煤自燃火灾监测预警技术的研究现状与发展
第3期 王彩萍 王伟峰 屈丽娜等 煤自燃火灾监测预警技术的研究现状与发展3
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项目中,直到这几年这方面的研究活动才在各大学及研究所蓬勃开展起来。加州理工大学教授对此领域在2003年作出了宣言性的论断,麻省理工学院和赖斯大学等研究团队通过实验床对其中涉及到的数据融合技术、节点集群功能分层的有效性和传感器功能造成的网络协议的特殊性进行了研究。但是,目前大部分研究尚处于起步阶段,少数投入实用的商业产品距离实际需求还相差甚远,为了加快其实用化进程,国外建设了很多演示系统,相关的理论研
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究成果也很多。近年来,国内一些高等院校和研究机构开始了
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无线传感器网络理论和应用的研究工作。中科院上海微系统与信息技术研究所已经通过系统集成的方式完成了一些终端节点和基站的研发;中科技术和控制技术入手,网络控制实验室”,方面的研究;山东省科学院也看到了无线传感器网络这一极具前景的领域,并且于2004年10月正式启动了关于无线传感器网络节点操作系统的研究;另外,中科院软件所、中科院自动化所、国防科技大学、清华大学,中国科学技术大学、哈尔滨工业大学、北京邮电大学、山东大学、东南大学等单位在无线传感器网络方面也都作了一定的工作。但整体而言,从研究的深度和投入的力量来说,国内的水平相对国外落后,从问题的点上研究较多,缺少对整个系统的创新性研究,具有自主知识产权较少,这和我国无线传感器网络飞速发展的市场需求是不相称的。
无线自组网温度传感器在理论上已经成熟,世界两大无线芯片生产商Chipcon公司(现被TI公司并购)和Freescale公司(原名摩托罗拉半导体)相继推出符合国际标准的各个频段的无线收发器芯片。但其只是一个硬件平台,本项目将根据煤层自燃火灾早期预测的具体情况要求,开发无线自组网温度传感器的拓扑控制、网络协议、网络安全、时间同步、数据融合与管理、嵌入式操作系统、应用层软件等。目前国内外在无线传感器方面有1项专利(远程无线测温系统200610015212.2),有一些知识产权和标准,如国际性的标准化组织也为无线自组网温度传感器制定了可行的标准,如IEEE标准化协会制
定了IEEE802.15.4标准,但无线自组网温度监测领域无相关专利授权和技术标准。2.2 无线传感器网络发展趋势
无线传感器网络国内外技术发展趋势:现有煤矿井下煤体温度场监测预警技术,不能实现连续在线监测温度场变化趋势及温度变化异常区域,将温度传感器与无线传输模块结合,对煤体温度场进行连续在线监测,是目前国内外复杂介质内温度监测技术的发展趋势。
无线网络协议开放的标准为不同厂家、不同功能的监控模块实现互连与互操作提供了可能,最大。而动态组网,使得,下位监控结点可以通过,解决了通信干线故障级联的问题。双工通信使传感信息采集与网点设备控制成为可能,使矿井安全监控系统实现同步的监测与控制。本文提出一种基于无线网络技术的煤自燃温度场检测预警系统的研究,可以完成对井下煤自燃高发区域的监测,对煤自燃区域进行定位并提供安全告警信息。该监测网络可将采集到的信息通过无线网络传递到井下通信网关,并由此连入井上中心服务器与监控计算机,同时可以转发监控中心下达的安全信令,从而构建起矿井安全生产管理系统的智能监测网络。因此,对无线传感器网络技术进行进一步研究,对于煤自然发火的早期预警有十分重要的意义,是一项具有前瞻性的工作。
3 结语
通过概述国内外近年来有关煤自然发火监测预警技术的主要研究成果,以及现状分析和新技术介绍,进一步明确了煤自然发火监测预警技术的发展趋势。测量温度来预测自然发火是一种最直接最简便的方法,但是由于煤的热传导加上现场的复杂性,测温元件不便安装等原因,直接的测温方法不能作为预报自然发火的主要手段。本文提出了将基于无线传感器网络技术的无线自组网测温技术用于煤矿井下采空区温度场监测预警,是对内因火灾进行监测预警的创新,该系统使用温度传感器对井下煤自燃高发区域的温度场以及不同节点位置的温差等数据进行采集和监测,实时监测这些区域温度场
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