CN111948729B - 一种基于多模多节点的煤矿井下隐蔽火源探测系统 - Google Patents

一种基于多模多节点的煤矿井下隐蔽火源探测系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于多模多节点的煤矿井下隐蔽火源探测系统。包括：多个双向信号传感子系统和信号预处理子系统；其中，双向信号传感子系统包括双向信号传输模块和多个温度气体感应节点，温度气体感应节点布置于采空区。同一双向信号传感子系统中：各温度气体感应节点之间构成第一网状传输网络，温度气体感应节点将采集到的传感信息通过第一网状传输网络传输至双向信号传输模块。各双向信号传感子系统的双向信号传输模块之间构成第二网状传输网络，双向信号传输模块将接收到的重复信息过滤加权处理后通过第二网状传输网络传输至信号预处理子系统。信号预处理子系统将接收到的重复信息过滤加权处理后传输至工作站。本发明具有探测准确度高的特点。

Description

一种基于多模多节点的煤矿井下隐蔽火源探测系统
技术领域
本发明涉及煤矿井下隐蔽火源探测领域，特别是涉及一种基于多模多节点的煤矿井下隐蔽火源探测系统。
背景技术
目前井下火源的探测方法主要有钻探法、物探法、化探法三种方法，上述几种方法要么成本太高，不适合大面积开展检测，要么测量精度较差，测量结果缺乏可信度。无法实现对采空区温度与气体的较为准确的测量。
温度气体监测煤矿火源是目前预防采空区煤自燃与实时预警的重要方法。但我国大多煤矿采用的是综采工艺，顶板在采后大面积垮落，受矿压等各种复杂地质环境的影响，采空区温度气体测量障碍性较大，另外传统的检测方法对监测点的温度与气体变化采集容易失真，很容易误判造成不必要的损失，对于采空区高温高压条件下防爆炸性能也不能较好的解决。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于多模多节点的煤矿井下隐蔽火源探测系统。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种基于多模多节点的煤矿井下隐蔽火源探测系统，包括：多个双向信号传感子系统和信号预处理子系统；其中，所述双向信号传感子系统包括双向信号传输模块和多个温度气体感应节点，所述温度气体感应节点布置于采空区；
同一双向信号传感子系统中：各温度气体感应节点之间构成第一网状传输网络，各所述温度气体感应节点将采集到的传感信息通过所述第一网状传输网络传输至双向信号传输模块；
各所述双向信号传感子系统的双向信号传输模块之间构成第二网状传输网络，各双向信号传输模块将接收到的重复信息过滤并加权处理，并将处理后的信息通过所述第二网状传输网络传输至所述信号预处理子系统；
所述信号预处理子系统对接收的信息进行预处理，并将预处理后的信号传输至工作站。
可选的，所述信号预处理子系统包括信号收集器、过滤加权装置和信号传送器，所述信号收集器用于接收各双向信号传输模块发来的信息，所述过滤加权装置用于将接收到的重复信息过滤并加权处理，所述信号传送器用于对处理后的信息进行传送。
可选的，所述双向信号传感子系统外部包设有防爆壳体。
可选的，所述双向信号传输模块包括过滤加权单元、电源、无线电信号接收器以及无线电信号发射器，所述电源为所述过滤加权单元、无线电信号接收器和无线电信号发射器供电。
可选的，所述温度气体感应节点包括CO传感器、CH4传感器、O2传感器中的至少一个以及温度传感器。
可选的，所述信号预处理子系统通过光缆连接至工作面信号接收终端，通过所述工作面信号接收终端将信息传输至所述工作站。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明提供的基于多模多节点的煤矿井下隐蔽火源探测系统，通过在采空区布置温度气体感应节点，对采空区的温度和气体释放量的变化进行监测，根据监测到的温度以及气体释放量的变化实现对煤矿井下隐蔽火源的探测。而且，本发明提供的火源探测系统包括多个双向信号传感子系统，每个双向信号传感子系统包含多个温度气体感应节点，双向信号传感子系统中的各温度气体感应节点构成了一个网状传输网络，各温度气体感应节点采集到的传感信息通过该网状传输网络传输至双向信号传感子系统的双向信号传输模块，各双向信号传感子系统的双向信号传输模块同样也构成了一个网状传输网络，各双向信号传输模块接收到的数据也通过网状传输网络传输至信号预处理子系统。本发明基于网状传输网络的信息传输方式，在一定程度上保障了每个温度气体感应节点测得的传感数据都能够传输至工作站，进而可以根据各传感数据的比例准确的确定火源的情况。另外，由于双向信号传输模块以及信号预处理子系统均对重复的信息进行了过滤及加权处理，在保障了每个温度气体感应节点测得的传感信息都得到考虑的情况下，降低了需要传输的信息量，减小了通信功耗。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的基于多模多节点的煤矿井下隐蔽火源探测系统结构示意图。
1、温度气体感应节点；2、双向信号传输模块；3、采空区；4、工作面；5、信号预处理子系统；6、双向信号传感子系统；7、光缆；8、工作站；9、工作面信号接收终端。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本发明基于采空区3煤体温度与其氧化气体释放量的变化来实现对井下隐蔽火源的预警。参见图1，本实施例提供了一种基于多模多节点的煤矿井下隐蔽火源探测系统，该系统包括：多个双向信号传感子系统6和信号预处理子系统5；其中，双向信号传感子系统6包括双向信号传输模块2和多个温度气体感应节点1，温度气体感应节点1安置在采空区3适当区域。同一双向信号传感子系统6中：各温度气体感应节点1之间构成第一网状传输网络，各温度气体感应节点1将采集到的传感信息通过第一网状传输网络传输至双向信号传输模块2。各双向信号传感子系统6的双向信号传输模块2之间构成第二网状传输网络，各双向信号传输模块2将接收到的重复信息过滤并加权处理，并将处理后的信息通过第二网状传输网络传输至信号预处理子系统5；信号预处理子系统5对接收的信息进行预处理，并将预处理后的信号传输至工作站。
作为本实施例的一种实施方式，双向信号传感子系统6外部包设有防爆壳体，多个温度气体感应节点1在防爆壳体的保护下正常连续工作，具有抗高压防爆功能，避免出现异常高温下节点探测失灵的情况。
作为本实施例的一种实施方式，双向信号传输模块2包括地址编码器、过滤加权单元、电源、无线电信号接收器、无线电信号发射器，电源为地址编码器、过滤加权单元、无线电信号接收器和无线电信号发射器供电。无线电信号接收器接收来源信号，过滤加权单元对接收到的重复信息进行过滤加权，由地址编码器进行编码，然后由无线电信号发射器将信号传出。整个双向信号传输模块2由球形壳体支撑。
作为本实施例的一种实施方式，信号预处理子系统5包括信号收集器、过滤加权装置和信号传送器，信号收集器用于接收各双向信号传输模块2发来的信息，过滤加权装置用于将接收到的重复信息过滤并加权处理，信号传送器用于对处理后的信息进行传送。
作为本实施例的一种实施方式，信号预处理子系统5通过光缆7连接至工作面信号接收终端9，通过工作面信号接收终端9将信息传输至工作站8。
在本实施例中，气体感应节点分布在采空区3的多个散点位置，且呈无规则排列，各个节点能够感应探测CO、CH4、O2等气体含量以及温度变化，当其中几个节点出现检测到信号时，迅速传输到双向信号传输模块2，双向信号传输模块2接到信号后进行过滤和加权(即对接收到的重复信号进行累积)，具体可以为：将重复的信号进行过滤并且半加权后传至下一双向信号传输模块2。在本实施例中，同一双向信号传感子系统6中的各温度气体感应节点1之间构成了网状传输网络，温度气体感应节点1采集到的传感信息通过该网状传输网络传输至该双向信号传感子系统6的双向信号传输模块2，由于各双向信号传感子系统6的双向信号传输模块2之间也构成了网状传输网络，各双向信号传输模块2也是通过网状传输网络将接收到的传感信息传输至信号预处理子系统5的，这样，通过网状传输网络的信息传输方式，能在一定程度上保障了每个温度气体感应节点1测得的传感数据都能够传输至工作站8，进而，可以根据各传感数据的比例准确的确定火源的情况。另外，由于双向信号传输模块2以及信号预处理子系统5均对重复的信息进行了过滤及加权处理，即重复次数越多的传感信息权重越大，在保障了每个温度气体感应节点测得的传感信息都得到考虑的情况下，降低了需要传输的信息量，减小了通信功耗。
本发明结构新颖独特，可行性高，使用方便，防误判性能好，通过多节点多模块对采空区安置多个测点，使之构成多个模块，遇到采空区温度异常以及气体释放时，系统通过对信号初步加权与过滤，在双向传输的过程中减少了隐蔽火源的误判，使井下灭火系统得到较好提升。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (6)

1.一种基于多模多节点的煤矿井下隐蔽火源探测系统，其特征在于，包括：多个双向信号传感子系统和信号预处理子系统；其中，所述双向信号传感子系统包括双向信号传输模块和多个温度气体感应节点，所述温度气体感应节点布置于采空区；
同一双向信号传感子系统中：各温度气体感应节点之间构成第一网状传输网络，各所述温度气体感应节点将采集到的传感信息通过所述第一网状传输网络传输至双向信号传输模块；
各所述双向信号传感子系统的双向信号传输模块之间构成第二网状传输网络，各双向信号传输模块将接收到的重复信息过滤并加权处理，并将处理后的信息通过所述第二网状传输网络传输至所述信号预处理子系统；
所述信号预处理子系统对接收的信息进行预处理，并将预处理后的信号传输至工作站；
所述温度气体感应节点分布在采空区的多个散点位置，且呈无规则排列，各个节点能够感应探测气体含量以及温度变化，当其中几个节点检测到信号时，迅速将信号传输到双向信号传输模块，双向信号传输模块接到信号后进行过滤和加权，即对接收到的重复信号进行累积，将重复的信号进行过滤并且加权后传至下一双向信号传输模块；由于双向信号传输模块以及信号预处理子系统均对重复的信息进行过滤及加权处理，即重复次数越多的传感信息权重越大，在保障每个温度气体感应节点测得的传感信息都得到考虑的情况下，降低需要传输的信息量，减小通信功耗。
2.根据权利要求1所述的基于多模多节点的煤矿井下隐蔽火源探测系统，其特征在于，所述信号预处理子系统包括信号收集器、过滤加权装置和信号传送器，所述信号收集器用于接收各双向信号传输模块发来的信息，所述过滤加权装置用于将接收到的重复信息过滤并加权处理，所述信号传送器用于对处理后的信息进行传送。
3.根据权利要求1所述的基于多模多节点的煤矿井下隐蔽火源探测系统，其特征在于，所述双向信号传感子系统外部包设有防爆壳体。
4.根据权利要求3所述的基于多模多节点的煤矿井下隐蔽火源探测系统，其特征在于，所述双向信号传输模块包括过滤加权单元、电源、无线电信号接收器以及无线电信号发射器，所述电源为所述过滤加权单元、无线电信号接收器和无线电信号发射器供电。
5.根据权利要求1所述的基于多模多节点的煤矿井下隐蔽火源探测系统，其特征在于，所述温度气体感应节点包括CO传感器、CH4传感器、O2传感器中的至少一个以及温度传感器。
6.根据权利要求1所述的基于多模多节点的煤矿井下隐蔽火源探测系统，其特征在于，所述信号预处理子系统通过光缆连接至工作面信号接收终端，通过所述工作面信号接收终端将信息传输至所述工作站。
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