算出每個(gè)無(wú)線(xiàn)傳感器單元所對(duì)應(yīng)煤層區(qū)域的溫度數(shù)據(jù)。
[0012]更加優(yōu)選的，所述煤堆煤矸石山自燃監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)還包括智能分析系統(tǒng)，用于讀取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)的煤堆煤矸石山溫度歷史數(shù)據(jù)，繪制出溫度曲線(xiàn)、自燃趨勢(shì)線(xiàn)，通過(guò)擬合計(jì)算進(jìn)行自燃危險(xiǎn)程度預(yù)警。
[0013]本發(fā)明的有益效果:
[0014]1、在煤堆煤矸石山中三維立體布置多個(gè)溫度傳感器，建立溫度傳感器網(wǎng)絡(luò)，對(duì)煤堆不同位置溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集和處理，解決對(duì)煤堆自燃不能實(shí)時(shí)監(jiān)控，預(yù)警不及時(shí)，處理不到位的問(wèn)題。
[0015]2、無(wú)線(xiàn)傳感器立體空間布置，準(zhǔn)確定位，解決位置誤判的問(wèn)題，可以有效減少管理人員現(xiàn)場(chǎng)多次反復(fù)檢測(cè)的操作。
[0016]3、溫度分析軟件對(duì)采集的圖像溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、計(jì)算、存儲(chǔ)；繪制各種溫度曲線(xiàn)、趨勢(shì)線(xiàn)，直觀(guān)明了的展現(xiàn)煤堆溫度與深度的關(guān)系，以及煤堆的溫度與煤的氧化程度的關(guān)系，達(dá)到警戒值及時(shí)預(yù)警，為后期對(duì)煤堆自燃的發(fā)生提供技術(shù)支持。
[0017]4、在實(shí)際應(yīng)用中，通過(guò)對(duì)煤場(chǎng)自燃機(jī)理分析和應(yīng)用傳感器測(cè)溫技術(shù)，同時(shí)分析各種可能的干擾因素(比如:陽(yáng)光、季節(jié)、晝夜等)，并進(jìn)行有效消除，行成了一套煤場(chǎng)自燃監(jiān)測(cè)實(shí)時(shí)預(yù)警方法，確保能及時(shí)了解煤堆溫度的異常變化。
[0018]5、制作工藝簡(jiǎn)單,布設(shè)方便,成本低廉,監(jiān)控便捷,有利于推廣使用。本系統(tǒng)溫度傳感器及無(wú)線(xiàn)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)的布設(shè)成本低，效果明顯，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)煤場(chǎng)(煤矸石山)自燃起源，為采取措施有效防止了煤場(chǎng)的自燃提供極大的幫助，同時(shí)對(duì)節(jié)能減排也起到了明顯的作用。具有重要的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益，值得推廣應(yīng)用。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0019]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體說(shuō)明。
[0020]圖1為本發(fā)明【具體實(shí)施方式】的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]如圖1所示，在煤堆煤矸石山I立體空間內(nèi)布設(shè)多個(gè)無(wú)線(xiàn)傳感器單元2，無(wú)線(xiàn)傳感器單元2成網(wǎng)狀分布，根據(jù)煤堆的體積，以及單個(gè)測(cè)溫傳感器所能探測(cè)距離的寬廣，確定在煤堆煤矸石山中需要設(shè)置溫度傳感器的個(gè)數(shù)，并盡量使個(gè)數(shù)處于最少，實(shí)現(xiàn)成本節(jié)約。同時(shí)要求溫度傳感器溫度檢測(cè)響應(yīng)范圍內(nèi)溫度變化，其外殼具備抗腐蝕、防潮等功能。溫度傳感器的測(cè)量范圍廣，探測(cè)距離深能連續(xù)多次使用。
[0022]無(wú)線(xiàn)傳感器單元2包括傳感器和以單片機(jī)為核心器件的智能裝置。傳感器能夠完成傳感控制和參數(shù)感知、采集網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域內(nèi)煤堆溫度的信息。傳感器為MAX6675，其內(nèi)部集成的冷端補(bǔ)償電路、非線(xiàn)性校正電路、斷偶檢測(cè)電路，可將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換成12位數(shù)字量，溫度分辨率達(dá)0.25。以單片機(jī)為核心器件的智能裝置具備無(wú)線(xiàn)發(fā)射信號(hào)功能。將無(wú)線(xiàn)傳感器單元2在煤堆(煤矸石)堆積的過(guò)程中進(jìn)行布設(shè)，形成立體三維監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)。
[0023]無(wú)線(xiàn)傳感器單元2將溫度數(shù)據(jù)以無(wú)線(xiàn)方式傳送無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)接收和轉(zhuǎn)發(fā)裝置3。無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)接收裝置接收無(wú)線(xiàn)傳感器單元2發(fā)來(lái)的信息，并通過(guò)有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)8向網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸裝置4轉(zhuǎn)發(fā)，該信息包括溫度數(shù)據(jù)以及無(wú)線(xiàn)傳感器單元的身份信息。
[0024]網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸裝置4將無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)接收及轉(zhuǎn)發(fā)裝置發(fā)來(lái)的信息傳輸?shù)街醒胩幚矸?wù)器5。中央處理服務(wù)器5通過(guò)集線(xiàn)器6分別連接顯示終端Tl、T2、…、Tn，以及數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)7。中央處理服務(wù)器包括數(shù)據(jù)處理裝置和智能分析系統(tǒng)，據(jù)處理裝置5接收網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸裝置4發(fā)來(lái)的信息，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，計(jì)算出每個(gè)無(wú)線(xiàn)傳感器單元所對(duì)應(yīng)煤層區(qū)域的溫度數(shù)據(jù)，建立其溫度場(chǎng)的三維數(shù)據(jù)體，定位相應(yīng)溫度傳感器空間位置關(guān)系。
[0025]顯示裝置5接收所述數(shù)據(jù)處理裝置計(jì)算出每個(gè)無(wú)線(xiàn)傳感器單元所對(duì)應(yīng)煤層區(qū)域的溫度數(shù)據(jù)，并進(jìn)行顯示，當(dāng)溫度超過(guò)設(shè)置的溫度警戒值時(shí)，及時(shí)的發(fā)出警報(bào)信號(hào)。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)5存儲(chǔ)數(shù)據(jù)處理裝置5計(jì)算出每個(gè)無(wú)線(xiàn)傳感器單元所對(duì)應(yīng)煤層區(qū)域的溫度數(shù)據(jù)。
[0026]煤的氧化速度與氧化時(shí)產(chǎn)生的溫度成正比，實(shí)驗(yàn)表明，煤的氧化速度在30_100°C時(shí)每增高1°C，氧化速度就提高2.2倍。當(dāng)煤堆溫度超過(guò)60°C時(shí)，加速煤的氧化，煤堆平均溫度就劇烈上升，當(dāng)煤堆溫度達(dá)到100°C時(shí)，1-2天即可達(dá)到自燃著火溫度(煤的著火點(diǎn)約在260-350°C左右)，煤就開(kāi)始自燃。智能分析系統(tǒng)讀取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)的煤堆煤矸石山溫度歷史數(shù)據(jù)，繪制出溫度曲線(xiàn)、自燃趨勢(shì)線(xiàn)，通過(guò)擬合計(jì)算進(jìn)行自燃危險(xiǎn)程度預(yù)警，及早發(fā)現(xiàn)煤堆自熱、自燃征兆，判斷自熱、自燃狀態(tài)，對(duì)煤堆的自燃情況進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)，從面實(shí)現(xiàn)對(duì)煤堆煤矸石山的實(shí)時(shí)監(jiān)控。當(dāng)溫度存在異常超過(guò)設(shè)置的溫度警戒值時(shí)，及時(shí)的發(fā)出警報(bào)信號(hào)，告知管理員煤堆煤矸石山可能發(fā)生自燃，以及煤堆自燃的大致位置，為及時(shí)消除自燃提供依據(jù)，采取相關(guān)的措施，來(lái)達(dá)到減少或避免自燃現(xiàn)象的發(fā)生目的。
[0027]本發(fā)明本是對(duì)現(xiàn)有方法的改進(jìn)，直接將多個(gè)溫度傳感器以層狀立體結(jié)構(gòu)埋設(shè)在煤堆中，利用無(wú)線(xiàn)接收器接收感應(yīng)的數(shù)據(jù)，形成無(wú)線(xiàn)監(jiān)控通過(guò)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)及時(shí)分析、顯示溫度曲線(xiàn)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，實(shí)時(shí)監(jiān)控煤堆不同位置的溫度變化，當(dāng)達(dá)到溫度警戒值時(shí)，進(jìn)行高溫預(yù)警。提早采取相關(guān)的措施，為及時(shí)消除自燃提供依據(jù)，減少或避免自燃現(xiàn)象的發(fā)生。
[0028]最后所應(yīng)說(shuō)明的是，以上【具體實(shí)施方式】?jī)H用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【權(quán)利要求】
1.一種煤堆煤矸石山自燃監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于，包括若干無(wú)線(xiàn)傳感器單元，無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)接收及轉(zhuǎn)發(fā)裝置，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸裝置，數(shù)據(jù)處理裝置和顯示裝置； 所述若干無(wú)線(xiàn)傳感器單元在煤堆煤矸石山成網(wǎng)狀分布，用于采集所在區(qū)域的煤層溫度，并將溫度數(shù)據(jù)以無(wú)線(xiàn)方式傳送無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)接收及轉(zhuǎn)發(fā)裝置； 所述無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)接收及轉(zhuǎn)發(fā)裝置，用于接收并轉(zhuǎn)發(fā)無(wú)線(xiàn)傳感器單元發(fā)來(lái)的信息，該信息包括溫度數(shù)據(jù)以及無(wú)線(xiàn)傳感器單元的身份信息； 所述網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸裝置，用于將無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)接收及轉(zhuǎn)發(fā)裝置發(fā)來(lái)的信息傳輸?shù)剿鰯?shù)據(jù)處理裝置； 所述數(shù)據(jù)處理裝置，用于接收網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸裝置發(fā)來(lái)的信息，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，計(jì)算出每個(gè)無(wú)線(xiàn)傳感器單元所對(duì)應(yīng)煤層區(qū)域的溫度數(shù)據(jù)； 所述顯示裝置，用于接收所述數(shù)據(jù)處理裝置計(jì)算出每個(gè)無(wú)線(xiàn)傳感器單元所對(duì)應(yīng)煤層區(qū)域的溫度數(shù)據(jù)，并進(jìn)行顯示，當(dāng)溫度超過(guò)設(shè)置的溫度警戒值時(shí)，及時(shí)的發(fā)出警報(bào)信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤堆煤矸石山自燃監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于，還包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)，所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)用于存儲(chǔ)所述數(shù)據(jù)處理裝置計(jì)算出每個(gè)無(wú)線(xiàn)傳感器單元所對(duì)應(yīng)煤層區(qū)域的溫度數(shù)據(jù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的煤堆煤矸石山自燃監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于，還包括智能分析系統(tǒng)，用于讀取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)的煤堆煤矸石山溫度歷史數(shù)據(jù)，繪制出溫度曲線(xiàn)、自燃趨勢(shì)線(xiàn)，通過(guò)擬合計(jì)算進(jìn)行自燃危險(xiǎn)程度預(yù)警。
【文檔編號(hào)】G08B17/06GK103473878SQ201310429013
【公開(kāi)日】2013年12月25日 申請(qǐng)日期:2013年9月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月18日
【發(fā)明者】許時(shí)昂, 左超, 孫松, 郭立全, 付茂如 申請(qǐng)人:安徽理工大學(xué)