CN113155318A - 煤堆温度监测装置、***及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种煤堆温度监测装置、***及方法，可实现煤堆温度实时检测，可提高测温准确性，监测装置包括布置于煤堆内部的若干个电子标签，各电子标签间隔交错分布于煤堆内部的不同位置，电子标签包括壳体、封装于壳体内的电池、温度传感器、单片机和天线，煤堆的周围布置若干个读写装置，读写装置通过天线与电子标签通信连接，煤堆温度监测***包括所述煤堆温度监测装置、远程平台，网关与远程平台通信连接，煤堆温度监测方法包括：将电子标签间隔交错放置于煤堆内，采集温度信息，读写装置获取电子标签的编号、局部温度信息、位置信息并发送给所述远程平台，远程平台对温度信息进行处理并通过可视化设备进行显示。
Description
技术领域
本发明涉及煤矿安全和节能技术领域，具体为一种基于电子标签的煤堆温度监测装置、***及方法。
背景技术
煤炭在我国能源结构中仍然占据着主导地位，煤炭在露天存放时，长期受风雨、日晒和空气中氧的作用，易产生氧化加剧、温度升高等问题，进而引发煤的自燃，造成严重的经济损失和环境污染，及时发现露天煤场的自燃隐患位置并采取有效措施，探索新型智能的煤堆温度实时监测***及方法对露天煤场的安全管理意义重大。
目前，常用的煤场自燃监测方式包括：人工巡检、无人机图像采集、红外热成像仪对煤堆进行红外热拍摄等，人工巡检的方式费事费力，其需人工手持测温仪在煤堆上取点进行测量，然而，人工测量不仅危险系数高、工作量大、效率低，而且易受人为因素影响，导致漏检等问题出现，并且这种监测方式无法实现监测场区温度的实时监测，进一步提高了漏检风险。
无人机图像采集、红外热成像仪对煤堆进行红外热拍摄等方式可以解决人工巡检费时费力的问题，但无人机续航能力在40～50分钟，不能全天24小时的监测煤场温度，实时性较差。而通过红外热成像仪对煤堆进行红外热拍摄获取温度信息的方式，易受外界环境影响，原因在于，煤堆对光的反射会导致白天时红外热成像仪的测温误差过大，严重影响了测温结果的准确性。
发明内容
针对现有技术中存在的煤堆温度检测实时性差、测温误差大，影响测温结果准确性的问题，本发明提供了一种基于电子标签的煤堆温度监测***，其可实现煤堆温度实时检测，可提高测温结果准确性。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种基于电子标签的煤堆温度监测装置，其包括布置于煤堆内部的若干个电子标签，其特征在于，所述电子标签包括至少两个，各所述电子标签间隔交错分布于所述煤堆内部的不同位置，所述电子标签包括壳体、封装于壳体内的电池、温度传感器、单片机和天线，所述电池与所述温度传感器、单片机、天线电连接，所述温度传感器、天线与所述单片机电连接；所述煤堆的周围布置若干个读写装置，所述读写装置通过所述天线与所述电子标签通信连接；所述温度传感器用于采集所述煤堆的温度信息。
其进一步特征在于，
所述电池为纸片电池，将所述电池贴装于所述温度传感器；
所述读写装置为网关或定位基站；
进一步的，所述电子标签为RFID电子标签，所述定位基站为RFID定位基站。
一种煤堆温度监测***，其特征在于，该***包括所述煤堆温度监测装置、远程平台，所述读写装置与所述远程平台通信连接，所述远程平台包括数据处理器、显示器、存储器；所述读写装置用于读取电子标签信息并发送给所述远程平台；所述数据处理器用于对所述电子标签信息进行处理，并形成历史趋势图；所述显示器用于显示所述历史趋势图、电子标签信息；所述存储器用于对所述电子标签信息进行存储；
其进一步特征在于，
所述远程平台与移动终端、电脑或警示模块通信连接，所述移动终端为可视化设备，包括手机、平板电脑等，所述警示模块包括蜂鸣器或警示灯。
所述电子标签信息包括所述电子标签的编号、所述煤堆的局部温度信息、位置信息。
一种煤堆温度监测方法，其特征在于，该方法基于所述煤堆温度监测装置和所述煤堆温度监测***实现，所述方法包括：
S1、将所述电子标签间隔交错放置于所述煤堆内的不同位置；
S2、通过所述温度传感器采集所述煤堆内的不同位置的温度信息，并发送给所述读写装置；
S3、通过所述读写装置获取所述电子标签的编号、所述煤堆的局部温度信息、所述电子标签的位置信息；
S4、所述读写装置通过通信模块将所述电子标签的编号、煤堆的局部温度信息、电子标签的位置信息发送给所述远程平台；
S5、通过所述数据处理器对所述温度信息进行处理，形成分析报告，并绘制历史趋势图，判断所述温度信息是否大于预先设定的温度阈值；
S6、通过所述显示器显示所述历史趋势图、温度信息、电子标签的编号、位置信息。
其进一步特征在于，
步骤S5包括：S51、若所述温度信息小于或等于所述温度阈值，则通过所述存储器存储；S52、若所述温度信息大于所述温度阈值，则通过所述存储器存储，同时发出警示；S53、将所述温度信息绘制成历史趋势图；
所述远程平台与移动终端、电脑或警示模块通信连接，所述移动终端为可视化设备，包括手机、平板电脑等，所述警示模块包括蜂鸣器或警示灯；
若所述温度信息大于所述温度阈值，则所述远程平台以短信方式发送信号给手机或其他手持设备，或以微信方式发送给手机或其他手持设备；同时远程平台发送信号给警示模块，所述蜂鸣器蜂鸣或警示灯闪烁。
所述电子标签的编号与所述位置信息绑定。
采用本发明上述结构可以达到如下有益效果：
1、该电子标签包括电池、温度传感器，电池贴装于温度传感器并与温度传感器电连接，用于给温度传感器供电，由于电子标签间隔交错分布于煤堆内部的不同位置，因此可通过温度传感器采集煤堆内的不同位置的温度信息，由于煤堆的周围布置有若干个基站，基站与温度传感器通信连接，因此，可通过读写装置获取温度传感器实时发送的温度信息，并通过网络将温度信息发送给远程平台，从而实现了温度信息的实时采集。工作人员通过远程平台即可查看到煤堆的温度情况，无需到现场进行煤堆温度采集操作，省时省力，提高了检测效率。
2、本申请中电子标签包括至少两个，各所述电子标签间隔交错分布于煤堆内部的不同位置、不同高度，不仅实现了煤堆内不同位置温度信息的采集，而且通过读写装置可获取到各电子标签编号、温度信息及位置信息，以便于工作人员快速了解到煤堆内相应位置的温度情况。各电子标签间隔交错分布于煤堆内部的不同高度，降低了外界环境影响及漏检风险，提高了温度测量准确性。
3、本申请煤堆温度监测***包括显示器，显示器将煤堆温度的历史趋势图、温度信息、电子标签的编号以及位置信息显示出来，便于管理人员实时、快速获取到煤堆内部的温度情况，同时了解到煤堆温度的变化趋势，方便了管理人员对煤堆温度的管理。
4、通过本申请煤堆温度监测方法，实现了煤堆内部温度情况的实时、快速获取，相比于现有的人工巡检的方式，该方法简单快捷，省时省力，实现了煤堆温度实时检测，同时降低了漏检风险和外界环境的影响，提高了测温结果准确性。
附图说明
图1为本发明的电子标签的布置结构示意图；
图2为本发明的***结构框图；
图3为本发明煤堆温度监测方法的流程图；
图4为本发明的历史趋势图。
具体实施方式
见图1，一种基于电子标签的煤堆温度监测装置，其包括布置于煤堆1内部的电子标签2，本实施例中，电子标签2包括十个，十个电子标签1间隔交错分布于煤堆内部的不同位置、不同高度，电子标签2包括壳体、封装于壳体内的电池21、温度传感器22、单片机23、天线24，电池21为纸片电池，将纸片电池21贴装于温度传感器22，纸片电池21分别与温度传感器22、单片机23、天线24电连接，通过电池21给温度传感器22、单片机23、天线24供电；温度传感器22、天线24分别与单片机23电连接，煤堆的周围布置两个间隔分布的网关3(或定位基站)，作为本申请的另一个实施例中，电子标签2可采用现有的RFID电子标签，定位基站可采用现有的RFID定位基站。
见图2，一种煤堆温度监测***，该***包括煤堆温度监测装置、远程平台，煤堆温度监测装置与网关3通信连接(煤堆温度监测装置与网关通过LORA、zigbee、蓝牙或WiFi中的一种通信方式通信)，网关3通过无线网路或有线网路与远程平台4通信连接，远程平台4包括数据处理器、显示器、存储器；
网关3用于将电子标签的编号、煤堆的局部温度信息、电子标签的位置信息发送给远程平台4；数据处理器用于温度信息进行处理，并形成历史趋势图；显示器用于显示历史趋势图、温度信息、电子标签的编号；存储器用于对电子标签的编号、温度信息、位置信息进行存储。
见图3，一种煤堆温度监测方法，该方法基于上述煤堆温度监测装置和煤堆温度监测***实现，该方法包括：
S1、将电子标签间隔交错放置于煤堆内的不同位置；
S2、通过温度传感器采集煤堆内的不同位置的温度信息，并发送单片机，单片机通过天线将温度信息发送给网关，温度传感器每隔30秒测量一次煤堆内相应位置的温度信息并发送。
S3、通过网关获取电子标签的编号、煤堆的局部温度信息、电子标签的位置信息；电子标签的编号与电子标签的位置信息绑定，因此通过网关获取电子标签的编号并对其进行解码，可获取电子标签的位置信息；本实施例中可将网关替换为定位基站，定位基站为RFID定位基站，是一种用于感知定位***的读写装置，其作用是通过射频收发器接收来自电子标签1上的己编码射频信号，并对电子标签1的认证识别信息进行解码，获取电子标签的位置信息。通过网关或定位基站内的读写器读取温度信息、电子标签UID号，并根据三角定位原理，通过RSSI值定位电子标签1位置。
S4、网关通过通信模块将电子标签的编号、煤堆的局部温度信息、电子标签的位置信息发送给远程平台；或通过定位基站将读取到的标签UID号、温度值、位置值通过4G,5G、NB-IOT通信或者有线通信方式传送至远程平台的服务器内。
S5、通过远程平台中的数据处理器对温度信息进行分析处理，形成分析报告，并绘制历史趋势图，同时判断温度信息是否大于预先设定的温度阈值(该温度阈值根据不同煤的特性进行设定，并在历史趋势图中用不同颜色标记)：
S51、若温度信息小于或等于温度阈值，则通过存储器存储；
S52、若温度信息大于温度阈值，则通过存储器存储，同时发出警示；远程平台与移动终端或警示模块通信连接，移动终端为手机等手持设备，警示模块包括蜂鸣器或警示灯；若温度信息大于温度阈值，则远程平台以短信方式发送信号给手机，或以微信方式发送给手机等手持设备；同时远程平台发送信号给警示模块，蜂鸣器蜂鸣或警示灯闪烁，便于管理人员快速获取到警示信息，及时对煤堆温度进行处理。
S53、将温度信息绘制成历史趋势图；
S6，通过显示器显示历史趋势图(见图4)、温度信息、电子标签的编号、位置信息，图4中，横轴表示时间，纵轴表示温度，曲线A、B分别表示一号电子标签、二号电子标签，直线C表示预先设定的阈值(本实施例中预先设定的温度阈值为60度)，具体实现方式包括：远程平台的服务器端根据电子标签1的UID号和位置信息，呈现煤场温度分布图(见图4)，并根据步骤S5分析温度数据，对超温度阈值的电子标签1进行标记，并发送短信给相应的管理人员进行处理，管理人员根据服务器发送的超过温度阈值的电子标签1的定位信息(该定位信息通过显示器显示)，可快速找到煤堆内的电子标签1及煤堆内温度异常位置。通过对电子标签的感应，实现了全天24小时的煤场煤堆内温度变化的实时监测。
本申请的优点包括：1、采用纸片电池给有源电子标签1供电，有效降低了成本。2、煤场周边布置多个网关或定位基站，用于采集电子标签1温度信息，网关或定位基站具有非接触特点。根据三角定位原理，可以定位RIFD电子标签1，实时的采集多个电子标签1温度值并定位。
2、通过本申请***实时的监控煤堆内多个测点的温度值、位置信息，降低了漏检风险，提高了温度测量准确性。
以上的仅是本申请的优选实施方式，本发明不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种煤堆温度监测装置，其包括布置于煤堆内部的若干个电子标签，其特征在于，所述电子标签包括至少两个，各所述电子标签间隔交错分布于所述煤堆内部的不同位置，所述电子标签包括壳体、封装于壳体内的电池、温度传感器、单片机、天线，所述电池与所述温度传感器、单片机、天线电连接，所述温度传感器、天线与所述单片机电连接；所述煤堆的周围布置若干个读写装置，所述读写装置通过所述天线与所述电子标签通信连接；所述温度传感器用于采集所述煤堆的温度信息。
2.根据权利要求1所述的一种煤堆温度监测装置，其特征在于，所述电池为纸片电池。
3.根据权利要求2所述的一种煤堆温度监测装置，其特征在于，所述读写装置为网关或定位基站。
4.一种煤堆温度监测***，其特征在于，该***包括权利要求1或3所述的煤堆温度监测装置、远程平台，所述读写装置通过通信模块与所述远程平台通信连接，所述远程平台包括数据处理器、显示器、存储器；所述读写装置用于读取电子标签信息并发送给所述远程平台；所述数据处理器用于对所述电子标签信息进行分析处理，并形成历史趋势图；所述显示器用于显示所述历史趋势图、电子标签信息；所述存储器用于存储所述电子标签信息；所述远程平台与移动终端、电脑或警示模块通信连接，所述移动终端为可视化设备，包括手机、平板电脑，所述警示模块包括蜂鸣器或警示灯，所述电子标签信息包括所述电子标签的编号、所述煤堆的局部温度信息、所述电子标签的位置信息。
5.一种煤堆温度监测方法，其特征在于，该方法基于权利要求3所述的煤堆温度监测装置和权利要求4所述的煤堆温度监测***实现，所述方法包括：
S1、将所述电子标签间隔交错放置于所述煤堆内的不同位置；
S2、通过所述温度传感器采集所述煤堆内的不同位置的温度信息，并发送给所述读写装置；
S3、通过所述读写装置获取所述电子标签的编号、所述煤堆的局部温度信息、所述电子标签的位置信息；
S4、所述读写装置通过通信模块将所述电子标签的编号、煤堆的局部温度信息、电子标签的位置信息发送给所述远程平台；
S5、通过所述数据处理器对所述温度信息进行处理，判断所述温度信息是否大于预先设定的温度阈值；
S6、通过所述显示器显示所述历史趋势图、温度信息、电子标签的编号、位置信息。
6.根据权利要求5所述的煤堆温度监测方法，其特征在于，步骤S5包括，S51、若所述温度信息小于或等于所述温度阈值，则通过所述存储器存储；
S52、若所述温度信息大于所述温度阈值，则通过所述存储器存储，同时发出警示；S53、将所述温度信息绘制成历史趋势图。
7.根据权利要求6所述的煤堆温度监测***，其特征在于，所述远程平台与移动终端、电脑或警示模块通信连接，所述移动终端为可视化设备，包括手机、平板电脑，所述警示模块包括蜂鸣器或警示灯。
8.根据权利要求7所述的煤堆温度监测***，其特征在于，若所述温度信息大于所述温度阈值，则所述远程平台以短信方式发送信号给手机或其他手持设备，或以微信方式发送给手机；同时远程平台发送信号给警示模块，所述蜂鸣器蜂鸣或警示灯闪烁。
9.根据权利要求8所述的煤堆温度监测***，其特征在于，所述电子标签的编号与所述位置信息绑定。
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