本發(fā)明涉及一種礦井采空區(qū)火災(zāi)監(jiān)測預(yù)警裝置，該系統(tǒng)涉及傳感器技術(shù)、激光技術(shù)、光譜分析技術(shù)、信號處理技術(shù)等領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

煤炭是我國主要能源，約占一次能源70％。煤炭行業(yè)是高危行業(yè)，瓦斯、火災(zāi)、頂板、煤塵等事故困擾著煤礦安全生產(chǎn)。煤礦礦井火災(zāi)包括采空區(qū)火災(zāi)和巷道火災(zāi)，采空區(qū)火災(zāi)因為隱蔽性強(qiáng)不易被發(fā)現(xiàn)，并且易引發(fā)瓦斯爆炸、粉塵爆炸的二次災(zāi)害，造成大量人員傷亡。因此在采空區(qū)火災(zāi)初期及時發(fā)現(xiàn)并能夠及時撲滅具有非常重要的意義。煤礦絕大多數(shù)的采空區(qū)火災(zāi)發(fā)生在隱蔽地點(diǎn)，傳統(tǒng)的儀器儀表探測技術(shù)都難以確切、迅速的找出隱蔽火源的位置和范圍。目前采空區(qū)火災(zāi)的監(jiān)測方法主要采用氣體監(jiān)測和溫度監(jiān)測，氣體監(jiān)測是通過束管系統(tǒng)抽取樣氣到地面對標(biāo)志氣體進(jìn)行分析，由于氣體抽取的路徑較長，易發(fā)生漏氣和堵管，而且采用這種方法的延時較長，易錯過最佳的滅火和逃生時機(jī)，此外采用這種監(jiān)測方法無法準(zhǔn)確定位火源，為救災(zāi)帶來不便。目前光纖分布溫度監(jiān)測方法也得到了應(yīng)用，但光纖存在易損壞、安裝較為復(fù)雜、維護(hù)困難等問題。因此需要一種新的礦井采空區(qū)火災(zāi)監(jiān)測預(yù)警裝置，以滿足煤礦安全生產(chǎn)要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的在于提供一種礦井采空區(qū)火災(zāi)監(jiān)測預(yù)警裝置，可遙感監(jiān)測較長距離的采空區(qū)火災(zāi)引起的溫度和標(biāo)志氣體CH₄、CO、CO₂、O₂、C₂H₂和C₂H₄的濃度變化，根據(jù)監(jiān)測得到的異常數(shù)據(jù)進(jìn)行火災(zāi)報警。所述裝置主要包括激光發(fā)射器、激光接收器、控制處理單元、溫度監(jiān)測單元、顯示單元、通信接口和報警單元；裝置采用開放氣室，可對采空區(qū)多種氣體濃度進(jìn)行遙感監(jiān)測；裝置具有激光測距功能；當(dāng)裝置所監(jiān)測的采空區(qū)氣體濃度數(shù)據(jù)及溫度數(shù)據(jù)滿足報警條件，則裝置通過報警單元聲光報警，并通過通信接口發(fā)送報警信息。

1.所述裝置進(jìn)一步包括：裝置采用下述方法進(jìn)行不同距離區(qū)域的氣體濃度監(jiān)測：裝置在同一點(diǎn)發(fā)射不同方向的兩束激光，對不同距離的反射點(diǎn)A和B進(jìn)行測量；設(shè)測得反射點(diǎn)A的距離為L_A，氣體平均濃度為M_A，測得反射點(diǎn)B的距離為L_B，氣體平均濃度為M_B，則A點(diǎn)到B點(diǎn)距離區(qū)域的氣體濃度可用近似表示。

2.所述裝置進(jìn)一步包括：裝置采用下述掃描監(jiān)測方法進(jìn)行掃描監(jiān)測：裝置的激光發(fā)射器發(fā)射不同方向的激光束進(jìn)行氣體濃度和距離監(jiān)測，獲得氣體濃度、距離和發(fā)射方向組成的數(shù)據(jù)序列，經(jīng)處理后得到不同距離區(qū)域的氣體濃度。

3.所述裝置進(jìn)一步包括：裝置的激光發(fā)射器采用可自動調(diào)節(jié)發(fā)射方向的激光發(fā)射器，控制處理單元以掃描監(jiān)測方式控制激光發(fā)射器發(fā)射方向，進(jìn)行不同方向氣體濃度和距離監(jiān)測。

4.所述裝置進(jìn)一步包括：裝置的激光發(fā)射器通過激光源產(chǎn)生激光，一個激光源可產(chǎn)生用于探測多種氣體的激光。

5.所述裝置進(jìn)一步包括：裝置的激光發(fā)射器通過激光源產(chǎn)生激光，激光發(fā)射器包括多個激光源，每個激光源用于產(chǎn)生探測一種氣體的激光

6.所述裝置進(jìn)一步包括：裝置采用下述方法進(jìn)行三維空間區(qū)域的氣體濃度監(jiān)測：裝置在同一點(diǎn)發(fā)射不同方向的激光束對不同距離的反射點(diǎn)進(jìn)行測量，獲得發(fā)射點(diǎn)距各反射點(diǎn)的距離；以發(fā)射點(diǎn)為參考點(diǎn)，對反射點(diǎn)距離和激光發(fā)射方向數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到各反射點(diǎn)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)，根據(jù)所有反射點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)據(jù)，獲得三維空間模型，將通過運(yùn)算得到的不同距離區(qū)域的氣體濃度與三維空間模型相對應(yīng)，獲得三維空間區(qū)域的氣體濃度。

7.所述裝置進(jìn)一步包括：激光發(fā)射器的激光源采用可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器；可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器受控制處理單元控制，發(fā)出不同波長的激光；激光接收器接收反射回來的激光，將激光信號轉(zhuǎn)換為電信號，控制處理單元處理電信號，得到相應(yīng)的氣體濃度。

8.所述裝置進(jìn)一步包括：裝置的激光發(fā)射器可發(fā)出CH₄、CO、CO₂、O₂、C₂H₂和C₂H₄分子吸收峰值的不同波長的激光。

9.所述裝置進(jìn)一步包括：裝置為防爆型設(shè)備。

10.所述裝置進(jìn)一步包括：裝置的溫度監(jiān)測單元包括光纖傳感器、無線溫度傳感器、紅外熱像儀、紅外熱電釋或紅外測溫儀。

11.所述裝置進(jìn)一步包括：裝置的通信接口傳輸氣體濃度數(shù)據(jù)、溫度數(shù)據(jù)、距離數(shù)據(jù)、方向數(shù)據(jù)和報警信息。

12.所述裝置進(jìn)一步包括：裝置的通信接口包括無線通信接口。

附圖說明

圖1礦井采空區(qū)火災(zāi)監(jiān)測預(yù)警裝置實(shí)施方案1組成示意圖。

圖2礦井采空區(qū)火災(zāi)監(jiān)測預(yù)警裝置實(shí)施方案1原理示意圖。

圖3礦井采空區(qū)火災(zāi)監(jiān)測預(yù)警裝置實(shí)施方案2組成示意圖。

圖4礦井采空區(qū)火災(zāi)監(jiān)測預(yù)警裝置實(shí)施方案2原理示意圖。

圖5礦井采空區(qū)火災(zāi)監(jiān)測預(yù)警裝置實(shí)施方式2準(zhǔn)直器排列結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6信號發(fā)生器原理示意圖。

圖7數(shù)字鑒相器原理示意圖。

圖8礦井采空區(qū)火災(zāi)監(jiān)測預(yù)警裝置工作流程圖。

圖9礦井采空區(qū)火災(zāi)監(jiān)測預(yù)警裝置三維空間區(qū)域濃度監(jiān)測示意圖。

具體實(shí)施方式

所述火災(zāi)監(jiān)測預(yù)警裝置的具體實(shí)施方式1如圖1所示，組成單元包括：

1.控制處理單元(101)：負(fù)責(zé)控制激光發(fā)射器(109)發(fā)射激光；處理激光接收器(112)返回的信號獲得氣體濃度和反射物距離；控制通信接口(116)進(jìn)行通信；控制顯示屏(119)顯示；接收按鍵(120)的操作信號并進(jìn)行相應(yīng)的處理。具體組成包括：

(1)核心處理器(102)，采用三星S3C2440處理器，S3C2440是基于ARM920T內(nèi)核的微處理器，；S3C2440具有3個UART接口，2個SPI接口，2個USB接口，1個IIC-BUS接口；通過UART接口與數(shù)字鑒相器(204)連接通信；使用嵌入式Linux平臺實(shí)現(xiàn)驅(qū)動控制通信。

(2)電源與時鐘模塊(103)，包括DC電壓轉(zhuǎn)換和時鐘管理元件，DC電壓轉(zhuǎn)換均采用MAX1724系列電源芯片，為所有芯片供電；選用12MHz晶振。

(3)存儲模塊(104)；包括256M NAND Flash、一片4M NOR Flash、128M SDRAM、一片IIC-BUS接口的EEPROM。

(4)信號發(fā)生器(105)，負(fù)責(zé)產(chǎn)生用于控制激光發(fā)射器發(fā)射用于氣體濃度監(jiān)測的調(diào)制鋸齒波控制信號，具體結(jié)構(gòu)及工作原理在圖5進(jìn)行說明。

(5)鎖相環(huán)放大器(106)，采用兩個模塊，分別負(fù)責(zé)提取氣體吸收信號的一次、二次諧波，利用信號與噪聲的互不相關(guān)性來抑制噪聲，提高信噪比，可采用LIA-MV-150鎖相放大器模塊。

(6)模數(shù)轉(zhuǎn)換器(107)，負(fù)責(zé)將鎖相放大器解調(diào)出的一次、二次模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，采用ADS8364 16位多通道A/D轉(zhuǎn)換器芯片，具有6個全差分輸入通道。

(7)數(shù)字鑒相器(108)，負(fù)責(zé)處理接收到的測距信號，將接收信號與發(fā)送控制信號進(jìn)行比對，獲得信號間的相位差，并將相位差以數(shù)據(jù)方式通過接口傳送給核心處理器。數(shù)字鑒相器具體結(jié)構(gòu)及工作原理在圖6進(jìn)行說明。

2.激光發(fā)射器(109)，負(fù)責(zé)測距及氣體監(jiān)測的激光信號的發(fā)射，具體組成包括：

(1)激光源(110)，采用可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器，可發(fā)出多種波長的激光，用于測量不同氣體濃度，可采用IBSG-TO5TEC系列可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器，該可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器集成TEC電流溫度控制半導(dǎo)體元件，用于溫度調(diào)節(jié)，穩(wěn)定激光波長及功率。

(2)云臺(111)，用于控制激光源(110)的發(fā)射方向和激光接收器的接收方向，由核心處理器SPI通信端口外接MAX485芯片通過云臺控制協(xié)議控制云臺運(yùn)動，云臺采用攝像機(jī)用標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)控云臺，可在水平和垂直方向進(jìn)行轉(zhuǎn)動。

3.激光接收器(112)，負(fù)責(zé)接收激光信號，將激光信號轉(zhuǎn)換為電信號，具體組成包括：

(1)接收透鏡(113)，負(fù)責(zé)將反射回來的激光聚集至光電探測器。

(2)暗室(114)，采用密閉筒型結(jié)構(gòu)，內(nèi)壁涂吸光材料。

(3)光電探測器(115)，負(fù)責(zé)將接收到的激光信號轉(zhuǎn)換為電信號，包括光接收元件和放大電路；光接收元件采用InGaAs PIN光電二極管，放大電路主要元件采用AD603,并聯(lián)兩個電壓跟隨器分別連接鎖相環(huán)放大器(106)和數(shù)字鑒相器(108)。

4.通信接口(116)，用于監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸，包括有線通信接口(117)和無線通信接口(118)。

(1)有線通信接口(117),包括網(wǎng)絡(luò)接口和現(xiàn)場接口，主要芯片采用DM9000，DM9000是完全集成的單芯片以太網(wǎng)MAC控制器，上層的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議由核心處理器的內(nèi)置Linux驅(qū)動支持。DM9000支持10/100M自適應(yīng)，支持3.3V與5V的電源電壓。DM9000通過網(wǎng)絡(luò)隔離變壓器接口芯片YL18-1080S連接RJ45網(wǎng)絡(luò)接口，實(shí)現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)的物理連接進(jìn)行通信；現(xiàn)場接口采用RS485模塊，與核心處理器(102)通過UART接口連接。

(2)無線通信接口(118),采用標(biāo)準(zhǔn)USB接口的Wifi無線網(wǎng)卡，在系統(tǒng)、USB口驅(qū)動及Wifi無線網(wǎng)卡驅(qū)動程序支持下實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信服務(wù)。

5.顯示屏(119)，負(fù)責(zé)監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，數(shù)據(jù)可通過文字或圖表形式顯示，三維空間氣體濃度數(shù)據(jù)通過透視模型圖方式顯示，不同顏色代表不同氣體濃度。顯示屏采用3.5寸彩色LCD屏，分辨率480x800，由Linux自帶顯示驅(qū)動程序驅(qū)動。

6.按鍵(120)，用于人機(jī)交互，包括裝置開關(guān)鍵、監(jiān)測啟動鍵、功能設(shè)定操作鍵。

7.溫度監(jiān)測裝置(121)：可采用光纖傳感器、無線溫度傳感器、紅外熱像儀、紅外熱電視或紅外測溫儀中的任意一種設(shè)備。光纖傳感器可采用美國DTS系列分布式光纖傳感器；無線溫度傳感器可采用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，星型連接方式，由協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)模塊通過UART接口核心處理器(102)；紅外熱像儀可采用具有智能識別功能的海康DS-2CD8313PF-E25紅外熱成像網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，通過RS485接口和報警信號接口連接核心處理器(102)；紅外測溫儀可采用非接觸式紅外溫度儀DT8012B，通過RS485接口模塊連接核心處理器(102)。

8.報警單元(122)：具有聲光報警功能，通過RS485接口連接核心處理器(102)。

圖2所示為所述裝置實(shí)施方式1的原理示意圖。

圖3為所述裝置實(shí)施方案2的組成示意圖，圖4所示為所述裝置實(shí)施方式2的原理示意圖。實(shí)施方式2與實(shí)施方案1的一個區(qū)別在于采用由多路數(shù)據(jù)選擇器(114)控制的多個不同的可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器，用于發(fā)射不同波長的激光，激光需通過合光器(115)和光路選擇器和準(zhǔn)直器發(fā)射出去；另一個區(qū)別在于實(shí)施方式2沒有云臺，而采用8個準(zhǔn)直器，每個準(zhǔn)直器指向不同的方向，8個準(zhǔn)直器(125)連接光選路器(126)，光選路器(126)受核心處理器(101)的控制將合光器(115)發(fā)出的激光進(jìn)行選路，將激光從選擇的某路準(zhǔn)直器(117)發(fā)出，從而實(shí)現(xiàn)多路時分復(fù)用。所涉及的元件如下：

1.多路數(shù)據(jù)選擇器(123)，負(fù)責(zé)信號發(fā)生器(105)與多路可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器之間的選通，可采用CD4051BC雙向模擬開關(guān)，由核心處理器(102)的3個I/O口控制選通，1個I/O口控制開關(guān)；COMMON IN/OUT口與信號發(fā)生器(105)連接，4個IN/OUT口分別連接不同可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器(111)。

2.激光源(110)，采用可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器，可發(fā)出所監(jiān)測氣體某吸收峰值波長的激光，不同氣體采用不同波長的可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器，可采用SAF117XS系列蝶形可調(diào)諧半導(dǎo)體可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器，該可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器集成TEC電流溫度控制半導(dǎo)體元件。

3.合光器(124)，采用光纖合波器將不同波長的激光合成一束，本裝置各可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器采用分時發(fā)射，所以輸出端在任意時刻最多也只有一個波長的激光輸出。

4.光選路器(126)可采用Vispace 1000OSS光選路設(shè)備，由核心處理器(102)通過串口控制選路連通。

5.準(zhǔn)直器(125)，控制激光定向發(fā)射而在空間形成的一條光束，采用FC接口光纖激光準(zhǔn)直透鏡。

圖5為所述裝置實(shí)施方式2準(zhǔn)直器排列結(jié)構(gòu)示意圖，每個準(zhǔn)直器指向不同的方向。

圖6為信號發(fā)生器原理示意圖，主要包括：

1. DDS發(fā)生器(601)，負(fù)責(zé)產(chǎn)生測距控制正弦波信號或氣體濃度監(jiān)測所需的正弦調(diào)制信號，可采用AD9835直接數(shù)字式頻率合成器，由核心處理器(102)通過SPI接口通信控制信號頻率變化。

2. D/A轉(zhuǎn)換(602)，受核心處理器處理(102)控制產(chǎn)生鋸齒波信號，可采用D/A轉(zhuǎn)換芯片DAC0832。

3.濾波電路(603)，用于信號濾波，可采用高阻抗低噪聲運(yùn)放LF353，輸出測距控制正弦波信號或氣體濃度監(jiān)測所需的正弦調(diào)制信號。

4.加法器(604)，負(fù)責(zé)將鋸齒波信號和調(diào)制正弦波信號合成為調(diào)制正弦波信號，用于控制可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器，采用加法器芯片LM107。

5.比較器(605)，負(fù)責(zé)將載波正弦信號轉(zhuǎn)換為同頻同相的方波信號，可采用比較器芯片LM393。

6.倍頻電路(606)，負(fù)責(zé)產(chǎn)生為載波正弦信號倍頻的方波信號，可由鎖相環(huán)芯片HEF4046和計數(shù)器芯片CD4520構(gòu)成。

圖7為數(shù)字鑒相器原理示意圖，數(shù)字鑒相器有兩路輸入，一路是由信號發(fā)生器產(chǎn)生的與調(diào)制正弦波信號同頻同相的主振信號，另一路是由激光接收單元轉(zhuǎn)換而來接收電信號。數(shù)字鑒相器電路包括一個本振信號發(fā)生器(701)，本振信號發(fā)生器產(chǎn)生一個比主振信號頻率略低的本振信號；本振信號發(fā)生器通過混頻器(702)將本振信號與接收電信號進(jìn)行混頻,得到低頻信號,此低頻信號攜帶了調(diào)制激光在往返過程中產(chǎn)生的相位差；數(shù)字鑒相器通過另一個混頻器將主振信號與本振信號進(jìn)行混頻,得到另一個混頻信號，將兩路混頻器輸出的混頻信號送入測相器(703)進(jìn)行相位差測量，得到相位差數(shù)據(jù)。數(shù)字鑒相器組成主要包括：

1.本振信號發(fā)生器(701)，輸出頻率9.99MHz，可采用壓控晶體振蕩器CVCSO-914-0010。

2.混頻器(702)，可采用模擬乘法器芯片MC1496。

3.測相器(703)，可采用高精度時間測量芯片TDC一GP1。

所述裝置工作流程如圖8所示：

1.(801)，核心處理器(102)定時啟動一次監(jiān)測掃描過程。

2.(802)，首先進(jìn)行激光測距，核心處理器(102)控制信號發(fā)生器(105)產(chǎn)生10M正弦波信號。

3.(803)，正弦波信號驅(qū)動激光源(110)發(fā)出用于探測距離的激光。實(shí)施方案1正弦波信號直接驅(qū)動可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器；實(shí)施方案2正弦波信號需經(jīng)過多路數(shù)據(jù)選擇器(123)選擇通路后，再驅(qū)動相應(yīng)的可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器，再經(jīng)過合光器(124)、光路選路器(126)，由相應(yīng)角度的準(zhǔn)直器(125)發(fā)射出去激光。

4.(804)，測距激光遇到反射物部分激光被反射，接收透鏡(113)收集反射回來的激光聚集至光電探測器(115)，光電探測器(115)將接收到的激光信號轉(zhuǎn)換為電信號。

5.(805)，數(shù)字鑒相器(108)處理接收到的測距電信號，經(jīng)放大、混頻等處理后，獲得與發(fā)送控制信號間的相位差，相位差以數(shù)據(jù)方式通過接口傳送給核心處理器。

6.(806)，核心處理器(102)接收相位差數(shù)據(jù)，根據(jù)相位差獲得裝置與反射物之間的距離。

7.(807)，核心處理器(102)控制信號發(fā)生器發(fā)出50Hz的鋸齒波信號并用50kHz的正弦信號進(jìn)行調(diào)制。

8.(808)，經(jīng)調(diào)制的鋸齒波信號驅(qū)動(110)發(fā)出掃過某一種氣體吸收峰值波長范圍的激光。實(shí)施方案1正弦波信號直接驅(qū)動可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器；實(shí)施方案2正弦波信號需經(jīng)過多路數(shù)據(jù)選擇器(123)選擇相應(yīng)的氣體通路后，再驅(qū)動相應(yīng)的可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器，再經(jīng)過合光器(124)、光路選路器(126)，由相應(yīng)的準(zhǔn)直器(125)發(fā)射出去激光。

9.(809)，激光穿過被測區(qū)域的空氣遇到反射物部分激光被反射，接收透鏡(113)收集反射回來的激光聚集至光電探測器(115)，光電探測器(115)將接收到的激光信號轉(zhuǎn)換為電信號。

10.(810)，鎖相環(huán)放大器(106)接收電信號，并分時接收信號發(fā)生器提供的調(diào)制信號及調(diào)制信號的倍頻信號，經(jīng)處理提取分時得到的一次、二次諧波信號。

11.(811)，模數(shù)轉(zhuǎn)換器(107)將一次、二次諧波信號數(shù)字化。

12.(812)，核心處理器(102)接收一次、二次諧波信號的數(shù)據(jù)，處理得到所經(jīng)光路上的所測氣體的積分濃度。

13.(813)，判斷是否監(jiān)測完所有種類的氣體，如未監(jiān)測完執(zhí)行(814)，如已監(jiān)測完執(zhí)行(815)。

14.(814)核心處理器控制轉(zhuǎn)換監(jiān)測另一種氣體濃度，重復(fù)(807)至(812)的氣體濃度測量過程。

15.(815)，判斷是否完成所有角度掃描，如未完成執(zhí)行(816)，如已完成執(zhí)行(817)。

16.(816)，實(shí)施方案1：核心處理器(102)控制云臺(111)帶動激光源(110)和激光接收器(112)轉(zhuǎn)動一個角度；實(shí)施方案2：核心處理器(102)控制多路數(shù)據(jù)選擇器(121)選擇可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器通路，再驅(qū)動相應(yīng)的可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器，再經(jīng)過合光器(124)、光路選路器(126)，由另一個角度的準(zhǔn)直器(125)發(fā)射出去激光。再重復(fù)(802)至(812)測距及氣體濃度監(jiān)測的過程。

17.(817)，核心處理器處理(102)所有角度上獲得的距離和各氣體濃度，獲得不同距離區(qū)域和三維空間區(qū)域的各氣體濃度數(shù)據(jù)

18.(818)，核心處理器處理(102)將接收溫度監(jiān)測單元得到的溫度數(shù)據(jù)與處理得到的三維空間區(qū)域的各氣體濃度數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)判定，數(shù)據(jù)異常包括特定監(jiān)測區(qū)域中CO、CO₂在設(shè)定時間間隔內(nèi)濃度升高值超過設(shè)定閾值，CH₄、O₂、C₂H₂、C₂H₄在設(shè)定時間間隔內(nèi)濃度降低值超過設(shè)定閾值，溫度數(shù)據(jù)在設(shè)定時間間隔內(nèi)升高值超過設(shè)定閾值，各監(jiān)測閾值根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境測量設(shè)定或人為設(shè)定得到。如果數(shù)據(jù)異常則執(zhí)行(819)，否則執(zhí)行(820)并返回(801)。

19.(819)，核心處理器處理(102)通過RS485接口控制報警單元(122)發(fā)出聲光報警。

20.(820)，核心處理器處理(102)通過通信接口(116)上傳數(shù)據(jù)，并通過顯示屏顯示數(shù)據(jù)，并返回(801)。

圖9為礦井采空區(qū)火災(zāi)監(jiān)測預(yù)警裝置三維空間區(qū)域濃度監(jiān)測示意圖。設(shè)裝置發(fā)射8束激光，分別在A、B、C、D、E、F、G、H點(diǎn)得到反射，以裝置所在位置為坐標(biāo)原點(diǎn)建立三維坐標(biāo)系，已知激光投射直線OA與XOY平面的夾角為α，與YOZ平面的夾角為β，則反射點(diǎn)A坐標(biāo)(x_A,y_A,z_A)為同理可得其它各點(diǎn)的坐標(biāo)，根據(jù)坐標(biāo)點(diǎn)可建立如圖9所示的三維空間模型。在掃描監(jiān)測過程中通過各反射點(diǎn)測得的氣體濃度分別為M_A、M_B、M_C、M_D、M_E、M_F、M_G、M_H，K點(diǎn)為所示空間模型內(nèi)部的任意一點(diǎn)，通過K點(diǎn)垂直于Y軸的平面與AB、DC、EF、HG交點(diǎn)分別為K_AB、K_DC、K_EF、K_HG，其坐標(biāo)分別為(x_AB,y_AB,z_AB)、(x_DC,y_DC,z_DC)、(x_EF,y_EF,z_EF)、(x_HG,y_HG,z_HG)，則K_AB點(diǎn)的氣體濃度K_DC點(diǎn)的氣體濃度K_EF點(diǎn)的氣體濃度K_HG點(diǎn)的氣體濃度通過K點(diǎn)平行于Z軸的直線與K_AB K_DC和K_EF K_HG的交點(diǎn)分別為K_ABCD和K_EFGH，其X軸坐標(biāo)分別為x_KABCD和x_KEFGH，得到K_ABCD點(diǎn)的氣體濃度及K_EFGH點(diǎn)的氣體濃度進(jìn)而得到K點(diǎn)的參考濃度通過以上示例算法可得到三維空間區(qū)域內(nèi)的所有點(diǎn)的氣體濃度。