專利名稱：礦用無線自組網(wǎng)測溫裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于礦用火災(zāi)監(jiān)測技術(shù)，特別是一種礦用無線自組網(wǎng)測溫裝 置，主要用于監(jiān)測煤田易自燃區(qū)域所在地面鉆孔內(nèi)的溫度及其變化趨勢。
背景技術(shù)：
目前，在判斷煤炭自燃的燃燒程度和范圍時(shí)，溫度是最直接、最準(zhǔn)確的 指標(biāo)，它受外部因素的影響較小，只要確定某處煤炭的溫度及其分布，就能 分析給定煤的自燃程度和范圍，另外，溫度測定法既可以用于煤炭自燃預(yù)報(bào)， 也可用于火源探測。地面鉆孔溫度測定法主要是針對煤或圍巖的溫度測定， 它是在易發(fā)生自燃的火區(qū)上部利用儀器探測熱流量或利用布置在測溫鉆孔內(nèi) 的傳感器來測定溫度，根據(jù)測取的溫度場用溫度反演法來確定自燃火區(qū)火源 的位置。這種方法主要用于火源埋藏深度淺、火源溫度高或己燃燒較長時(shí)間 的火區(qū)。現(xiàn)有的鉆孔溫度方式是分別對各個(gè)鉆孔內(nèi)測溫信息進(jìn)行記錄，或者 將各個(gè)鉆孔內(nèi)的測溫探頭用導(dǎo)線連接到儀器，所以其安裝、維護(hù)工作量大， 特別是探頭引線極易破壞，在實(shí)際應(yīng)用中受到技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的限制，不宜大面 積探火采用，只能在較小的范圍實(shí)施。 發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型所要解決的問題是預(yù)測預(yù)報(bào)范圍較大、且可實(shí)時(shí)采集溫度 信息的礦用無線自組網(wǎng)測溫裝置。
解決上述問題的技術(shù)方案是所提供的礦用無線自組網(wǎng)測溫裝置，包括 多個(gè)Zigbee無線傳輸模塊、溫度變送器、插在所需監(jiān)測地面的測溫鉆孔中的熱電阻或熱電偶，其中每個(gè)熱電阻或熱電偶分別與一個(gè)溫度變送器的輸入端
連接，每個(gè)溫度變送器的輸出端分別與一個(gè)Zigbee無線傳輸模塊連接，電源 接在溫度變送器與Zigbee無線傳輸模塊之間。
熱電阻或熱電偶將鉆孔內(nèi)的溫度變化信號輸入溫度變送器，溫度變送器 處理后輸出一個(gè)與被測溫度成線性關(guān)系的恒流信號到Zigbee無線傳輸模塊， Zigbee無線傳輸模塊以自組網(wǎng)的方式將收集的數(shù)據(jù)信息實(shí)時(shí)傳送到監(jiān)控計(jì)算 機(jī)，對監(jiān)測區(qū)域及時(shí)進(jìn)行火災(zāi)預(yù)警和定位，從而做出合理決策并采取相應(yīng)的 指導(dǎo)措施，確保煤礦能夠安全高效的生產(chǎn)。
本實(shí)用新型進(jìn)一步的改進(jìn)是將熱電阻或熱電偶直接與溫度變送器的輸入 端連接，且與溫度變送器封裝在一個(gè)護(hù)殼內(nèi)，使它們?nèi)诤蠟橐惑w。
上述的熱電阻或熱電偶優(yōu)選Ptl00鉑電阻或熱電偶，溫度變送器優(yōu)選 SBWZ型溫度變送器。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型采用了 Zigbee無線傳輸模塊所形成的自組 網(wǎng)進(jìn)行溫度數(shù)據(jù)的無線傳送，具有便于鋪設(shè)、免予維護(hù)、工作量小的優(yōu)點(diǎn)， 正常工作時(shí)間可達(dá)1 2年，能在線連續(xù)實(shí)時(shí)監(jiān)測煤田自然發(fā)火區(qū)域地面各個(gè) 鉆孔內(nèi)溫度的變化趨勢，對溫度異常變化能及時(shí)預(yù)警和定位。本實(shí)用新型所 形成的監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)具備自組織、自愈功能，能適應(yīng)煤礦領(lǐng)域復(fù)雜環(huán)境對網(wǎng)絡(luò)可 靠性的要求。另外，本實(shí)用新型將溫度變送器與測溫?zé)犭娮杌驘犭娕既跒橐?體，消除了常規(guī)測溫方法中連接導(dǎo)線所產(chǎn)生的誤差，不但結(jié)構(gòu)簡單、便于安 裝和維護(hù)，而且其抗震防潮及耐溫性能較好。

圖1是本實(shí)用新型整體系統(tǒng)的示意圖。
圖2是本實(shí)用新型一個(gè)檢測單元的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本實(shí)用新型的電源快速關(guān)斷保護(hù)電路
具體實(shí)施方式
如圖l所示在需要監(jiān)測的煤田自然發(fā)火區(qū)域地面，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情 況按設(shè)定間距鉆若干測溫孔，將由鉑熱電阻(或熱電偶)和溫度變送器組
成的測溫單元1插入孔中，插入測溫孔的深度一般為3 5米。每個(gè)測溫 單元1的輸出端連接一個(gè)Zigbee無線傳輸模塊2，這些Zigbee無線傳輸 模塊2便自行組成一個(gè)無線網(wǎng)絡(luò)。煤層溫度的變化會影響測溫孔內(nèi)的溫度 變化，當(dāng)測溫孔溫度變化時(shí)，測溫單元的鉑熱電阻的阻值(或熱電偶的熱 電勢)會發(fā)生相應(yīng)的變化，鉑電阻輸出電阻信號(或熱電偶輸出的熱電勢 信號)送到溫度變送器模塊，經(jīng)過濾波、轉(zhuǎn)換放大后，再由線性電路對溫 度與電阻(或電勢)的非線性關(guān)系進(jìn)行補(bǔ)償，經(jīng)V/I轉(zhuǎn)換電路后輸出一個(gè) 與被測溫度成線性關(guān)系的4 20mA的恒流信號。該恒流信號送入Zigbee 無線傳輸模塊2， Zigbee無線傳輸模塊通過其內(nèi)部的微處理器處理，將4 20mA的恒流信號轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的溫度值，將采集的溫度信息周期性地通過無 線自組網(wǎng)的形式實(shí)時(shí)傳送到網(wǎng)關(guān)3，再由網(wǎng)關(guān)3通過RS232串行接口送入 監(jiān)控計(jì)算機(jī)，監(jiān)控計(jì)算機(jī)也可以輸出到監(jiān)控中心的局域網(wǎng)，將收集的信息 進(jìn)行分析，從而對監(jiān)測區(qū)域及時(shí)進(jìn)行火災(zāi)預(yù)警和定位。
本實(shí)用新型的一個(gè)測溫單元如圖2所示，PtlOO鉑熱電阻5直接接在 SBWZ型溫度變送器6的輸入端，溫度變送器6的輸出端與Zigbee無線傳輸 模塊2連接，溫度變送器6為兩線輸出，電源7接在溫度變送器6與Zigbee 無線傳輸模塊2之間，電阻R的作用是使溫度變送器6輸出一個(gè)4 20mA 的恒流信號。鉑熱電阻5與溫度變送器6封裝在一個(gè)耐高溫護(hù)殼內(nèi)，電源7 與Zigbee無線傳輸模塊2也封裝在一個(gè)保護(hù)外殼內(nèi)。參見圖3，為了增強(qiáng)電源的安全性，上述電源7可采用鋰離子電池組或 者鎳鎘電池組，在電池組輸出端設(shè)有快速關(guān)斷保護(hù)電路，該快速關(guān)斷保護(hù) 電路由納秒級開通的三極管G2和納秒級關(guān)斷的開關(guān)管Gl構(gòu)成，其中納秒 級開通的三極管G2的集電極通過電阻與納秒級關(guān)斷的開關(guān)管G1的門極相 連，納秒級開通的三極管的發(fā)射極與納秒級關(guān)斷的開關(guān)管的源極相連，納 秒級開通的三極管的基極通過電阻與納秒級關(guān)斷的開關(guān)管的漏極相連。圖 中編號:R1、 R2、 R3和R4分別為電阻，C為電容。上述三極管起著監(jiān)視電 池放電電流的作用， 一旦該電流在該開關(guān)管及與其門極相連的電阻上的壓 降超過該三極管的閾值電壓，該三極管會在納秒級開通，集電極電位變高， 使得開關(guān)管在納秒級時(shí)間內(nèi)關(guān)斷，降低了瞬間短路打火能量，從而保證了 電源的安全性。
權(quán)利要求1、一種礦用無線自組網(wǎng)測溫裝置，其特征是包括多個(gè)Zigbee無線傳輸模塊、溫度變送器、插在所需監(jiān)測地面的測溫鉆孔中的熱電阻或熱電偶，其中每個(gè)熱電阻或熱電偶分別與一個(gè)溫度變送器的輸入端連接，每個(gè)溫度變送器的輸出端分別與一個(gè)Zigbee無線傳輸模塊連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線自組網(wǎng)測溫裝置，其特征是所說的熱電 阻或熱電偶直接與溫度變送器的輸入端連接，且與溫度變送器封裝在一個(gè)護(hù) 殼內(nèi)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線自組網(wǎng)測溫裝置，其特征是所說的熱電 阻或熱電偶是Pt100鉑電阻或熱電偶，溫度變送器是SBWZ型溫度變送器。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的無線自組網(wǎng)測溫裝置，其特征是電源(7)接 在溫度變送器與Zigbee無線傳輸模塊之間，電源(7)采用鋰離子電池組或 者鎳鎘電池組，在電池組輸出端設(shè)有快速關(guān)斷保護(hù)電路，該快速關(guān)斷保護(hù)電 路由納秒級開通的三極管(G2)和納秒級關(guān)斷的開關(guān)管(Gl)構(gòu)成，其中納 秒級開通的三極管的集電極通過電阻與納秒級關(guān)斷的開關(guān)管的門極相連，納 秒級開通的三極管的發(fā)射極與納秒級關(guān)斷的開關(guān)管的源極相連，納秒級開通 的三極管的基極通過電阻與納秒級關(guān)斷的開關(guān)管的漏極相連。
專利摘要本實(shí)用新型是一種預(yù)測預(yù)報(bào)范圍較大、且可實(shí)時(shí)采集溫度信息的礦用無線自組網(wǎng)測溫裝置，它包括多個(gè)Zigbee無線傳輸模塊、溫度變送器、插在所需監(jiān)測地面的測溫鉆孔中的熱電阻或熱電偶，其中每個(gè)熱電阻或熱電偶分別與一個(gè)溫度變送器的輸入端連接，每個(gè)溫度變送器的輸出端分別與一個(gè)Zigbee無線傳輸模塊連接。
文檔編號G08C17/02GK201392249SQ20092003201
公開日2010年1月27日 申請日期2009年2月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月25日
發(fā)明者吳建斌, 徐林生, 虎 文, 王偉峰, 程方明, 軍 鄧, 鄭學(xué)召, 陳曉坤 申請人:西安森蘭科貿(mào)有限責(zé)任公司;西安科技大學(xué)