一種用于對煤炭地下氣化進行監控的系統及方法與流程

本發明涉及煤炭地下氣化監控技術領域，更具體地，涉及一種用于對煤炭地下氣化進行監控的系統及方法。

背景技術：

煤炭地下氣化技術是一種將埋藏在地下的煤炭進行直接的、有控制的燃燒，通過煤的熱作用及化學作用，產生可燃氣體的過程。煤炭地下氣化變傳統的物理采煤為化學采煤，代替傳統的建井、采煤、地面氣化過程，具有安全性好、投資少、效益高、污染少等優點。

煤炭地下的氣化爐控制區域是提高煤炭開采經濟性的重要因素，顯然在氣化工藝能穩定進行的范圍內希望控制的區域越大越好，這就導致了多個出氣孔、多個進氣孔、多個排水孔、多個地下溫度監測孔等距離越遠越好，依靠線纜傳輸監測數據導致線纜橋架的布置非常凌亂，且線纜的使用效率非常低，花費較大。一個煤炭地下氣化爐的生命周期約3-4年，當氣化爐控制區域氣化完成后，這樣的線纜和線纜橋架不易拆卸以及重新安裝，造成極大浪費。現有的監控方法，監測信號工藝復雜，熱工參數信號傳輸慢，不能及時對熱工參數進行數據分析，以及及時對氣化爐對煤炭穩定氣化進行控制。

因此，需要一種技術，以實現對煤炭地下氣化過程進行監控。

技術實現要素：

本發明提供了一種用于對煤炭地下氣化進行監控的系統及方法，以解決如何對煤炭地下氣化進行監控的問題。

為了解決上述問題，本發明提供了一種用于對煤炭地下氣化進行監控的系統，所述系統包括：

電源單元，設置于煤炭地下氣化現場，為設置于煤炭地下氣化現場的所述監測單元、控制單元、發送單元和接收單元提供電源；

監測單元，對用于為煤炭進行地下氣化的氣化爐進行監測，以獲取所述氣化爐的熱工參數，將所述熱工參數轉換為熱工參數信號后通過有線傳輸的方式將所述熱工參數信號發送至所述發送單元；

發送單元，用于通過有線傳輸方式接收所述熱工參數信號，并將所述熱工參數信號發送至無線網關；

無線網關，用于接收所述熱工參數信號，將接收到的所述熱工參數信號發送至數據運算單元；以及所述無線網關用于接收所述數據數據運算單元發送的控制指令，并將所述控制指令發送至接收單元；

數據運算單元，用于對接收到的所述熱工參數信號進行運算，并將熱工參數信號的運算結果發送至操作單元；以及所述數據運算單元將接收到的所述控制指令發送至所述無線網關；

操作單元，根據所述熱工參數信號的運算結果，向所述數據運算單元發送控制指令；

接收單元，用于接收所述控制指令，將所述控制指令轉換為控制指令數字量或控制指令模擬量，并將所述控制指令數字量或所述控制指令模擬量發送至控制單元；

控制單元，用于接收所述控制指令數字量或所述控制指令模擬量，并根據所述控制指令數字量或所述控制指令模擬量對所述氣化爐進行煤炭氣化控制，調節氣化劑用量、類別或氣化溫度，使煤炭穩定進行氣化。

優選地，所述電源單元，包括太陽能儲能電源或電池。

優選地，所述監測單元、所述發送單元、所述接收單元、所述無線網關、所述數據運算單元和所述操作單元為至少一套。

優選地，所述無線網關包括rs485接口、rs232接口或以太網接口中的至少一種接口，并通過rs485接口、rs232接口或以太網接口中的至少一種接口與所述數據運算單元進行無線通信。

優選地，所述數據運算單元包括rs485接口、rs232接口或以太網接口中的至少一種接口，并通過rs485接口、rs232接口或以太網接口中的至少一種接口與所述操作單元進行無線通信。

優選地，所述發送單元、所述接收單元和所述無線網關的發射頻率為同一個公共頻率。

基于本發明的另一方面，提供一種用于對煤炭地下氣化進行監控的方法，所述方法包括：

將所述電源單元設置于煤炭地下氣化現場，通過所述電源單元為設置于煤炭地下氣化現場的監測單元、控制單元、發送單元和接收單元提供電源；

通過所述監測單元監測對用于為煤炭進行地下氣化的氣化爐進行監測，以獲取所述氣化爐的熱工參數，將所述熱工參數轉換為熱工參數信號后通過有線傳輸的方式將所述熱工參數信號發送至所述發送單元；

通過所述發送單元通過有線傳輸方式接收所述熱工參數信號，并將所述熱工參數信號發送至無線網關；

通過無線網關接收所述熱工參數信號，將接收到的所述熱工參數信號發送至所述數據運算單元；

通過數據運算單元將接收到的所述熱工參數信號進行運算，并將熱工參數信號的數據運算結果發送至操作單元；

通過所述操作單元根據所述熱工參數信號的數據運算結果，向所述數據運算單元發送控制指令；所述數據運算單元將接收到的所述控制指令發送至所述無線網關；

通過所述無線網關接收所述數據運算單元發送的控制指令，并將所述控制指令發送至所述接收單元；

通過所述接收單元接收所述控制指令，將所述控制指令轉換為控制指令數字量或控制指令模擬量，并將所述控制指令數字量或所述控制指令模擬量發送至控制單元；

通過控制單元接收所述控制指令數字量或所述控制指令模擬量，并根據所述控制指令數字量或所述控制指令模擬量對所述氣化爐進行煤炭氣化控制，調節氣化劑用量、類別或氣化溫度，使煤炭穩定進行氣化。

優選地，所述電源單元，包括太陽能儲能電源或電池。

優選地，所述監測單元、所述發送單元、所述接收單元、所述無線網關、所述數據運算單元和所述操作單元為至少一套。

優選地，所述無線網關包括rs485接口、rs232接口或以太網接口中的至少一種接口，并通過rs485接口、rs232接口或以太網接口中的至少一種接口與所述數據運算單元進行無線通信。

優選地，所述數據運算單元包括rs485接口、rs232接口或以太網接口中的至少一種接口，并通過rs485接口、rs232接口或以太網接口中的至少一種接口與所述操作單元進行無線通信。

優選地，所述發送單元、所述接收單元和所述無線網關的發射頻率為同一個公共頻率。

本申請技術方案提供的一種用于對煤炭地下氣化進行監控的系統，通過監測單元監測對煤炭進行地下氣化的氣化爐的熱工參數，將熱工參數轉換為熱工參數信號后通過有線傳輸的方式發送至發送單元。將熱工參數無線信號發送至無線網關。通過無線網關將接收熱工參數信號發送至數據運算單元，通過數據運算單元將接收到的熱工參數信號進行運算，并將熱工參數信號的運算結果發送至操作單元，操作單元根據熱工信號的運算結果，向數據運算單元發送控制指令。控制單元在接收控制指令數字量或控制指令模擬量后，并根據控制指令數字量或控制指令模擬量對氣化爐進行煤炭氣化控制，使煤炭穩定進行氣化。本發明的技術方案將煤炭地下氣化熱工參數的監控由有線傳輸改為無線傳輸，避免大量采用線纜傳輸在施工以及維護工作當中的不便，免去了鋪設線路的一切費用，當地下氣化爐區域的氣化完成后，可以輕松拆卸，在其他爐孔或其他氣化爐上重復使用率，減少煤炭地下氣化的工程投入成本。

附圖說明

通過參考下面的附圖，可以更為完整地理解本發明的示例性實施方式：

圖1為根據本發明一實施方式的一種用于對煤炭地下氣化進行監控的系統結構圖；以及

圖2為根據本發明一實施方式的一種用于對煤炭地下氣化進行監控的方法流程圖。

具體實施方式

現在參考附圖介紹本發明的示例性實施方式，然而，本發明可以用許多不同的形式來實施，并且不局限于此處描述的實施例，提供這些實施例是為了詳盡地且完全地公開本發明，并且向所屬技術領域的技術人員充分傳達本發明的范圍。對于表示在附圖中的示例性實施方式中的術語并不是對本發明的限定。在附圖中，相同的單元/元件使用相同的附圖標記。

除非另有說明，此處使用的術語(包括科技術語)對所屬技術領域的技術人員具有通常的理解含義。另外，可以理解的是，以通常使用的詞典限定的術語，應當被理解為與其相關領域的語境具有一致的含義，而不應該被理解為理想化的或過于正式的意義。

圖1為根據本發明一實施方式的一種用于對煤炭地下氣化進行監控的系統結構圖。本申請的實施方式提供的一種用于對煤炭地下氣化進行監控的系統，本申請通過監測單元監測對煤炭進行地下氣化的氣化爐的熱工參數，將熱工參數轉換為熱工參數信號后通過有線傳輸的方式發送至發送單元。發送單元將熱工參數信號轉換為熱工參數無線信號，并將熱工參數無線信號發送至無線網關。通過無線網關將接收熱工參數無線信號發送至數據運算單元，通過數據運算單元將接收到的熱工參數無線信號進行運算，并將熱工參數信號的運算結果發送至操作單元，操作單元根據熱工信號的運算結果，向數據運算單元發送控制指令。控制單元在接收控制指令數字量或控制指令模擬量后，并根據控制指令數字量或控制指令模擬量對氣化爐進行煤炭氣化控制，使煤炭穩定進行氣化。圖1為根據本發明一實施方式的一種用于對煤炭地下氣化進行監控的系統100，如圖1所示，系統100包括：

電源單元11，監測單元12，控制單元15，發送單元13，接收單元14，無線網關17，數據運算單元16，操作單元18。101區域為煤炭地下氣化現場，即為氣化爐各進氣列、出氣列、點火列、監測孔等功能孔的現場。102區域為地面熱工參數運算、控制指令生成的控制區域。

監測單元11、發送單元13、接收單元14、無線網關17、數據運算單元16和操作單元18為至少一套。

電源單元11，包括太陽能儲能電源或電池。通過太陽能儲能電源或電池為煤炭地下氣化現場進行監測的設備進行充電，可以減少系統的布線，也方便在氣化爐控制區域氣化完成后，監控系統的拆卸和重新安裝，減少物料的浪費。

電源單元11設置于煤炭地下氣化現場，為設置于煤炭地下氣化現場的監測單元12、控制單元15、發送單元13和接收單元14提供電源。

監測單元12，對用于為煤炭進行地下氣化的氣化爐進行監測，以獲取氣化爐的熱工參數，將熱工參數轉換為熱工參數信號后通過有線傳輸的方式發送至發送單元13。

發送單元13，用于通過有線傳輸方式接收熱工參數信號，并將熱工參數信號發送至無線網關17。

本申請監測單元12用于進氣列、出氣列、點火列、溫度監測孔、水位監測孔等與氣化爐有關的熱工參數進行監測，轉換成熱工參數信號，通過線纜傳輸給發送單元13進行無線傳輸。

無線網關17，用于接收熱工參數信號，將接收到的熱工參數信號發送至數據運算單元16；無線網關17用于接收數據運算單元16發送的控制指令，并將控制指令發送至接收單元14。本申請的實施方式，實現了將煤炭地下氣化爐現場的熱工參數傳輸給控制區域，并將控制區域的控制指傳輸給煤炭地下氣化現場，實現了數據信號的雙向傳輸。

無線網關17包括rs485接口、rs232接口或以太網接口中的至少一種接口，并通過rs485接口、rs232接口或以太網接口中的至少一種接口與數據運算單元進行無線通信。

無線網關17是無線網絡的核心，用于連接多個發送單元13、接收單元14組成的無線網絡，并與數據運算單元16通過rs485、rs232和以太網接口中的至少一種接口，并遵循某一種協議。無線網關27負責網絡性能監測、智能網絡管理、設定和維護網絡通信參數，以及發送單元13、接收單元14與操作單元18上與無線網絡配套管理軟件之間的通信。

本申請一個無線網關17可以管理多個發送單元13和接收單元14，一個無線網關17、多個發送單元13和多個接收單元14可以組成一個無線網絡。

發送單元13、接收單元14和無線網關17的發射頻率為同一個公共頻率。

操作單元18的管理軟件可以對無線網絡進行配置和管理。

數據運算單元16，用于將接收到的熱工參數信號進行運算，并將熱工參數信號的運算結果發送至操作單元18，操作單元18根據熱工參數信號的運算結果，向數據運算單元16發送控制指令；數據運算單元16將接收到的控制指令發送至無線網關17。

優選地，操作單元18上配置有與無線網絡配套的管理軟件。

數據運算單元16包括rs485接口、rs232接口或以太網接口中的至少一種接口，并通過rs485接口、rs232接口或以太網接口中的至少一種接口與操作單元進行無線通信。

接收單元14，用于接收控制指令，將控制指令轉換為控制指令數字量或控制指令模擬量，并將控制指令數字量或控制指令模擬量發送至控制單元15。

本申請接收單元14接受到的控制指令無線信號經其內部的無線模塊轉換成控制指令數字量或控制指令模擬量的有線信號，通過線纜傳輸給控制單元15，控制單元15是通過閥門、開關、變頻器來對進氣列、出氣列、點火列中與氣化爐有關的熱工參數進行控制。

控制單元15，用于接收控制指令數字量或控制指令模擬量，并根據控制指令數字量或控制指令模擬量對氣化爐進行煤炭氣化控制，調節氣化劑用量、類別或氣化溫度，使煤炭穩定進行氣化。

本申請無線網關17用于接收和發送無線信號并上傳至數據運算單元16。經數據運算單元16運算后的數據可以在操作單元18上正確顯示，同時數據運算單元16也可以接受操作單元18發出的指令，并經過數據運算單元16后傳給無線網關17。無線網關17發出無線信號經接收單元14后轉變成控制指令數字量或控制指令模擬量用以通過控制單元15控制閥門、開關、變頻器等，來調整進氣列、出氣列、點火列中的氣化劑的種類、流量、壓力等參數，使其朝著氣化爐穩定的方向進行運行。

本發明將煤炭地下氣化監控系統的現有的有線傳輸方式改為無線傳輸，避免大量采用線纜傳輸在施工以及維護工作當中的不便，免去了鋪設線路的一切費用，當地下氣化爐區域的氣化完成后，本申請的監控系統可以輕松拆卸，在其他爐孔或其他氣化爐上重復使用率，減少煤炭地下氣化的工程投入成本。

圖2為根據本發明一實施方式的一種用于對煤炭地下氣化進行監控的方法流程圖。本申請實施方式的一種用于對煤炭地下氣化進行監控的方法200，從步驟201開始：

優選地，在步驟201：將電源單元設置于煤炭地下氣化現場，通過電源單元為設置于煤炭地下氣化現場的監測單元、控制單元、發送單元和接收單元提供電源。

優選地，電源單元，包括太陽能儲能電源或電池。

優選地，監測單元、發送單元、接收單元、無線網關、數據運算單元和操作單元為至少一套。

優選地，在步驟202：通過監測單元監測對用于為煤炭進行地下氣化的氣化爐進行監測，以獲取氣化爐的熱工參數，將熱工參數轉換為熱工參數信號后通過有線傳輸的方式將熱工參數信號發送至發送單元。

優選地，在步驟203：通過發送單元通過有線傳輸方式接收熱工參數信號，并將熱工參數信號發送至無線網關。

優選地，在步驟204：通過無線網關接收熱工參數信號，將接收到的熱工參數信號發送至數據運算單元。

優選地，在步驟205：通過數據運算單元將接收到的熱工參數信號進行運算，并將熱工參數信號的數據運算結果發送至操作單元。

優選地，無線網關包括rs485接口、rs232接口或以太網接口中的至少一種接口，并通過rs485接口、rs232接口或以太網接口中的至少一種接口與數據運算單元進行無線通信。

優選地，數據運算單元包括rs485接口、rs232接口或以太網接口中的至少一種接口，并通過rs485接口、rs232接口或以太網接口中的至少一種接口與操作單元進行無線通信。

優選地，在步驟206：通過操作單元根據熱工參數信號的數據運算結果，向數據運算單元發送控制指令；數據運算單元將接收到的控制指令發送至無線網關。

優選地，在步驟207：通過無線網關接收數據運算單元發送的控制指令，并將控制指令發送至接收單元。

優選地，在步驟208：通過接收單元接收控制指令，將控制指令轉換為控制指令數字量或控制指令模擬量，并將控制指令數字量或控制指令模擬量發送至控制單元。

優選地，發送單元、接收單元和無線網關的發射頻率為同一個公共頻率。

優選地，在步驟209：通過控制單元接收控制指令數字量或控制指令模擬量，并根據控制指令數字量或控制指令模擬量對氣化爐進行煤炭氣化控制，調節氣化劑用量、類別或氣化溫度，使煤炭穩定進行氣化。

本發明一實施方式的一種用于對煤炭地下氣化進行監控的方法200與本發明另一實施方式的一種用于對煤炭地下氣化進行監控的系統100相對應，在此不再進行贅述。

已經通過參考少量實施方式描述了本發明。然而，本領域技術人員所公知的，正如附帶的專利權利要求所限定的，除了本發明以上公開的其他的實施例等同地落在本發明的范圍內。

通常地，在權利要求中使用的所有術語都根據他們在技術領域的通常含義被解釋，除非在其中被另外明確地定義。所有的參考“一個/所述/該[裝置、組件等]”都被開放地解釋為所述裝置、組件等中的至少一個實例，除非另外明確地說明。這里公開的任何方法的步驟都沒必要以公開的準確的順序運行，除非明確地說明。