CN103473878A

CN103473878A - 煤堆煤矸石山自燃监测预警***

Info

Publication number: CN103473878A
Application number: CN2013104290136A
Authority: CN
Inventors: 许时昂; 左超; 孙松; 郭立全; 付茂如
Original assignee: Anhui University of Science and Technology
Current assignee: Anhui University of Science and Technology
Priority date: 2013-09-18
Filing date: 2013-09-18
Publication date: 2013-12-25

Abstract

本发明公开了一种煤堆煤矸石山自燃监测预警***，通过在煤堆煤矸石山中分层布设多个温度传感器，建立远程控制***，采集煤堆煤矸石山各层的温度数据，并无线传回主控计算机,实现对煤堆煤矸石山温度的实时监测；通过上位机软件实现温度的实时显示、曲线绘制、数据存储、分析、高温报警等功能，实时短信通知安全员，及时采取针对性防火措施，对火电厂、港口、矿区的地表煤堆煤矸石山自燃进行实时监控预警并采取有效的安全技术支持和指导。

Description

煤堆煤矸石山自燃监测预警***

技术领域

本发明涉及煤堆煤矸石山自燃监测预警***。

背景技术

由于生产实际的需要，在火电厂、煤炭运输港口、矿区的地表往往堆积大量煤或煤矸石，形成大型煤堆煤矸石山。大型煤堆煤矸石山在运输与存储中可能发生煤堆煤矸石山自燃的安全事故，会对设备造成严重破坏，导致停工停产抢修事故，是煤炭企业潜伏着的重大安全隐患，因此对运输与存储过程的煤堆煤矸石山自燃进行及时预警至关重要。

目前，便携式深基点测温仪，是采用较多的测温装置。其主要解决办法有两种：1、通过在煤堆煤矸石山中***热敏电阻来监控煤堆煤矸石山温度，检测是否达到报警温度；2、通过手持式红外热像仪来探测煤堆温度，检测是否达到报警。针对上述两种方法，其又存在以下主要问题：1、监测方式工程量大，需要的监测点众多。2、自燃点很难准确定位。3、煤氧化产生的有害气体会对操作人员造成危害。4、预警不及时，处理不到位。5、随着煤炭的消耗转移，需要人力反复操作。6、对超大型煤炭堆积物存在不可实现性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种煤堆煤矸石山自燃监测预警***，克服现有技术所存在的监控自燃点不能定位、预警不及时的缺陷。

为解决上述技术问题，本发明提供一种煤堆煤矸石山自燃监测预警***，其特征在于，包括若干无线传感器单元，无线网络数据接收及转发装置，网络数据传输装置，数据处理装置和显示装置；

所述若干无线传感器单元在煤堆煤矸石山成网状分布，用于采集所在区域的煤层温度，并将温度数据以无线方式传送无线网络数据接收及转发装置；

所述无线网络数据接收及转发装置，用于接收并转发无线传感器单元发来的信息，该信息包括温度数据以及无线传感器单元的身份信息；

所述网络数据传输装置，用于将无线网络数据接收及转发装置发来的信息传输到所述数据处理装置；

所述数据处理装置，用于接收网络数据传输装置发来的信息，进行数据处理，计算出每个无线传感器单元所对应煤层区域的温度数据；

所述显示装置，用于接收所述数据处理装置计算出每个无线传感器单元所对应煤层区域的温度数据，并进行显示，当温度超过设置的温度警戒值时，及时的发出警报信号。

优选的，所述煤堆煤矸石山自燃监测预警***还包括数据存储***，所述数据存储***用于存储所述数据处理装置计算出每个无线传感器单元所对应煤层区域的温度数据。

更加优选的，所述煤堆煤矸石山自燃监测预警***还包括智能分析***，用于读取数据存储***的煤堆煤矸石山温度历史数据，绘制出温度曲线、自燃趋势线，通过拟合计算进行自燃危险程度预警。

本发明的有益效果：

1、在煤堆煤矸石山中三维立体布置多个温度传感器，建立温度传感器网络，对煤堆不同位置温度进行实时数据采集和处理，解决对煤堆自燃不能实时监控，预警不及时，处理不到位的问题。

2、无线传感器立体空间布置，准确定位，解决位置误判的问题，可以有效减少管理人员现场多次反复检测的操作。

3、温度分析软件对采集的图像温度数据进行分析、计算、存储；绘制各种温度曲线、趋势线，直观明了的展现煤堆温度与深度的关系，以及煤堆的温度与煤的氧化程度的关系，达到警戒值及时预警，为后期对煤堆自燃的发生提供技术支持。

4、在实际应用中，通过对煤场自燃机理分析和应用传感器测温技术，同时分析各种可能的干扰因素（比如：阳光、季节、昼夜等），并进行有效消除，行成了一套煤场自燃监测实时预警方法，确保能及时了解煤堆温度的异常变化。

5、制作工艺简单，布设方便，成本低廉，监控便捷，有利于推广使用。本***温度传感器及无线监测网络的布设成本低，效果明显，能够及时发现煤场（煤矸石山）自燃起源，为采取措施有效防止了煤场的自燃提供极大的帮助，同时对节能减排也起到了明显的作用。具有重要的社会和经济效益，值得推广应用。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案作进一步具体说明。

图1为本发明具体实施方式的***结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，在煤堆煤矸石山1立体空间内布设多个无线传感器单元2，无线传感器单元2成网状分布，根据煤堆的体积，以及单个测温传感器所能探测距离的宽广，确定在煤堆煤矸石山中需要设置温度传感器的个数，并尽量使个数处于最少，实现成本节约。同时要求温度传感器温度检测响应范围内温度变化，其外壳具备抗腐蚀、防潮等功能。温度传感器的测量范围广，探测距离深能连续多次使用。

无线传感器单元2包括传感器和以单片机为核心器件的智能装置。传感器能够完成传感控制和参数感知、采集网络覆盖区域内煤堆温度的信息。传感器为MAX6675，其内部集成的冷端补偿电路、非线性校正电路、断偶检测电路，可将温度信号转换成12位数字量，温度分辨率达0.25。以单片机为核心器件的智能装置具备无线发射信号功能。将无线传感器单元2在煤堆（煤矸石）堆积的过程中进行布设，形成立体三维监测网络。

无线传感器单元2将温度数据以无线方式传送无线网络数据接收和转发装置3。无线网络数据接收装置接收无线传感器单元2发来的信息，并通过有线网络8向网络数据传输装置4转发，该信息包括温度数据以及无线传感器单元的身份信息。

网络数据传输装置4将无线网络数据接收及转发装置发来的信息传输到中央处理服务器5。中央处理服务器5通过集线器6分别连接显示终端T1、T2、…、Tn，以及数据库***7。中央处理服务器包括数据处理装置和智能分析***，据处理装置5接收网络数据传输装置4发来的信息，进行数据处理，计算出每个无线传感器单元所对应煤层区域的温度数据，建立其温度场的三维数据体，定位相应温度传感器空间位置关系。

显示装置5接收所述数据处理装置计算出每个无线传感器单元所对应煤层区域的温度数据，并进行显示，当温度超过设置的温度警戒值时，及时的发出警报信号。数据存储***5存储数据处理装置5计算出每个无线传感器单元所对应煤层区域的温度数据。

煤的氧化速度与氧化时产生的温度成正比，实验表明，煤的氧化速度在30-100℃时每增高1℃，氧化速度就提高2.2倍。当煤堆温度超过60℃时，加速煤的氧化，煤堆平均温度就剧烈上升，当煤堆温度达到100℃时，1-2天即可达到自燃着火温度（煤的着火点约在260-350℃左右），煤就开始自燃。智能分析***读取数据存储***的煤堆煤矸石山温度历史数据，绘制出温度曲线、自燃趋势线，通过拟合计算进行自燃危险程度预警，及早发现煤堆自热、自燃征兆，判断自热、自燃状态，对煤堆的自燃情况进行状态监测，从面实现对煤堆煤矸石山的实时监控。当温度存在异常超过设置的温度警戒值时，及时的发出警报信号，告知管理员煤堆煤矸石山可能发生自燃，以及煤堆自燃的大致位置，为及时消除自燃提供依据，采取相关的措施，来达到减少或避免自燃现象的发生目的。

本发明本是对现有方法的改进，直接将多个温度传感器以层状立体结构埋设在煤堆中，利用无线接收器接收感应的数据，形成无线监控通过远程数据传输***及时分析、显示温度曲线，对数据进行处理，实时监控煤堆不同位置的温度变化，当达到温度警戒值时，进行高温预警。提早采取相关的措施，为及时消除自燃提供依据，减少或避免自燃现象的发生。

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

1.一种煤堆煤矸石山自燃监测预警***，其特征在于，包括若干无线传感器单元，无线网络数据接收及转发装置，网络数据传输装置，数据处理装置和显示装置；

2.根据权利要求1所述的煤堆煤矸石山自燃监测预警***，其特征在于，还包括数据存储***，所述数据存储***用于存储所述数据处理装置计算出每个无线传感器单元所对应煤层区域的温度数据。

3.根据权利要求1或2所述的煤堆煤矸石山自燃监测预警***，其特征在于，还包括智能分析***，用于读取数据存储***的煤堆煤矸石山温度历史数据，绘制出温度曲线、自燃趋势线，通过拟合计算进行自燃危险程度预警。