本發(fā)明屬于煤礦生產(chǎn)安全監(jiān)控領(lǐng)域，涉及一種基于虛擬區(qū)域溫度傳感器的分布式光纖測(cè)溫主機(jī)數(shù)據(jù)交互方法。

背景技術(shù)：

1、在現(xiàn)代化煤礦中，由于各種作業(yè)規(guī)程的不斷完善、礦井自動(dòng)化程度的不斷提高，明火、炮火在火災(zāi)事故原因統(tǒng)計(jì)中所占比例已經(jīng)越來越小，礦井電火防治成為礦井火災(zāi)預(yù)防的重中之重。根據(jù)煤礦的特殊結(jié)構(gòu)，電火的發(fā)生在早期往往具有極強(qiáng)的隱蔽性。電纜作為保證煤礦生產(chǎn)供電系統(tǒng)穩(wěn)定的必需品廣泛應(yīng)用于礦井，鑒于煤礦井下作業(yè)場(chǎng)所的特殊性，礦用電纜有著嚴(yán)格的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和要求，但是電纜遍布范圍廣泛，加之煤礦巷道結(jié)構(gòu)復(fù)雜，一旦電纜溫度局部過高則會(huì)引起火災(zāi)，危害性極大，因此需要使用溫度傳感器對(duì)運(yùn)行狀態(tài)的電纜進(jìn)行溫度測(cè)量。然而，傳統(tǒng)的測(cè)溫方式以電信號(hào)為基礎(chǔ)，由于礦井環(huán)境的特殊性，易出現(xiàn)安全問題且測(cè)量溫度的精度會(huì)受到很大影響，另外存在布線復(fù)雜、容易損壞，維護(hù)工作大，測(cè)量范圍小等不足之處。

2、針對(duì)上述問題，目前采用分布式式光纖測(cè)溫主機(jī)進(jìn)行煤礦井下溫度測(cè)量。分布式光纖測(cè)溫主機(jī)在礦井下用于監(jiān)測(cè)作業(yè)環(huán)境溫度，發(fā)出火災(zāi)預(yù)警等，常用于礦井采空區(qū)和皮帶傳送區(qū)域。光纖測(cè)溫主機(jī)和常規(guī)的傳感器如甲烷、一氧化碳、氧氣、溫度傳感器有所不同，前者是單點(diǎn)環(huán)境參數(shù)測(cè)量儀表，后者是帶式環(huán)境溫度參數(shù)測(cè)量儀表。光纖測(cè)溫主機(jī)包含若干個(gè)通道，每個(gè)通道連接一根測(cè)溫光纖，對(duì)應(yīng)一個(gè)測(cè)溫帶，根據(jù)光線的敷設(shè)長度，每個(gè)測(cè)溫帶長度最大可以達(dá)10公里。

3、當(dāng)前的光纖測(cè)溫主機(jī)通過以太網(wǎng)接口將數(shù)據(jù)傳送至交換機(jī)，再由交換機(jī)上傳至地面服務(wù)器。地面服務(wù)器接收到光纖測(cè)溫主機(jī)上送的大量測(cè)溫帶的溫度數(shù)據(jù)，將溫度數(shù)據(jù)以動(dòng)態(tài)波形的方式顯示。然而，當(dāng)前的光纖測(cè)溫主機(jī)在煤礦應(yīng)用時(shí)，與服務(wù)器監(jiān)控軟件的交互方式復(fù)雜且通信數(shù)據(jù)量極大，主機(jī)并沒有作為傳感器按照和其他傳感器一樣常規(guī)的協(xié)議接入后臺(tái)服務(wù)器監(jiān)控軟件，且服務(wù)器監(jiān)控軟件需要對(duì)光纖測(cè)溫主機(jī)進(jìn)行復(fù)雜的參數(shù)配置及溫度數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能。大量的溫度數(shù)據(jù)在服務(wù)器監(jiān)控軟件平臺(tái)存儲(chǔ)，處理造成服務(wù)器的負(fù)荷增加。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種基于虛擬區(qū)域溫度傳感器的分布式光纖測(cè)溫主機(jī)數(shù)據(jù)交互方法。

2、為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

3、一種基于虛擬區(qū)域溫度傳感器的分布式光纖測(cè)溫主機(jī)數(shù)據(jù)交互方法，其將光纖測(cè)溫主機(jī)的若干個(gè)通道對(duì)應(yīng)的測(cè)溫帶按照預(yù)設(shè)長度劃分為若干區(qū)域，并將每個(gè)區(qū)域?qū)?yīng)的測(cè)溫帶虛擬為虛擬區(qū)域溫度傳感器，以單點(diǎn)環(huán)境溫度參數(shù)代替帶式環(huán)境溫度參數(shù)的形式將光纖測(cè)溫主機(jī)所有通道對(duì)應(yīng)的溫度數(shù)據(jù)通過交換機(jī)傳遞至服務(wù)器，其中，每個(gè)虛擬區(qū)域溫度傳感器分配一個(gè)存儲(chǔ)區(qū)，存儲(chǔ)區(qū)用于存儲(chǔ)對(duì)應(yīng)虛擬區(qū)域溫度傳感器的基本參數(shù)和溫度參數(shù)。

4、虛擬區(qū)域溫度傳感器傳遞至光纖測(cè)溫主機(jī)或服務(wù)器的溫度數(shù)據(jù)中至少包括自身地址號(hào)、報(bào)警標(biāo)識(shí)以及溫度值，服務(wù)器或光纖測(cè)溫主機(jī)根據(jù)每個(gè)虛擬區(qū)域溫度傳感器傳遞的溫度數(shù)據(jù)控制對(duì)應(yīng)區(qū)域的灑水噴淋閥門組的啟停狀態(tài)。

5、進(jìn)一步，對(duì)于具有n個(gè)通道的光纖測(cè)溫主機(jī)，其第n個(gè)通道的測(cè)溫帶的長度為ln，劃分預(yù)設(shè)長度為δl，則第n個(gè)通道的測(cè)溫帶將虛擬為xn個(gè)虛擬區(qū)域溫度傳感器，，其中，表示向上取整，則對(duì)于第n個(gè)通道中的每個(gè)虛擬區(qū)域溫度傳感器依次記為其中，n∈[1,n]，n為正整數(shù)，i∈[1,xn]，i為正整數(shù)。

6、進(jìn)一步，虛擬區(qū)域溫度傳感器的存儲(chǔ)區(qū)中存儲(chǔ)的基礎(chǔ)參數(shù)包括對(duì)應(yīng)虛擬區(qū)域溫度傳感器的地址號(hào)、報(bào)警門限、斷電值；溫度參數(shù)包括對(duì)應(yīng)區(qū)域內(nèi)的所有測(cè)溫點(diǎn)測(cè)量的溫度值。

7、進(jìn)一步，每個(gè)虛擬區(qū)域溫度傳感器根據(jù)區(qū)域內(nèi)的測(cè)溫點(diǎn)反饋的溫度點(diǎn)值確定該區(qū)域的溫度值方法為：定義虛擬區(qū)域溫度傳感器的溫度值ts為每個(gè)區(qū)域溫度帶的最高溫度值，在該區(qū)域的所有測(cè)溫點(diǎn)值中找出最大溫度值為tmax，將tmax的值賦予ts，ts則為虛擬區(qū)域溫度傳感器的當(dāng)前溫度值。

8、進(jìn)一步，每個(gè)虛擬區(qū)域溫度傳感器根據(jù)采用滑動(dòng)濾波兼均值濾波算法定義虛擬區(qū)域溫度傳感器的溫度值ts：

9、設(shè)一滑動(dòng)窗口大小為h，光纖測(cè)溫主機(jī)為每個(gè)分區(qū)分配一個(gè)長度為h的緩存buffer；

10、當(dāng)光纖測(cè)溫主機(jī)每次采集到分區(qū)所有測(cè)溫點(diǎn)的溫度后，判斷出分區(qū)測(cè)溫點(diǎn)的最高溫度值tmax，將tmax按照先來后到的方式填入buffer；

11、待buffer填充滿后，返回整個(gè)buffer數(shù)組累加和的平均值；

12、buffer作為滑動(dòng)窗口，填入新的tmax后，形成一個(gè)數(shù)組，整個(gè)buffer數(shù)組元素累加和的平均值v賦值給ts，作為當(dāng)前分區(qū)溫度的實(shí)時(shí)溫度值。

13、進(jìn)一步，在報(bào)文格式上，虛擬區(qū)域溫度傳感器發(fā)送至光纖測(cè)溫主機(jī)或服務(wù)器的報(bào)文格式與單點(diǎn)式傳感器的報(bào)文格式保持一致。

14、進(jìn)一步，當(dāng)服務(wù)器向虛擬區(qū)域溫度傳感器索取數(shù)據(jù)時(shí)，光纖測(cè)溫主機(jī)收到服務(wù)器發(fā)出的請(qǐng)求報(bào)文后，立即獲取對(duì)應(yīng)虛擬區(qū)域溫度傳感器的溫度值，并把各個(gè)虛擬區(qū)域溫度傳感器的溫度值輪流交替發(fā)送至服務(wù)器，完成數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳。

15、進(jìn)一步，在虛擬區(qū)域溫度傳感器監(jiān)測(cè)的巷道區(qū)域出現(xiàn)火災(zāi)險(xiǎn)情時(shí)，當(dāng)下發(fā)控制命令的權(quán)限在服務(wù)器端時(shí)，虛擬區(qū)域溫度傳感器的實(shí)時(shí)溫度值即該區(qū)域的最大環(huán)境溫度值，連同報(bào)警標(biāo)識(shí)一起上傳至服務(wù)器；服務(wù)器收到后，根據(jù)報(bào)警標(biāo)識(shí)判定該區(qū)域的環(huán)境溫度是否超限，若超限則下發(fā)灑水噴淋閥門組滅火指令，將對(duì)應(yīng)區(qū)域的閥門組全部打開，進(jìn)行滅火處理；對(duì)應(yīng)巷道區(qū)域的灑水噴淋閥門組打開后，當(dāng)服務(wù)器監(jiān)測(cè)到該虛擬區(qū)域溫度傳感器的報(bào)警標(biāo)識(shí)取消后，則發(fā)送關(guān)閉灑水噴淋閥門組的指令，控制灑水噴淋閥門組關(guān)閉。

16、進(jìn)一步，在虛擬區(qū)域溫度傳感器監(jiān)測(cè)的巷道區(qū)域出現(xiàn)火災(zāi)險(xiǎn)情時(shí)，當(dāng)下發(fā)控制命令的權(quán)限在光纖測(cè)溫主機(jī)時(shí)，光纖測(cè)溫主機(jī)代替分站實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)虛擬區(qū)域溫度傳感器的狀態(tài)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)虛擬區(qū)域溫度傳感器出現(xiàn)報(bào)警標(biāo)識(shí)時(shí)，立即下發(fā)命令打開灑水噴淋閥門組放水；當(dāng)光纖測(cè)溫主機(jī)發(fā)現(xiàn)虛擬區(qū)域溫度傳感器的報(bào)警標(biāo)識(shí)消失時(shí)，下發(fā)命令關(guān)閉灑水噴淋閥門組。

17、本發(fā)明的有益效果在于：

18、本發(fā)明將測(cè)溫主機(jī)虛擬為區(qū)域溫度傳感器，不需要上傳大量的溫度數(shù)據(jù)到后臺(tái)服務(wù)器監(jiān)控軟件，節(jié)省了網(wǎng)絡(luò)資源和硬件資源。基于本發(fā)明，在服務(wù)器監(jiān)控軟件的視角，測(cè)溫主機(jī)被屏蔽，只能看到虛擬出來的區(qū)域溫度傳感器，和其他溫度傳感器一樣的參數(shù)配置及交互方式，便于對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)控。

19、在本發(fā)明中，測(cè)溫主機(jī)被抽象為多個(gè)區(qū)域溫度傳感器，所有的參數(shù)配置都在主機(jī)人機(jī)交互界面設(shè)置，不需要服務(wù)器對(duì)其內(nèi)部參數(shù)進(jìn)行特殊的設(shè)置。同時(shí)，將測(cè)溫主機(jī)的帶式測(cè)溫原理轉(zhuǎn)化為點(diǎn)式測(cè)溫模式，用點(diǎn)代替區(qū)域，方面邏輯處理。

20、本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)、目標(biāo)和特征在某種程度上將在隨后的說明書中進(jìn)行闡述，并且在某種程度上，基于對(duì)下文的考察研究對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是顯而易見的，或者可以從本發(fā)明的實(shí)踐中得到教導(dǎo)。本發(fā)明的目標(biāo)和其他優(yōu)點(diǎn)可以通過下面的說明書來實(shí)現(xiàn)和獲得。

技術(shù)特征：

1.一種基于虛擬區(qū)域溫度傳感器的分布式光纖測(cè)溫主機(jī)數(shù)據(jù)交互方法，其特征在于：其將光纖測(cè)溫主機(jī)的若干個(gè)通道對(duì)應(yīng)的測(cè)溫帶按照預(yù)設(shè)長度劃分為若干區(qū)域，并將每個(gè)區(qū)域?qū)?yīng)的測(cè)溫帶虛擬為虛擬區(qū)域溫度傳感器，以單點(diǎn)環(huán)境溫度參數(shù)代替帶式環(huán)境溫度參數(shù)的形式將光纖測(cè)溫主機(jī)所有通道對(duì)應(yīng)的溫度數(shù)據(jù)通過交換機(jī)傳遞至服務(wù)器，其中，每個(gè)虛擬區(qū)域溫度傳感器分配一個(gè)存儲(chǔ)區(qū)，存儲(chǔ)區(qū)用于存儲(chǔ)對(duì)應(yīng)虛擬區(qū)域溫度傳感器的基本參數(shù)和溫度參數(shù)；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于虛擬區(qū)域溫度傳感器的分布式光纖測(cè)溫主機(jī)數(shù)據(jù)交互方法，其特征在于：對(duì)于具有n個(gè)通道的光纖測(cè)溫主機(jī)，其第n個(gè)通道的測(cè)溫帶的長度為ln，劃分預(yù)設(shè)長度為δl，則第n個(gè)通道的測(cè)溫帶將虛擬為xn個(gè)虛擬區(qū)域溫度傳感器，其中，表示向上取整，則對(duì)于第n個(gè)通道中的每個(gè)虛擬區(qū)域溫度傳感器依次記為其中，n∈[1,n]，n為正整數(shù)，i∈[1,xn]，i為正整數(shù)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于虛擬區(qū)域溫度傳感器的分布式光纖測(cè)溫主機(jī)數(shù)據(jù)交互方法，其特征在于：虛擬區(qū)域溫度傳感器的存儲(chǔ)區(qū)中存儲(chǔ)的基礎(chǔ)參數(shù)包括對(duì)應(yīng)虛擬區(qū)域溫度傳感器的地址號(hào)、報(bào)警門限、斷電值；溫度參數(shù)包括對(duì)應(yīng)區(qū)域內(nèi)的所有測(cè)溫點(diǎn)測(cè)量的溫度值。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于虛擬區(qū)域溫度傳感器的分布式光纖測(cè)溫主機(jī)數(shù)據(jù)交互方法，其特征在于：每個(gè)虛擬區(qū)域溫度傳感器根據(jù)區(qū)域內(nèi)的測(cè)溫點(diǎn)反饋的溫度點(diǎn)值確定該區(qū)域的溫度值方法為：定義虛擬區(qū)域溫度傳感器的溫度值ts為每個(gè)區(qū)域溫度帶的最高溫度值，在該區(qū)域的所有測(cè)溫點(diǎn)值中找出最大溫度值為tmax，將tmax的值賦予ts，ts則為虛擬區(qū)域溫度傳感器的當(dāng)前溫度值。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于虛擬區(qū)域溫度傳感器的分布式光纖測(cè)溫主機(jī)數(shù)據(jù)交互方法，其特征在于：每個(gè)虛擬區(qū)域溫度傳感器根據(jù)采用滑動(dòng)濾波兼均值濾波算法定義虛擬區(qū)域溫度傳感器的溫度值ts：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于虛擬區(qū)域溫度傳感器的分布式光纖測(cè)溫主機(jī)數(shù)據(jù)交互方法，其特征在于：在報(bào)文格式上，虛擬區(qū)域溫度傳感器發(fā)送至光纖測(cè)溫主機(jī)或服務(wù)器的報(bào)文格式與單點(diǎn)式傳感器的報(bào)文格式保持一致。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于虛擬區(qū)域溫度傳感器的分布式光纖測(cè)溫主機(jī)數(shù)據(jù)交互方法，其特征在于：當(dāng)服務(wù)器向虛擬區(qū)域溫度傳感器索取數(shù)據(jù)時(shí)，光纖測(cè)溫主機(jī)收到服務(wù)器發(fā)出的請(qǐng)求報(bào)文后，立即獲取對(duì)應(yīng)虛擬區(qū)域溫度傳感器的溫度值，并把各個(gè)虛擬區(qū)域溫度傳感器的溫度值輪流交替發(fā)送至服務(wù)器，完成數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于虛擬區(qū)域溫度傳感器的分布式光纖測(cè)溫主機(jī)數(shù)據(jù)交互方法，其特征在于：在虛擬區(qū)域溫度傳感器監(jiān)測(cè)的巷道區(qū)域出現(xiàn)火災(zāi)險(xiǎn)情時(shí)，當(dāng)下發(fā)控制命令的權(quán)限在服務(wù)器端時(shí)，虛擬區(qū)域溫度傳感器的實(shí)時(shí)溫度值即該區(qū)域的最大環(huán)境溫度值，連同報(bào)警標(biāo)識(shí)一起上傳至服務(wù)器；服務(wù)器收到后，根據(jù)報(bào)警標(biāo)識(shí)判定該區(qū)域的環(huán)境溫度是否超限，若超限則下發(fā)灑水噴淋閥門組滅火指令，將對(duì)應(yīng)區(qū)域的閥門組全部打開，進(jìn)行滅火處理；對(duì)應(yīng)巷道區(qū)域的灑水噴淋閥門組打開后，當(dāng)服務(wù)器監(jiān)測(cè)到該虛擬區(qū)域溫度傳感器的報(bào)警標(biāo)識(shí)取消后，則發(fā)送關(guān)閉灑水噴淋閥門組的指令，控制灑水噴淋閥門組關(guān)閉。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于虛擬區(qū)域溫度傳感器的分布式光纖測(cè)溫主機(jī)數(shù)據(jù)交互方法，其特征在于：在虛擬區(qū)域溫度傳感器監(jiān)測(cè)的巷道區(qū)域出現(xiàn)火災(zāi)險(xiǎn)情時(shí)，當(dāng)下發(fā)控制命令的權(quán)限在光纖測(cè)溫主機(jī)時(shí)，光纖測(cè)溫主機(jī)代替分站實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)虛擬區(qū)域溫度傳感器的狀態(tài)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)虛擬區(qū)域溫度傳感器出現(xiàn)報(bào)警標(biāo)識(shí)時(shí)，立即下發(fā)命令打開灑水噴淋閥門組放水；當(dāng)光纖測(cè)溫主機(jī)發(fā)現(xiàn)虛擬區(qū)域溫度傳感器的報(bào)警標(biāo)識(shí)消失時(shí)，下發(fā)命令關(guān)閉灑水噴淋閥門組。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種基于虛擬區(qū)域溫度傳感器的分布式光纖測(cè)溫主機(jī)數(shù)據(jù)交互方法，屬于煤礦生產(chǎn)安全監(jiān)控領(lǐng)域。該方法將光纖測(cè)溫主機(jī)的若干個(gè)通道對(duì)應(yīng)的測(cè)溫帶按照預(yù)設(shè)長度劃分為若干區(qū)域，并將每個(gè)區(qū)域?qū)?yīng)的測(cè)溫帶虛擬為虛擬區(qū)域溫度傳感器，以單點(diǎn)環(huán)境溫度參數(shù)代替帶式環(huán)境溫度參數(shù)的形式將測(cè)溫主機(jī)所有通道對(duì)應(yīng)的溫度數(shù)據(jù)通過交換機(jī)傳遞至服務(wù)器；虛擬區(qū)域溫度傳感器傳遞至測(cè)溫主機(jī)或服務(wù)器的溫度數(shù)據(jù)中至少包括自身地址號(hào)、報(bào)警標(biāo)識(shí)以及溫度值，服務(wù)器或測(cè)溫主機(jī)根據(jù)每個(gè)虛擬區(qū)域溫度傳感器傳遞的溫度數(shù)據(jù)控制對(duì)應(yīng)區(qū)域的灑水噴淋閥門組的啟停狀態(tài)。本發(fā)明將測(cè)溫主機(jī)虛擬為區(qū)域溫度傳感器，無需上傳大量溫度數(shù)據(jù)至服務(wù)器，節(jié)省了網(wǎng)絡(luò)資源和硬件資源。

技術(shù)研發(fā)人員：王博文,張書林,李軍,槐利,路萍,李勇,馬勤勇,唐興春,梁光清,吳科,胡思強(qiáng),談海,周德勝,羅前剛,但強(qiáng)
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中煤科工集團(tuán)重慶研究院有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/17