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      采空區(qū)溫度場高密度網(wǎng)絡(luò)化無線監(jiān)測裝置制造方法

      文檔序號:6709993閱讀:162來源:國知局
      采空區(qū)溫度場高密度網(wǎng)絡(luò)化無線監(jiān)測裝置制造方法
      【專利摘要】本實用新型提供一種采空區(qū)溫度場高密度網(wǎng)絡(luò)化無線監(jiān)測裝置,包括測溫單元、無線收發(fā)基站、環(huán)網(wǎng)交換機、以太環(huán)網(wǎng)、監(jiān)測中心,其中測溫單元和無線收發(fā)基站之間通過無線自組織多跳網(wǎng)絡(luò)相互通信連接,測溫單元包括多個測溫儀,無線收發(fā)基站設(shè)置在回風順槽和/或進風順槽且位于綜放面的端頭;測溫單元、無線收發(fā)基站、環(huán)網(wǎng)交換機、以太環(huán)網(wǎng)、監(jiān)測中心之間依次相互通信連接,測溫單元包括射頻模塊、第一單片機和設(shè)置在采空區(qū)的感溫電纜,感溫電纜通過第一單片機和射頻模塊相連,射頻模塊是CC1125模塊。本實用新型提供一種監(jiān)測范圍大、穩(wěn)定性和可靠性高,以及可以實時監(jiān)測的采空區(qū)溫度場高密度網(wǎng)絡(luò)化無線監(jiān)測裝置。
      【專利說明】采空區(qū)溫度場高密度網(wǎng)絡(luò)化無線監(jiān)測裝置
      【技術(shù)領(lǐng)域】
      [0001]本實用新型涉及采空區(qū)煤自燃隱蔽火源監(jiān)測技術(shù),特別是一種大面積采空區(qū)溫度場高密度網(wǎng)絡(luò)化無線監(jiān)測裝置,主要用于監(jiān)測大面積采空區(qū)煤自燃隱蔽區(qū)域溫度場及其變化趨勢。
      【背景技術(shù)】
      [0002]近年來,隨著礦井開采強度加大,采空區(qū)范圍不斷擴大,特別是綜采放頂煤采煤法的推廣應(yīng)用后,采空區(qū)留有大量遺煤,煤自燃火災(zāi)尤為嚴重,特別是采空區(qū)遺煤高溫點位置的隱蔽性與不易確定性,易導致發(fā)現(xiàn)與采取措施的滯后,造成人力、物力的浪費,給礦井安全生產(chǎn)帶來隱患。據(jù)不完全統(tǒng)計,我國國有重點煤礦中具有自然發(fā)火危險的礦井約占51.3%,煤自燃而引起的火災(zāi)占礦井火災(zāi)總數(shù)的90%以上。煤自燃釋放出大量的有毒有害氣體及煙流,由于受限空間火災(zāi)氣體的擴散區(qū)域較小且擴散通路集中,極易引起相關(guān)人員中毒、窒息,嚴重威脅著人員的生命安全。與此同時,煤自燃火災(zāi)事故也是造成瓦斯爆炸事故的主要誘因之一,尤其是在因煤自燃封閉區(qū)域、巷道高冒頂、破碎煤柱及采空區(qū)等特殊地點,高溫火點比較隱蔽,難以發(fā)現(xiàn),如果稍有疏忽,便可能引起瓦斯(煤塵)爆炸(燃燒),造成巨大的損失。據(jù)一項不完全統(tǒng)計,在開采過的220個綜放工作面中發(fā)生了 182次煤自燃火災(zāi)事故,煤自燃火災(zāi)已成為制約礦井安全生產(chǎn)與發(fā)展的主要因素之一。煤自然發(fā)火形成環(huán)境的復雜性、高溫火源的隱蔽性給煤自燃監(jiān)測、預(yù)報帶來極大的困難,導致目前該類技術(shù)的發(fā)展相對滯后,同時也制約了煤自燃火災(zāi)防治技術(shù)的發(fā)展。在實際條件下,很難確定煤多少天會發(fā)生自燃、自燃高溫區(qū)發(fā)展到何種程度、火區(qū)范圍有多大,在煤自燃的早期及火區(qū)治理過程中如何知道高溫區(qū)位置及其溫度,實施滅火工程后的效果如何,怎樣考察,火區(qū)熄滅后為什么會復燃,火區(qū)在怎樣的條件下會復燃等等。這些問題為煤自燃的監(jiān)測、預(yù)防和治理工作帶來了很多的困惑。
      [0003]若對上述采空區(qū)自燃隱蔽區(qū)域進行常規(guī)檢測,一是危險區(qū)域內(nèi)氣體流動性差,一般情況下取出的基本上是自燃區(qū)域內(nèi)附近的氣樣,若是距離取樣點較遠處發(fā)生煤自燃,很難通過氣樣分析在較早的時間內(nèi)發(fā)現(xiàn);二是紅外測溫儀只能測量物體表面溫度,很難通過表面溫度反演危險區(qū)域內(nèi)溫度變化情況;三是,采空區(qū)隱蔽區(qū)域內(nèi)煤自燃信息監(jiān)測點少,監(jiān)測范圍小,人員工作量大,獲取的信息可靠性差,且針對性不強;四是,自燃隱蔽區(qū)域特征信息的動態(tài)監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展不成熟,很難保證檢測參數(shù)的可靠性、穩(wěn)定性和全面性;五是,現(xiàn)有煤自燃火災(zāi)監(jiān)測預(yù)報系統(tǒng)信息共享差,只實現(xiàn)了指標參數(shù)的在線監(jiān)測,缺少對火災(zāi)信息的全面采集與處理,在線綜合分析預(yù)警功能不完善,一般只具有單指標超限報警功能;五是,系統(tǒng)誤報率和漏報率高,很難準確判定火源位置。
      [0004]目前,國內(nèi)外煤自燃監(jiān)測方法主要有:指標氣體分析法、測溫法、示蹤氣體法、氣味檢測法等。指標氣體分析法主要包括人工檢測和礦井監(jiān)測系統(tǒng),人工檢測人工取樣工作量大、間隔時間長,不能連續(xù)實時進行檢測;礦井監(jiān)測系統(tǒng)由于傳感器數(shù)量種類少、價格昂貴、布置范圍小,該監(jiān)測技術(shù)的缺點是受風流影響大、很難推斷高溫區(qū)域、自燃發(fā)展速度等。測溫法主要包括溫度傳感器測溫、紅外測溫、光纖測溫。溫度傳感器由于點接觸,預(yù)測預(yù)報范圍較小,安裝、維護工作量大,特別是探頭、引線極易破壞。紅外測溫不適應(yīng)于巷道松散煤體內(nèi)部或采空區(qū)內(nèi)部的溫度檢測。光纖測溫法由于光纖強度較低,埋入采空區(qū)后常常被損壞而無法應(yīng)用。示蹤氣體法無法確定火源位置和發(fā)火程度。無線電波測溫法由于采用的通信頻段較高(多采用2.4G、433MHz),埋入采空區(qū)后無線信號衰減較大,可靠通信距離一般不足3m ;氣味檢測法依賴于礦井檢測場所正常生產(chǎn)條件下的本底情況,探測準確性易受影響。溫度是最直接的火災(zāi)表征指標,測溫法是判別自燃隱患程度和探尋高溫點的重要方法,但采空區(qū)松散煤巖體是不良導熱介質(zhì),發(fā)火高溫點形成后影響范圍小、熱量傳導慢,因此存在單點測溫范圍小、響應(yīng)時間慢、低溫檢測難等問題,再加上采空區(qū)自然發(fā)火區(qū)域有隱蔽性、著火點分散、距離遠、范圍大、環(huán)境復雜等特點,目前還沒有很好的方法和技術(shù)能解決大面積采空區(qū)隱蔽火區(qū)溫度場高密度網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)測預(yù)警的技術(shù)難題。
      實用新型內(nèi)容
      [0005]本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種監(jiān)測范圍大、穩(wěn)定性和可靠性高,以及可以實時監(jiān)測的采空區(qū)溫度場高密度網(wǎng)絡(luò)化無線監(jiān)測裝置。
      [0006]為解決上述技術(shù)問題,本實用新型所提供的采空區(qū)溫度場高密度網(wǎng)絡(luò)化無線監(jiān)測裝置,其特殊之處在于:包括測溫單元、無線收發(fā)基站、環(huán)網(wǎng)交換機、以太環(huán)網(wǎng)、監(jiān)測中心,其中測溫單元和無線收發(fā)基站之間通過無線自組織多跳網(wǎng)絡(luò)相互通信連接,測溫單元包括多個測溫儀,無線收發(fā)基站設(shè)置在回風順槽和/或進風順槽且位于綜放面的端頭;測溫單元、無線收發(fā)基站、環(huán)網(wǎng)交換機、以太環(huán)網(wǎng)、監(jiān)測中心之間依次相互通信連接(即相互間通過無線方式傳輸信號);
      [0007]所述無線自組織多跳網(wǎng)絡(luò)的多跳次數(shù)為5-60跳,測溫儀包括感溫電纜和數(shù)據(jù)控制傳輸單元,測溫儀的最大數(shù)量等于無線自組織多跳網(wǎng)絡(luò)的多跳次數(shù);
      [0008]數(shù)據(jù)控制傳輸單元和無線收發(fā)基站均包括無線通信單元,無線通信單元包括射頻模塊和天線;射頻模塊是C·Cl 125模塊;
      [0009]數(shù)據(jù)控制傳輸單元還包括第一單片機,第一單片機通過射頻模塊和天線相連?’第一單片機上設(shè)置有與感溫電纜相連的接口;
      [0010]感溫電纜設(shè)置在采空區(qū)和/或沿空側(cè)煤壁的鉆孔內(nèi),每條感溫電纜上設(shè)置有1-24個測溫探頭,數(shù)據(jù)控制傳輸單元依次設(shè)置在設(shè)有無線收發(fā)基站的相應(yīng)采空區(qū)的回風順槽和/或進風順槽;
      [0011]每相鄰的數(shù)據(jù)控制傳輸單元之間的距離為3-10m,優(yōu)選3-5m ;與無線收發(fā)基站相鄰的數(shù)據(jù)控制傳輸單元和無線收發(fā)基站之間的距離為IO-1OOm,優(yōu)選10-50m。
      [0012]無線自組織多跳網(wǎng)絡(luò)由多個射頻模塊組成,即測溫單元和無線收發(fā)基站之間是通過射頻模塊進行相互間的通信,當測溫單元包括多個測溫儀時,多個測溫儀之間通過射頻模塊相互通信,
      [0013]無線收發(fā)基站通過RS485總線、網(wǎng)線或W1-Fi模塊與交換機相連,無線收發(fā)基站還包括第二單片機,第二單片機包括觸摸屏控制器芯片以及與觸摸屏控制器芯片相匹配的觸摸屏,所述RS485總線、網(wǎng)線或W1-Fi模塊均與第二單片機相連。
      [0014]上述第一單片機和第二單片機均為TI的16位MSP430F5438微處理器,第二單片機上設(shè)置有與RS485總線相連的RS485模塊,RS485模塊上設(shè)置有收發(fā)器,所述的收發(fā)器為SP3485 芯片。
      [0015]上述數(shù)據(jù)控制傳輸單元設(shè)置在圓柱形外殼內(nèi),該圓柱形外殼包括工程塑料蓋板、不銹鋼殼體和不銹鋼底板,不銹鋼殼體和不銹鋼底板是一體的,感溫電纜從工程塑料蓋板上穿出,工程塑料蓋板與不銹鋼殼體之間密閉連接;工程塑料蓋板可以采用PE1、PEEK、PBI或PPO材料;
      [0016]測溫探頭外部固定有圓柱形不銹鋼殼體;
      [0017]無線收發(fā)基站的外部設(shè)置有不銹鋼防護罩。
      [0018]上述射頻模塊是169MHz的CCl 125模塊。
      [0019]上述無線自組織多跳網(wǎng)絡(luò)的多跳次數(shù)為20-60跳。
      [0020]感溫電纜是電纜外表面設(shè)置有聚四氟乙烯護套的三芯屏蔽電纜。
      [0021]本實用新型具有以下優(yōu)點:
      [0022]1、本實用新型的測溫儀和無線收發(fā)基站均具有高集成度、高可靠性和低功耗、低成本、體積小等優(yōu)點;
      [0023]2、本實用新型測溫單元的拓撲結(jié)構(gòu),可形成網(wǎng)絡(luò)化高密度的拓撲結(jié)構(gòu),因此,本實用新型監(jiān)測范圍大、密度高、網(wǎng)絡(luò)化、自組織自愈性好、實時自動在線監(jiān)測。
      [0024]3、在現(xiàn)場應(yīng)用靈活,鋪設(shè)簡單,降低自燃火災(zāi)誤報率和漏報率;使系統(tǒng)更加靈敏、可靠,提高監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性,能方便的實現(xiàn)采空區(qū)自燃火災(zāi)監(jiān)測的自動化和網(wǎng)絡(luò)化,解決大面積采空區(qū)隱蔽火區(qū)溫度場高密度網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)測預(yù)警的技術(shù)難題。
      [0025]3、采用169MHz的CC1125無線射頻模塊,增強了測溫儀的穿透性和繞射性。
      [0026]4、無線自組織多跳網(wǎng)絡(luò)的自組織自愈能力強,無需人工干預(yù),保證了整個系統(tǒng)仍然能正常運行,提高了監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性,能方便的實現(xiàn)采空區(qū)自燃火災(zāi)監(jiān)測的自動化和網(wǎng)絡(luò)化,提早發(fā)現(xiàn)自燃征兆,將采空區(qū)自然發(fā)火隱患消滅在萌芽狀態(tài),在大面積采空區(qū)自燃隱蔽區(qū)域溫度場高密度網(wǎng)絡(luò)化的監(jiān)測中具有廣闊的應(yīng)用前景和工程價值。
      【專利附圖】

      【附圖說明】
      [0027]圖1本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖;
      [0028]圖2本實用新型測溫儀的結(jié)構(gòu)示意圖;
      [0029]圖3本實用新型感溫電纜的結(jié)構(gòu)示意圖;
      [0030]圖4本實用新型數(shù)據(jù)控制傳輸單元的圓柱形外殼的結(jié)構(gòu)示意圖;
      [0031]圖5本實用新型無線收發(fā)基站的結(jié)構(gòu)示意圖。
      [0032]附圖標記:1_采空區(qū);2_測溫儀;3_無線收發(fā)基站,4-圓柱形不銹鋼殼體;5-測溫探頭;6_通孔;7_工程塑料蓋板;8_不銹鋼殼體;9_感溫電纜;10_數(shù)據(jù)控制傳輸單元。
      【具體實施方式】
      [0033]本實用新型提供了一種采空區(qū)溫度場高密度網(wǎng)絡(luò)化無線監(jiān)測裝置,如圖1所示,包括測溫單元、無線收發(fā)基站3、環(huán)網(wǎng)交換機、以太環(huán)網(wǎng)、監(jiān)測中心,測溫單元和無線收發(fā)基站之間通過無線自組織多跳網(wǎng)絡(luò)相互通信,無線收發(fā)基站、環(huán)網(wǎng)交換機、以太環(huán)網(wǎng)、監(jiān)測中心之間依次相連;無線自組織多跳網(wǎng)絡(luò)的多跳次數(shù)為5-60跳,優(yōu)選20-60跳。[0034]測溫單元包括多個通過無線自組織多跳網(wǎng)絡(luò)相連的測溫儀2,測溫儀的最大數(shù)量等于無線自組織多跳網(wǎng)絡(luò)的多跳次數(shù),無線收發(fā)基站設(shè)置在回風順槽和/或進風順槽、且位于綜放面的端頭;監(jiān)測中心設(shè)置有監(jiān)測預(yù)警軟件。
      [0035]如圖1和圖2所示,測溫儀2包括感溫電纜9和數(shù)據(jù)控制傳輸單元10 ;感溫電纜至少一條,感溫電纜均與數(shù)據(jù)控制傳輸單元相連;感溫電纜設(shè)置在采空區(qū)I和/或沿空側(cè)煤壁鉆孔內(nèi),每條感溫電纜上設(shè)置有測溫探頭,測溫探頭5的數(shù)量為1-24個,數(shù)據(jù)控制傳輸單元依次設(shè)置在設(shè)有無線收發(fā)基站的相應(yīng)的采空區(qū)的回風順槽和/或進風順槽;感溫電纜沿平行于工作面的方向布置在液壓支架后部,或布置在沿空側(cè)采空區(qū)煤壁鉆孔內(nèi),也可以根據(jù)綜放面現(xiàn)場的實際情況將感溫電纜進行合理性的排布。隨綜放面的推進,在液壓支架后方采空區(qū)的頂板垮落前,再設(shè)置一條或幾條帶有測溫探頭的感溫電纜,如此這般,在整個采空區(qū)都布滿了測溫探頭。如果要監(jiān)測沿空側(cè)遺煤的溫度,則還要將感溫電纜布置在沿空側(cè)煤壁的鉆孔內(nèi)。
      [0036]數(shù)據(jù)控制傳輸單元和無線收發(fā)基站均包括無線通信單元,無線通信單元包括射頻模塊和天線,為防止天線被損壞,天線選擇內(nèi)置膠棒天線;本實用新型的測溫單元和無線收發(fā)基站之間通過射頻模塊相互通信,當測溫單元包括多個測溫儀時,所述多個測溫儀之間也通過射頻模塊相互通信,由于采空區(qū)煤巖覆蓋、潮濕等復雜環(huán)境對高頻段無線信號衰減較大,因此采用了完全集成的單芯片無線電收發(fā)器和集成所有濾波器的CC1125模塊,選擇通信頻率為169MHz的CCl 125模塊。
      [0037]如圖1和圖2所示,數(shù)據(jù)控制傳輸單元還包括第一單片機,第一單片機通過射頻模塊和天線相連,第一單片機上設(shè)置有與感溫電纜相連的接口,該接口為I/O 口 ;每相鄰的數(shù)據(jù)控制傳輸單元之間的距離、以及與無線收發(fā)基站相鄰的數(shù)據(jù)控制傳輸單元和無線收發(fā)基站之間的距離均小于或等于無線自組織多跳網(wǎng)絡(luò)的傳輸距離。
      [0038]每相鄰的數(shù)據(jù)控制傳輸單元之間的距離具體可以為3-10m,考慮實現(xiàn)無線監(jiān)測系統(tǒng)的冗余性,優(yōu)選3-5m ;與無線收發(fā)基站相鄰的數(shù)據(jù)控制傳輸單元和無線收發(fā)基站之間的距離為IO-1OOm,考慮無線監(jiān)測系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性,優(yōu)選10-50m。由于不同礦井綜放面長度不一,可根據(jù)礦井綜放面的實際長度,靈活選擇測溫探頭數(shù)量和數(shù)據(jù)控制傳輸單元之間的距離。
      [0039]參見圖5,無線收發(fā)基站通過RS485總線、網(wǎng)線或W1-Fi模塊與交換機相連,無線收發(fā)基站還包括第二單片機,第二單片機包括以太網(wǎng)模塊、觸摸屏控制器芯片以及與觸摸屏控制器芯片相匹配的觸摸屏,以太網(wǎng)模塊包括以太網(wǎng)接口芯片和網(wǎng)線接口,當?shù)诙纹瑱C通過網(wǎng)線和交換機相連時,連接第二單片機和交換機的網(wǎng)線與以太網(wǎng)模塊的網(wǎng)線接口相連。RS485總線、網(wǎng)線或W1-Fi模塊均與第二單片機相連。本實用新型的W1-Fi模塊還包括相應(yīng)的W1-Fi網(wǎng)絡(luò),無線收發(fā)基站可以通過RS485總線、網(wǎng)線或W1-Fi網(wǎng)絡(luò)與交換機相互通信。其中W1-Fi網(wǎng)絡(luò),實現(xiàn)煤礦井下無線收發(fā)基站與筆記本電腦近距離無線通信,安全可靠,方便對無線自組織多跳網(wǎng)絡(luò)進行現(xiàn)場安裝和調(diào)試。
      [0040]其中,第一單片機和第二單片機均為TI的16位MSP430F5438微處理器,該處理器具有較低的功耗,觸摸屏控制器芯片采用ADS7843芯片;觸摸屏為四線電阻式觸摸屏;以太網(wǎng)接口芯片采用W5100芯片,網(wǎng)線接口為雙絞線RJ45接口,W1-Fi模塊采用TI的CC3000芯片,測溫探頭采用DS18B20測溫探頭;第二單片機上設(shè)置有與RS485總線相連的RS485模塊,RS485模塊上設(shè)置有收發(fā)器,該收發(fā)器采用低功耗半雙工SP3485芯片。
      [0041]第一單片機選用TI的16位MSP430F5438微處理器時,CCl 125模塊通過SPI串口與第一單片機連接,第一單片機可以連接10條感溫電纜,由于每條感溫電纜上的測溫探頭的數(shù)量為1-24個,相應(yīng)地,每個測溫儀上可以連接1-240個測溫探頭,因此,本實用新型既可用于采空區(qū)和/或沿空側(cè)小范圍的監(jiān)測,也可用于采空區(qū)和/或沿空側(cè)大范圍的監(jiān)測。
      [0042]測溫儀和無線收發(fā)基站均包括電源模塊;在測溫儀中,射頻模塊和第一單片機均與電源模塊相連;在無線收發(fā)基站中,射頻模塊和第二單片機均與電源模塊相連,無線收發(fā)基站中的電源模塊是外部供電單元和/或電池,因此,對于無線收發(fā)基站的電源模塊,可以根據(jù)實際情況,選擇一種或兩種供電方式,當選擇外部供電單元和電池時,為雙電源模塊,該外部供電單元可以是127VAC的外接電源,電池可以選擇3.6V的鋰亞電池,雙電源模塊一用一備,自動切換,因而本實用新型具有更長的檢測周期。
      [0043]由于采空區(qū)頂板垮落時破壞力極大,本實用新型的天線采用內(nèi)置膠棒天線;如圖3所示,測溫探頭外部固定有圓柱形不銹鋼殼體4 ;無線收發(fā)基站的外部設(shè)置有不銹鋼防護罩;數(shù)據(jù)控制傳輸單元設(shè)置在圓柱形外殼內(nèi),如圖4所示,該圓柱形外殼包括特種工程塑料蓋板7、不銹鋼殼體8和不銹鋼底板,不銹鋼殼體和不銹鋼底板是一體的,蓋板上設(shè)置有連接感溫電纜的通孔6,感溫電纜從工程塑料蓋板上的通孔穿出,為了防止采空區(qū)的水分等對數(shù)據(jù)控制傳輸單元的各個部件造成損壞,通孔和與通孔對應(yīng)連接的感溫電纜之間、以及蓋板與不銹鋼殼體之間采用密閉連接,由于不銹鋼外殼會屏蔽無線信號,因此蓋板采用塑料蓋板,塑料蓋板采用高強度阻燃的特種工程塑料加工制作成外絲的旋蓋,不銹鋼外殼對應(yīng)端加工制作成配套內(nèi)絲;圓柱形不銹鋼殼體以及圓柱形外殼的不銹鋼殼體和不銹鋼底板均是壁厚4mm的不銹鋼外殼。
      [0044]本實用新型的感溫電纜上均設(shè)置有信號線,分別將每條感溫電纜的信號線和第一單片機的I/o 口對應(yīng)連接實現(xiàn)雙向通信,測量結(jié)果直接輸出數(shù)字溫度信號,以“一線總線”串行傳送給和感溫電纜相連的第一單片機,該第一單片機可以向所有和該第一單片機相連的測溫探頭發(fā)復位、啟動溫度轉(zhuǎn)換命令,按編號對不同的測溫探頭進行匹配并讀出該測溫探頭的溫度值,巡回檢測后,按測溫探頭編號,該第一單片機將測量溫度值發(fā)送給與該第一單片機相連的CCl 125模塊,CCl 125模塊通過無線自組網(wǎng)多跳網(wǎng)絡(luò)的方式發(fā)送出去。
      [0045]測溫儀上的感溫電纜之間并聯(lián),感溫電纜是電纜外表面設(shè)置有聚四氟乙烯護套的三芯屏蔽電纜,因此本實用新型的感溫電纜具有高強度抗壓力和耐高溫的性能。
      [0046]一種采空區(qū)溫度場高密度網(wǎng)絡(luò)化無線監(jiān)測方法,包括以下步驟:
      [0047]I)數(shù)據(jù)采集:通過設(shè)置在測溫儀上的感溫電纜,采集到感溫電纜的測溫探頭所在的采空區(qū)溫度場的溫度信息。
      [0048]2)數(shù)據(jù)傳輸:每個測溫儀的第一單片機將各個感溫電纜采集到的溫度、傳輸至與第一單片機對應(yīng)相連的射頻模塊;然后各個測溫儀將采集到的數(shù)據(jù)通過無線自組織多跳網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至無線收發(fā)基站,最后由無線收發(fā)基站將所有采集到的數(shù)據(jù)通過環(huán)網(wǎng)交換機和以太環(huán)網(wǎng)傳輸至地面監(jiān)測中心。
      [0049]通過對監(jiān)測中心的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器安裝的監(jiān)測預(yù)警軟件進行優(yōu)化設(shè)計,本實用新型可以實時在線監(jiān)測,可實現(xiàn)對采空區(qū)煤自燃隱蔽區(qū)域火災(zāi)的分級預(yù)警和自燃異常區(qū)域的判定,可準確定位隱蔽火源位置及危險程度,并根據(jù)監(jiān)測信息給出建議處理火災(zāi)隱患的技術(shù)方案,進而指導礦方制定有針對性的防滅火技術(shù)措施。由于不同礦井煤自燃特征溫度有差異,不同礦井煤自燃防滅火系統(tǒng)和裝備有差異,監(jiān)測預(yù)警軟件必須根據(jù)各礦井實際的自燃特征溫度設(shè)置預(yù)警級別及預(yù)防技術(shù)措施。
      [0050]實施例,以第二單片機選用TI的16位MSP430F5438微處理器為例:
      [0051]將四線電阻式觸摸屏的X+、Y+、X-、Y- 口分別接至ADS7843芯片的X+、Y+、X-、Y- 口,ADS7843 芯片的 DCLK、DIN、D0UT 接至 MSP430F5438 的 SPI 口,其中 DCLK 為外部時鐘輸入,DIN為串行數(shù)據(jù)輸入端,DOUT為串行數(shù)據(jù)輸出端為片選信號,低有效,接至P3.0 ;BUSY為忙信號,接至P2.1 ;PENIRQ為中斷接收引腳,接至P2.0,該腳通過上拉電阻接到VCC,當屏未被觸摸時,該引腳為高電平,一旦被觸摸,該引腳由高電平變?yōu)榈碗娖?,向第二單片機發(fā)出中斷請求,第二單片機通過SPI方式向觸摸屏控制器ADS7843芯片發(fā)送命令,可讀取當前點的X方向及方向的12位AD值。采用組態(tài)軟件編程,實時顯示所有加入無線多點測溫儀的溫度數(shù)據(jù)的曲線、數(shù)據(jù),歷史數(shù)據(jù)的查詢和曲線顯示、報警記錄查詢等,通過觸摸屏功能按鍵的操作,設(shè)置參數(shù)條件,如預(yù)警特征溫度的設(shè)定、采集周期等。
      [0052]W5100芯片是一款多功能的單片網(wǎng)絡(luò)接口芯片,內(nèi)部集成有10/100M以太網(wǎng)控制器,W5100芯片的數(shù)據(jù)線SDO~SD7直接與第二單片機的通用I/O 口相連,讀信號線、寫信號線、片選信號、中斷信號分別與第二單片機的通用I/O引腳相連。雙絞線RJ45接口的TX+、TX-、RX+、RX-分別接至W5100芯片的TX+、TX-、RX+、RX-0通過礦用阻燃無線接入井下礦用環(huán)網(wǎng)交換機,即可實現(xiàn)通信。
      [0053]CC3000芯片內(nèi)部集成低功耗高性能M⑶,通過SPI串口接至第二單片機,內(nèi)置無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議IEEE802.11協(xié)議棧及TCP/IP協(xié)議棧,能夠?qū)崿F(xiàn)用戶串口數(shù)據(jù)到無線網(wǎng)絡(luò)之間的透明傳輸。
      [0054]SP3485 芯片的 RO 口、DI 口分別接至第二單片機的 RXD (P3.7)、TXD(P3.6),SP3485的?引腳與DE引腳連接在一起,通過第二單片機的P3.3可以直接控制收發(fā)模式。當Ρ3.3輸出低電平時,SP3485芯片處于接收數(shù)據(jù)模式。第二單片機通過UTXDl (Ρ3.6)向RS485總線發(fā)送數(shù)據(jù),通過URXDl (Ρ3.7)接收來自RS485總線的數(shù)據(jù)。通過RS485總線接入井下礦用以太環(huán)網(wǎng)交換機,即可實現(xiàn)通信。
      [0055]本實用新型的保護范圍不限于本實用新型的【具體實施方式】,對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員而言,在本實用新型的啟示下,能夠從本專利公開內(nèi)容中直接導出聯(lián)想一些原理和結(jié)構(gòu)相同的基本變形,或現(xiàn)有技術(shù)中常用公知技術(shù)的替代,以及特征相同的相互不同組合、相同或相似技術(shù)效果的技術(shù)特征簡單改換,尤其是在煤礦領(lǐng)域的應(yīng)用技術(shù)和產(chǎn)品,都屬于本實用新型技術(shù)的保護范圍。
      【權(quán)利要求】
      1.采空區(qū)溫度場高密度網(wǎng)絡(luò)化無線監(jiān)測裝置,其特征在于:包括測溫單元、無線收發(fā)基站、環(huán)網(wǎng)交換機、以太環(huán)網(wǎng)、監(jiān)測中心,其中測溫單元和無線收發(fā)基站之間通過無線自組織多跳網(wǎng)絡(luò)相互通信連接,測溫單元包括多個測溫儀,無線收發(fā)基站設(shè)置在回風順槽和/或進風順槽且位于綜放面的端頭;測溫單元、無線收發(fā)基站、環(huán)網(wǎng)交換機、以太環(huán)網(wǎng)、監(jiān)測中心之間依次相互通信連接, 所述無線自組織多跳網(wǎng)絡(luò)的多跳次數(shù)為5-60跳,測溫儀包括感溫電纜和數(shù)據(jù)控制傳輸單元,測溫儀的最大數(shù)量等于無線自組織多跳網(wǎng)絡(luò)的多跳次數(shù); 數(shù)據(jù)控制傳輸單元和無線收發(fā)基站均包括無線通信單元,無線通信單元包括射頻模塊和天線;射頻模塊是CCl 125模塊; 數(shù)據(jù)控制傳輸單元還包括第一單片機,第一單片機通過射頻模塊和天線相連;第一單片機上設(shè)置有與感溫電纜相連的接口; 感溫電纜設(shè)置在采空區(qū)和/或沿空側(cè)煤壁的鉆孔內(nèi),每條感溫電纜上設(shè)置有1-24個測溫探頭,數(shù)據(jù)控制傳輸單元依次設(shè)置在設(shè)有無線收發(fā)基站的相應(yīng)采空區(qū)的回風順槽和/或進風順槽; 每相鄰的數(shù)據(jù)控制傳輸單元之間的距離為3-10m,與無線收發(fā)基站相鄰的數(shù)據(jù)控制傳輸單元和無線收發(fā)基站之間的距離為10-100m。
      2.根據(jù)權(quán)利要求1所示的采空區(qū)溫度場高密度網(wǎng)絡(luò)化無線監(jiān)測裝置,其特征在于: 無線收發(fā)基站通過RS485總線、網(wǎng)線或W1-Fi模塊與交換機相連,無線收發(fā)基站還包括第二單片機,第二單片機包括觸摸屏控制器芯片以及與觸摸屏控制器芯片相匹配的觸摸屏,所述RS485總線、網(wǎng)線或W1-Fi模塊均與第二單片機相連。
      3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的采空區(qū)溫度場高密度網(wǎng)絡(luò)化無線監(jiān)測裝置,其特征在于:所述第一單片機和第二單片機均為TI的16位MSP430F5438微處理器,第二單片機上設(shè)置有與RS485總線相連的RS485模塊,RS485模塊上設(shè)置有收發(fā)器,所述的收發(fā)器為SP3485芯片。
      4.根據(jù)權(quán)利要求1所示的采空區(qū)溫度場高密度網(wǎng)絡(luò)化無線監(jiān)測裝置,其特征在于: 所述數(shù)據(jù)控制傳輸單元設(shè)置在圓柱形外殼內(nèi),該圓柱形外殼包括工程塑料蓋板、不銹鋼殼體和不銹鋼底板,不銹鋼殼體和不銹鋼底板是一體的,感溫電纜從工程塑料蓋板上穿出,工程塑料蓋板與不銹鋼殼體之間密閉連接; 測溫探頭外部固定有圓柱形不銹鋼殼體; 無線收發(fā)基站的外部設(shè)置有不銹鋼防護罩。
      5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項權(quán)利要求所述的采空區(qū)溫度場高密度網(wǎng)絡(luò)化無線監(jiān)測裝置,其特征在于:所述射頻模塊是169MHz的CC1125模塊。
      6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的采空區(qū)溫度場高密度網(wǎng)絡(luò)化無線監(jiān)測裝置,其特征在于:所述無線自組織多跳網(wǎng)絡(luò)的多跳次數(shù)為20-60跳。
      7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的采空區(qū)溫度場高密度網(wǎng)絡(luò)化無線監(jiān)測裝置,其特征在于:感溫電纜是電纜外表面設(shè)置有聚四氟乙烯護套的三芯屏蔽電纜。
      8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的采空區(qū)溫度場高密度網(wǎng)絡(luò)化無線監(jiān)測裝置,其特征在于:每相鄰的數(shù)據(jù)控制傳輸單元之間的距離為3-5m,與無線收發(fā)基站相鄰的數(shù)據(jù)控制傳輸單元和無線收發(fā)基站之間的距離為10-50m,工程塑料蓋板是PE1、PEEK、PBI或PPO材料。
      【文檔編號】G08C17/02GK203415086SQ201320445276
      【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年7月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月24日
      【發(fā)明者】王偉峰, 鄧軍, 馬礪, 金永飛, 肖旸 申請人:西安科技大學
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