煤堆煤矸石山自燃監測預警系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種煤堆煤矸石山自燃監測預警系統，通過在煤堆煤矸石山中分層布設多個溫度傳感器，建立遠程控制系統，采集煤堆煤矸石山各層的溫度數據，并無線傳回主控計算機，實現對煤堆煤矸石山溫度的實時監測；通過上位機軟件實現溫度的實時顯示、曲線繪制、數據存儲、分析、高溫報警等功能，實時短信通知安全員，及時采取針對性防火措施，對火電廠、港口、礦區的地表煤堆煤矸石山自燃進行實時監控預警并采取有效的安全技術支持和指導。
【專利說明】煤堆煤矸石山自燃監測預警系統
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及煤堆煤矸石山自燃監測預警系統。
【背景技術】
[0002]由于生產實際的需要，在火電廠、煤炭運輸港口、礦區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輸與存儲中可能發生煤堆煤矸石山自燃的安全事故，會對設備造成嚴重破壞，導致停工停產搶修事故，是煤炭企業潛伏著的重大安全隱患，因此對運輸與存儲過程的煤堆煤矸石山自燃進行及時預警至關重要。
[0003]目前，便攜式深基點測溫儀，是采用較多的測溫裝置。其主要解決辦法有兩種:1、通過在煤堆煤矸石山中插入熱敏電阻來監控煤堆煤矸石山溫度，檢測是否達到報警溫度；
2、通過手持式紅外熱像儀來探測煤堆溫度，檢測是否達到報警。針對上述兩種方法，其又存在以下主要問題:1、監測方式工程量大，需要的監測點眾多。2、自燃點很難準確定位。3、煤氧化產生的有害氣體會對操作人員造成危害。4、預警不及時，處理不到位。5、隨著煤炭的消耗轉移，需要人力反復操作。6、對超大型煤炭堆積物存在不可實現性。
實用新型內容
[0004]本實用新型所要解決的技術問題是提供一種煤堆煤矸石山自燃監測預警系統，克服現有技術所存在的監控自燃點不能定位、預警不及時的缺陷。
[0005]為解決上述技術問題，本實用新型提供一種煤堆煤矸石山自燃監測預警系統，包括若干無線傳感器單元，無線網絡數據接收及轉發裝置，網絡數據傳輸裝置，數據處理裝置和顯示裝置；
[0006]所述若干無線傳感器單元在煤堆煤矸石山成網狀分布，以無線網絡連接所述無線網絡數據接收及轉發裝置；
[0007]所述無線網絡數據接收及轉發裝置連接所述網絡數據傳輸裝置，所述網絡數據傳輸裝置通過網絡連接所述數據處理裝置，所述數據處理裝置通過通信線纜連接所述顯示裝置。
[0008]所述煤堆煤矸石山自燃監測預警系統，還包括數據存儲系統，所述數據存儲系統通過網絡連接所述數據處理裝置。
[0009]所述無線傳感器單元包括溫度傳感器、無線發射單元和以單片機為核心器件的智能裝置，所述溫度傳感器、無線發射單元嵌入所述以單片機為核心器件的智能裝置內。
[0010]所述若干無線傳感器單元用于采集所在區域的煤層溫度，并將溫度數據以無線方式傳送無線網絡數據接收裝置；
[0011]所述無線網絡數據接收及轉發裝置，用于接收并轉發無線傳感器單元發來的信息，該信息包括溫度數據以及無線傳感器單元的身份信息；
[0012]所述網絡數據傳輸裝置，用于將無線網絡數據接收及轉發裝置發來的信息傳輸到所述數據處理裝置；[0013]所述數據處理裝置，用于接收網絡數據傳輸裝置發來的信息，進行數據處理，計算出每個無線傳感器單元所對應煤層區域的溫度數據；
[0014]所述顯示裝置，用于接收所述數據處理裝置計算出每個無線傳感器單元所對應煤層區域的溫度數據，并進行顯示，當溫度超過設置的溫度警戒值時，及時的發出警報信號。
[0015]所述數據存儲系統用于存儲所述數據處理裝置計算出每個無線傳感器單元所對應煤層區域的溫度數據。
[0016]本實用新型的有益效果:
[0017]1、在煤堆煤矸石山中三維立體布置多個溫度傳感器，建立溫度傳感器網絡，對煤堆不同位置溫度進行實時數據采集和處理，解決對煤堆自燃不能實時監控，預警不及時，處理不到位的問題。
[0018]2、無線傳感器立體空間布置，準確定位，解決位置誤判的問題，可以有效減少管理人員現場多次反復檢測的操作。
[0019]3、溫度分析軟件對采集的圖像溫度數據進行分析、計算、存儲；繪制各種溫度曲線、趨勢線，直觀明了的展現煤堆溫度與深度的關系，以及煤堆的溫度與煤的氧化程度的關系，達到警戒值及時預警，為后期對煤堆自燃的發生提供技術支持。
[0020]4、在實際應用中，通過對煤場自燃機理分析和應用傳感器測溫技術，同時分析各種可能的干擾因素(比如:陽光、季節、晝夜等)，并進行有效消除，行成了一套煤場自燃監測實時預警方法，確保能及時了解煤堆溫度的異常變化。
[0021 ] 5、制作工藝簡單，布設方便，成本低廉，監控便捷，有利于推廣使用。本系統溫度傳感器及無線監測網絡的布設成本低，效果明顯，能夠及時發現煤場(煤矸石山)自燃起源，為采取措施有效防止了煤場的自燃提供極大的幫助，同時對節能減排也起到了明顯的作用。具有重要的社會和經濟效益，值得推廣應用。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0022]下面結合附圖和【具體實施方式】對本實用新型的技術方案作進一步具體說明。
[0023]圖1為本實用新型的系統結構示意圖。
【具體實施方式】
[0024]如圖1所示，在煤堆煤矸石山I立體空間內布設多個無線傳感器單元2，無線傳感器單元2成網狀分布，根據煤堆的體積，以及單個測溫傳感器所能探測距離的寬廣，確定在煤堆煤矸石山中需要設置溫度傳感器的個數，并盡量使個數處于最少，實現成本節約。同時要求溫度傳感器溫度檢測響應范圍內溫度變化，其外殼具備抗腐蝕、防潮等功能。溫度傳感器的測量范圍廣，探測距離深能連續多次使用。
[0025]無線傳感器單元2包括溫度傳感器、無線發射單元和以單片機為核心器件的智能裝置。溫度傳感器、無線發射單元嵌入以單片機為核心器件的智能裝置內，溫度傳感器能夠完成傳感控制和參數感知、采集網絡覆蓋區域內煤堆溫度的信息。傳感器為MAX6675，其內部集成的冷端補償電路、非線性校正電路、斷偶檢測電路，可將溫度信號轉換成12位數字量，溫度分辨率達0.25。將無線傳感器單元2在煤堆(煤矸石)堆積的過程中進行布設，形成立體三維監測網絡。[0026]無線傳感器單元2將溫度數據以無線方式傳送無線網絡數據接收和轉發裝置3。無線網絡數據接收裝置接收無線傳感器單元2發來的信息，并通過有線網絡8向網絡數據傳輸裝置4轉發，該信息包括溫度數據以及無線傳感器單元的身份信息。
[0027]網絡數據傳輸裝置4將無線網絡數據接收及轉發裝置發來的信息傳輸到中央處
理服務器5。中央處理服務器5通過集線器6分別連接顯示終端T1、T2.....Tn,以及數據
庫系統7。中央處理服務器包括數據處理裝置和智能分析系統，據處理裝置5接收網絡數據傳輸裝置4發來的信息，進行數據處理，計算出每個無線傳感器單元所對應煤層區域的溫度數據，建立其溫度場的三維數據體，定位相應溫度傳感器空間位置關系。
[0028]顯示裝置5接收所述數據處理裝置計算出每個無線傳感器單元所對應煤層區域的溫度數據，并進行顯示，當溫度超過設置的溫度警戒值時，及時的發出警報信號。數據存儲系統5存儲數據處理裝置5計算出每個無線傳感器單元所對應煤層區域的溫度數據。
[0029]煤的氧化速度與氧化時產生的溫度成正比，實驗表明，煤的氧化速度在30_100°C時每增高1°C，氧化速度就提高2.2倍。當煤堆溫度超過60°C時，加速煤的氧化，煤堆平均溫度就劇烈上升，當煤堆溫度達到100°C時，1-2天即可達到自燃著火溫度(煤的著火點約在260-350°C左右)，煤就開始自燃。智能分析系統讀取數據存儲系統的煤堆煤矸石山溫度歷史數據，繪制出溫度曲線、自燃趨勢線，通過擬合計算進行自燃危險程度預警，及早發現煤堆自熱、自燃征兆，判斷自熱、自燃狀態，對煤堆的自燃情況進行狀態監測，從面實現對煤堆煤矸石山的實時監控。當溫度存在異常超過設置的溫度警戒值時，及時的發出警報信號，告知管理員煤堆煤矸石山可能發生自燃，以及煤堆自燃的大致位置，為及時消除自燃提供依據，采取相關的措施，來達到減少或避免自燃現象的發生目的。
[0030]本實用新型本是對現有方法的改進，直接將多個溫度傳感器以層狀立體結構埋設在煤堆中，利用無線接收器接收感應的數據，形成無線監控通過遠程數據傳輸系統及時分析、顯示溫度曲線，對數據進行處理，實時監控煤堆不同位置的溫度變化，當達到溫度警戒值時，進行高溫預警。提早采取相關的措施，為及時消除自燃提供依據，減少或避免自燃現象的發生。
[0031]最后所應說明的是，以上【具體實施方式】僅用以說明本實用新型的技術方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本實用新型進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本實用新型的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本實用新型技術方案的精神和范圍，其均應涵蓋在本實用新型的權利要求范圍當中。
【權利要求】
1.一種煤堆煤矸石山自燃監測預警系統，其特征在于，包括若干無線傳感器單元，無線網絡數據接收及轉發裝置，網絡數據傳輸裝置，數據處理裝置和顯示裝置； 所述若干無線傳感器單元在煤堆煤矸石山成網狀分布，以無線網絡連接所述無線網絡數據接收及轉發裝置； 所述無線網絡數據接收及轉發裝置連接所述網絡數據傳輸裝置，所述網絡數據傳輸裝置通過網絡連接所述數據處理裝置，所述數據處理裝置通過通信線纜連接所述顯示裝置。
2.根據權利要求1所述的煤堆煤矸石山自燃監測預警系統，其特征在于，還包括數據存儲系統，所述數據存儲系統通過網絡連接所述數據處理裝置。
3.根據權利要求1或2所述的煤堆煤矸石山自燃監測預警系統，其特征在于，所述無線傳感器單元包括溫度傳感器、無線發射單元和以單片機為核心器件的智能裝置，所述溫度傳感器、無線發射單元嵌入所述以單片機為核心器件的智能裝置內。
【文檔編號】G08B17/06GK203465807SQ201320581369
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年9月18日 優先權日:2013年9月18日
【發明者】許時昂, 左超, 孫松, 郭立全, 付茂如 申請人:安徽理工大學