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大峰矿火区无线监测预警系统的设计与应用

王猛  
【摘要】:煤田火灾分布很广,中国、印度、美国、俄罗斯、中亚等国家和地区都普遍存在。中国由于特殊的地理位置和气候条件,成为世界上煤田自燃灾害最为严重的国家。据初步估算,我国煤田火灾每年至少造成200亿元的经济损失。现有的煤田火灾温度监测主要是人工测温法,测温法由于是点接触,预测预报范围小,安装、维护工作量大、不能提供实时监测和预警,特别是探头、引线极易破坏,在实际应用中受到技术和经济的限制,不宜大面积探火采用,不能很好的满足煤矿安全生产的要求。由于煤田发火区域有隐蔽性、着火点分散、被测点多、距离远等特点,使得对煤田火灾的预防、监控和治理非常困难。无线感知网络技术与温度传感器相结合的监测方法,是近几年来一个新的发展趋势,改变了传统温度传感器系统拓扑结构,适应更多温度测量的应用场合。 大峰矿开采的太西煤是我国为数不多,具有“三低六高”特点的优质无烟煤,长期以来大峰矿区由于煤层自然发火的原因,火区面积达上万平方米,国家资源遭到重大损失。同时,火区形成的高温给煤炭开采和安全生产带来严重影响。为了抢采高温区的煤炭资源,大峰矿与西安科技大学合作,提出了大峰矿火区无线温度监测预警系统的研究,在现场应用取得了较好的效果。 本文根据大峰矿火区温度监测的实际需求,设计了集ZigBee技术、嵌入式计算机控制技术、传感器技术、数据采集技术、数据库技术于一体的大峰矿火区无线监测预警系统。本文给出了系统的整体组成框架,对系统的功能和性能需求、工作原理和工作方式进行了分析,设计了无线温度监测节点、主控节点的硬件和软件,以及上位机监控软件,描述了监控系统的应用环境,给出了现场布置方法,论述了系统的无线感知网络的监控机制,分析了工业性试验和现场应用效果。


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