CN116183054A - 煤温异常核心区域的定位方法及应用在筒仓的定位系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了煤温异常核心区域的定位方法及应用在筒仓的定位系统，基于测温光纤的布置，先根据煤仓温度变化规律创建模型，再基于该模型检测异常温度；对不同时刻，不同位置获得的异常温度数据，基于算法得到在煤堆中温度异常核心区域；最后以该核心区域为中心的一定范围内认定为温度异常监控区域。本发明基于测温光纤的不同布置模型和算法，实现了对煤仓内高温异常点的空间定位，以及在对高温异常点进行干预后，通过高温异常点监控的前后对比，评价干预后的结果。

Description

煤温异常核心区域的定位方法及应用在筒仓的定位系统

技术领域

本发明涉及煤堆储存领域，具体涉及一种煤温异常核心区域的定位方法及应用在筒仓的定位系统。

背景技术

在煤炭产业中，煤炭从井下开采、运输及存储过程中都存在自燃的隐患，尤其煤炭在堆积储存过程中长期面临煤自燃的威胁。堆放的煤炭由于粉碎后与空气有更大的接触面积，因此在煤堆的内部特别容易因为缓慢氧化导致发热，伴随着发热的过程，还会释放一氧化碳、乙烯等气体，最后导致自燃。

目前预防煤堆自燃有很多种方法，比如，利用红外感应、喷洒泡沫隔绝氧气、使用惰性气体防自燃等等。但是，对于煤堆中氧化高温核心区域的定位几乎很难做到。

煤炭存储经历了从露天堆放至封闭的筒形煤仓的发展历程，然而，目前筒仓储煤也存在着很大的安全隐患。具体表现是：筒形煤仓的取煤、储煤，煤仓中在储煤仓底部的排料口上方的煤炭容易得到及时排出，对于靠近筒仓内壁的位置容易因为煤的堆积造成死角，此处积煤的留置时间比其他地方更久，如果煤炭的湿度较大，煤炭经常会自动粘附在煤仓内壁，更容易导致发热、自燃。

如果粘附的位置处在煤仓的中下部或者煤仓出料斗上，伴随着每一次取煤时进入的空气，会让煤仓内壁处更容易发生自燃。

因此对筒形煤仓中温度异常核心区域的定位也很困难。

《含内热源的储煤筒仓温度分布实验研究与数值模拟》(刘哲，华北电力大学硕士论文，2019.3)一文公开了基于搭建的小型模拟煤仓、在煤仓壁插入的温度传感器构建出煤仓内部温度场的方案，其在的结论中指出：(1)煤炭产生高温时，不仅有热辐射，还有热对流，但是因为煤体导热系数较小、导热性较差氧化产生的热量积聚不易散失。(2)煤仓壁不仅受到煤炭热源的影响，还会受到环境的影响。为了获得煤仓中温度异常区域，其采用模拟建立温度场的方式还原煤仓内温度热源的位置。

但这种方式存在以下缺点：1、数量没有足够多的测温传感器很难获得比较精准的数据，导致预测不准；2、在煤仓布置过多的安装孔让空气容易进去封闭煤仓；3、对于频繁使用的煤仓，尤其是年久的煤仓，在煤仓上部、中部、下部和漏斗处的煤体间隙也不相同，这也使得热源的传递各不相同。上述的实际客观问题都会给实验和模拟带来不同的实验结果。

因此，在煤堆和筒形煤仓中，对煤因为氧化带来的高温异常区域的定位非常具有实用价值。

发明内容

为了解决1.对煤堆中煤炭因为氧化产生高温区域的定位；2.筒形煤仓中煤炭温度异常点区域的定位；3.对筒形煤仓防火措施的有效性进行评价的问题，本发明提供一种煤温异常核心区域的定位方法及应用在筒仓的系统。

为了实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一方面，本发明提供一种煤温异常核心区域的定位方法，包括以下步骤：

S1.用光纤测温系统的光纤构成光纤空间结构与煤堆接触，控制所述光纤空间结构中相邻两根光纤距离不超过L，L的距离小于3米；

S2.在数据处理器中模拟出煤炭的煤堆空间模型；

S3.将步骤S1中所述光纤空间结构与步骤S2中的所述煤堆空间模型形成空间对应；所述光纤空间结构获取所述煤堆中温度的常态数据并传递至存储器，所述常态数据经过所述数据处理器形成常态数据趋势模型；

S4.若所述光纤空间结构首次获取到相对所述常态数据趋势模型异常的温度数据，则对异常的温度数据标记为首次异点；对获取所述首次异点的时刻标记为T1,对获取所述首次异点的位置记为A点；

S5.若所述光纤空间结构接收到相对所述常态数据趋势模型温度异常的数据持续增多；则在时刻T2，同时选择刚突破所述常态数据趋势模型的两个数据，将两个数据标记为扩散异点；其中一个标记为第一扩散异点，所述第一扩散异点位置标记为B1点；另一个标记为第二扩散异点，所述第二扩散异点位置标记为B2点；

S6.在步骤S5的基础上，在时刻T2时，若同时存在第三个刚突破所述常态数据趋势模型的数据，则标记为第三扩散异点，所述第三扩散异点位置标记为B3点；由B1点、B2点和B3点中的任意两点，模拟出两个中垂面，通过中垂面相交，进而获得通过经过异常温度核心区域的直线M；

S7.在步骤S5的基础上，若在时刻T3同时存在两个刚突破所述常态数据趋势模型的两个数据，将两个数据标记为扩散次异点，其中一个标记为第一扩散次异点，所述第一扩散次异点位置标记为C1点；另一个标记为第二扩散次异点，所述第二扩散次异点位置标记为C2点；由B1和B2模拟出的中垂面与C1和C2模拟出的中垂面相交，进而获得通过经过异常温度核心区域的直线N；

S8.在步骤S6或步骤S7的基础上，获取通过所述A点与直线M或直线N的垂足，在所述煤堆空间模型中将所述垂足设定为异常温度的核心区域，以所述核心区域周围L/2为半径的空间作为重点预防区域。

优选的，步骤S1中所述L的范围是0.3-3米。更优选的，L是2米。

进一步地，步骤S2中模拟所述煤堆空间的模拟参考储存煤炭筒形煤仓的参数。布置所述光纤空间结构的方式包括：将若干根测温光纤以彼此不超过2米的距离，在所述筒形煤仓内上下布置；所有测温光纤构成的光纤空间结构与所述筒形煤仓内部空间相互对应。

另一方面，本发明还提供基于煤温异常核心区域的定位方法应用在筒仓的定位系统，包括筒形煤仓、光纤测温系统和包括处理器和存储器的信息处理系统，信息处理系统对所述光纤测温系统采集的数据处理并运算；光纤测温系统的测温光纤在筒形煤仓内形成上下贯穿的测温空间结构，所述测温空间结构与筒形煤仓内壁轮廓相一致并依附所述筒形煤仓固定；所述测温空间结构中的测温光纤相邻距离不超过3米。

进一步地，所述测温空间结构由多组环形测温光纤在上下方向间隔布置，所述测温光纤相邻间隔距离不超过3米；最上方环形测温光纤布置在筒形煤仓的内壁，最下方环形测温光纤布置在出料漏斗的漏斗壁。

更进一步地，所述测温空间结构由测温光纤在上下方向以螺旋形布置，所述测温光纤相邻螺距不超过3米。优选的，所述测温光纤相邻间隔距离为2米。

更进一步地，布置在漏斗壁的环形测温光纤间距小于布置在筒形煤仓上部煤仓壁的环形测温光纤间距。

进一步地，所述筒形煤仓为椭圆形结构，所述螺旋方式是椭圆形螺旋。

进一步地，所述筒形煤仓为圆形结构，所述螺旋方式是圆形螺旋。

更进一步地，所述测温光纤的上端设在筒形煤仓的内顶壁，所述测温光纤的下端设在所述筒形煤仓的出料斗内壁。

进一步地，所述测温光纤为若干根，所有的所述测温光纤形成的螺旋在上下方向间断的分布在所述筒形煤仓内壁上。

进一步地，所述测温光纤的数量为一根。

更进一步地，所述测温光纤上端和下端形成的空间中，存在着不少于两根以相同螺旋方式布置的测温光纤，所述空间中所有的测温光纤将所述空间的筒形煤仓内壁等分成若干个面积相同的区域。

其中，所述测温光纤内嵌在所述筒形煤仓内壁或通过连接装置与所述筒形煤仓内壁固定。

其中，所述筒形煤仓下部出料漏斗处的螺旋螺距小于其他安装位置的螺旋螺距。

其中，所述螺旋的螺距在纵向上成相同的周期性规律，每个周期内测温光纤的螺距不同。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明基于光纤测温系统定位煤堆温度异常核心区域的方法：先用测温光纤采集实际的温度数据，根据该数据的变化规律创建温度规律模型，然后利用该模型检测和评价实时温度数据信息，最后基于异常温度对测温光纤的信息反馈，实现对煤堆中异常温度核心区域的定位。

该方法对预防煤堆，尤其是针对储煤仓中的煤体的自燃，有很强的预警作用和定位作用。同时，基于这种方法，又提出了一种应用该方法在筒仓中的定位系统，该系统的光纤布置有环形布置和螺旋布置，对于螺旋布置，利用螺旋自带螺旋角的特点，使得不仅能检测到煤仓横向周向的温度，还能检测到煤仓上下方向的温度，相比环形布置的方式可以让测温范围更广，维度更深；螺旋布置的测温光纤，不仅可以对温度实现监控，还实现对煤仓内高温异常点的空间定位，在对高温异常点进行干预后，通过高温异常点监控的前后对比，还能评价干预后的结果。

附图说明

图1本发明定位温度异常核心区域的一种实施方法；

图2本发明定位温度异常核心区域的另一种实施方法；

图3为图1实施例中定位的原理图；

图4为图2实施例中定位的原理图；

图5筒形煤仓布置环形光纤的示意图；

图6定位系统工作原理示意图；

图7为单根测温光纤的螺旋布置示意图本发明的工作原理示意图；

图8为两根测温光纤将筒形煤仓内壁划分的两块区域示意图；

图9为光纤测温间断布置示意图；

图10为两组周期性螺旋布置示意图。

图中，1异常点、2测温光纤、3相邻光纤、4煤仓内壁、5漏斗壁、A首次异点、B1第一扩散异点、B2第二扩散异点、B3第三扩散异点、C1第一扩散次异点、C2第一扩散次异点、E第三测点。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

煤温异常核心区域的定位方法，包括以下步骤：S1.用光纤测温系统的光纤构成光纤空间结构与煤堆接触，控制所述光纤空间结构中相邻两根光纤距离不超过L，L的距离是3米。考虑煤炭的热传递效率很差，L的范围是0.3-3米，结合经济和实用性距离最好是2米；考虑煤炭煤堆有取、存的现实需求，该光纤空间结构应以最大煤堆的存储量为标准，这样随着每一次取煤和存煤，都会有光纤空间结构中的局部裸露或被覆盖。

S2.在数据处理器中模拟出煤炭的煤堆空间模型。对于有规律性形状的煤堆，可建立固定的煤堆空间模型，比如筒形煤仓等，如果是筒形煤仓，则煤堆空间的模拟参考储存煤炭筒形煤仓的参数。如果煤堆在存储时，没有固定形状，煤炭在倾倒时，多以自然掉落的集聚方式形成，比如圆形煤场中煤炭以掉落的方式形成堆积在挡煤墙的煤堆。对于此类煤堆，可以考虑设立布置摄像头的方式，对煤堆的外部轮廓通过摄像头取相的方式，直接建立煤堆的空间模型。

S3.将步骤S1中所述光纤空间结构与步骤S2中煤堆空间模型形成空间对应；光纤空间结构获取煤堆中温度的常态数据并传递至存储器，常态数据经过数据处理器形成常态数据趋势模型；煤堆空间的位置在光纤空间结构都需要一一对应，用于利用光纤空间结构的温度反应煤堆空间的温度。在煤堆刚形成初期或没有发生氧化高温时，通过测温光纤检测煤堆内的温度变化，采集煤体内温度变化的常态数据，将常态数据通过数据处理器模拟出规律，再将这种规律形成模型。利用这种模型监控和作为判断未来温度出现异常的标准。由于煤炭在积压时，各处煤体的含氧量、颗粒度、紧密程度都不相同，因此将测温光纤检测到的实际数据变化规律作为模型，在微观上具有自适应性，其形成的规律性模型更适合煤体微观温度变化规律。

S4.若光纤空间结构首次获取到相对所述常态数据趋势模型异常的温度数据，则对异常的温度数据标记为首次异点，如图1所示；对获取所述首次异点的时刻标记为T1，对获取所述首次异点的位置记为A点；在异常点1产生高温后，在T1时间时测温光纤首先检测到温度超过该处的模型温度。

S5.若所述光纤空间结构接收到相对所述常态数据趋势模型温度异常的数据持续增多；则在时刻T2，选择同时突破所述常态数据趋势模型的两个数据，对两个所述数据标记为扩散异点；对其中一个标记为第一扩散异点，对第一扩散异点位置标记为B1点；对另一个标记为第二扩散异点，对第二扩散异点位置标记为B2点。

S6.在步骤S5的基础上的一种计算方式：在时刻T2时，若同时存在第三个刚突破所述常态数据趋势模型的数据，则标记为第三扩散异点。如图1、图2和图3所示，对所述第三扩散异点位置标记为B3点；由B1点、B2点和B3点中的任意两点，模拟出两个中垂面，通过中垂面相交，获得通过经过异常温度核心区域的直线M；异常点1就在该直线M上。

S7.如图1、图2和图4所示，在步骤S5的基础上另一种计算方式：若在时刻T3相邻光纤3上同时存在两个刚突破所述常态数据趋势模型的两个数据，对两个所述数据标记为扩散次异点，其中一个标记为第一扩散次异点，对第一扩散次异点位置标记为C1点；对另一个标记为第二扩散次异点，对第二扩散次异点位置标记为C2点。由B1和B2模拟出的中垂面与C1和C2模拟出的中垂面相交，进而获得通过经过异常温度核心区域的直线N；异常点1就在该直线N上。

S8.在步骤S6或步骤S7的基础上，分别对应两种不同的情况，获取通过A点与直线M或直线N的垂足，在煤堆空间模型中将垂足设定为异常温度的核心区域，以该核心区域周围L/2为半径的空间作为重点预防区域。对于确定的重点预防区域位置，还可以通过处理器在显示器上显示，方便人员查阅。

当煤堆存储在筒形煤仓时，其实施步骤中布置光纤空间结构的方式还可以是：将若干根测温光纤以彼此不超过2米的距离，在筒形煤仓内上下布置；所有测温光纤构成的光纤空间结构与筒形煤仓内部空间相互对应。测温光纤可以是悬吊在筒形煤仓顶部，下垂的测温光纤底端可固定在煤仓的底部或自由下垂。伴随着煤仓的取煤和存煤，测温光纤的都会有部分裸露或掩埋。煤仓顶部也可增加成像装置，用于辅助形成煤仓的三维空间模型。

通过图1、图2、图3和图4的方法，可以在煤体氧化产生异常温度阶段即可快速定位到高温的核心区域，对预防自燃有很好的指导性。

本发明基于煤温异常核心区域的定位方法应用在筒仓的定位系统，包括筒形煤仓、光纤测温系统和包括处理器和存储器的信息处理系统，信息处理系统对光纤测温系统采集的数据处理并运算，光纤测温系统的测温光纤在筒形煤仓内形成上下贯穿的测温空间结构，所述测温空间结构与所述筒形煤仓内壁轮廓一致并依附所述筒形煤仓固定；所述测温空间结构中的测温光纤相邻距离不超过3米，最好是2米。光纤测温系统包括：接收光纤信号并将光纤信号做出处理的光纤系统，通过测温光纤2反馈的信号，确定测温光纤2某处的温度信号变化，具体而言，光纤测温系统可以是与测温光纤2匹配的光纤主机。信息处理系统将光纤测温系统的数据采集，作数据运算处理后再对超过预定设置值提供预警。具体来说，信息处理系统包括数据存储模块、数据处理模块和图像显示模块，光纤主机将光纤的检测结果通过通讯模块上传到计算机的数据存储模块中，数据处理在计算机的数据处理模块中处理和运算，基于运算结果，再将结果以三维模型的方式在显示模块反馈至用户，也可以基于运算的模型结合实际测量的数据提供相应的预警。预警的内容可以是对温度超过趋势线的报警，也可以是确定温度异常核心区域的报警。

实施例1：

如图5所示，测温空间结构由多组环形测温光纤在上下方向间隔布置，测温光纤相邻间隔距离不超过3米，最好是2米；最上方环形测温光纤布置在筒形煤仓的内壁，最下方环形测温光纤布置在出料漏斗的漏斗壁。所有环形的测温光纤构成了上下贯穿的结构，便于煤炭的储存，且整体测温光纤还靠近或贴着筒形煤仓的煤仓内壁。

测温空间结构由多组环形测温光纤在上下方向间隔布置，所述测温光纤相邻间隔距离不超过3米；最上方环形测温光纤布置在筒形煤仓的内壁，最下方环形测温光纤布置在出料漏斗的漏斗壁。

实施例2：

本实施例与实施例1的区别是：所述测温空间结构由测温光纤在上下方向以螺旋形布置，所述测温光纤相邻螺距不超过3米，综合测量更准确和成本，螺距可以是2米。布置在漏斗壁的环形测温光纤间距小于布置在筒形煤仓上部煤仓壁的环形测温光纤间距。

在筒形煤仓内，光纤测温系统的测温光纤形成整体是上下螺旋形的结构。该上下螺旋的分布方式是相对筒形煤仓上下空间而言的，该螺旋形的结构以螺旋的方式分布筒形煤仓内壁4附近，该测温光纤2相对煤仓内壁4可以保持一定的距离以深入储煤的深处，也可以紧贴着煤仓内壁4，不管哪种方式，测温光纤2最后都将直接或间接的依附在筒形煤仓固定。如果是直接连接，可以将测温光纤内嵌在煤仓内壁4，如果是间接连接，可以通过连接装置与煤仓内壁4固定。连接装置可以铆钉和支架配合的方式，以及其他能将光纤固定到煤仓内壁4的方式。

如果筒形煤仓为圆形结构，则测温光纤2依附于煤仓内壁，其螺旋方式是圆形螺旋。如果筒形煤仓为椭圆形结构，则测温光纤2依附于煤仓内壁，其螺旋方式是椭圆形螺旋。测温光纤被安装到筒形煤仓内壁4上时，测温光纤的弯曲程度是跟随所述筒形煤仓内壁4轮廓弯曲，且弯曲后的结构整体成螺旋状。

工作原理：

本发明虽然是基于测温光纤2来测量筒形煤仓的温度，用于随时监控筒形煤仓或封闭煤仓中煤炭的温度，但更多是用于对煤仓中对可能发生自燃的异常温度核心区域的定位。因此，本发明的主要发明点不仅仅是用于监控温度，更主要是通过异常温度变化点和螺旋分布的测温光纤2实现反演异常点1的在筒形煤仓的空间位置，对异常温度核心区域所在筒形煤仓的空间位置区域，进行大致定位和预估。本发明的另一重点的发明点是：对异常温度区域阻燃结果的效果评价。

定位的实现方式：

对异常温度核心区域的定位。如图7至图9所示，若煤仓内在T1时间时，异常点1产生了高温，最先在首次异点A感应到温度变化；随着高温的辐射，在T2时间时，同时第一扩散异点B1和第二扩散异点B2开始接收到温度的变化；在T3时间时，同时在第一扩散次异点C1和第二扩散次异点C2开始接收到温度的变化。如图4和图6所示，在计算机中，根据煤仓的曲率等参数，结合第一扩散异点B1和第二扩散异点B2模拟出两点的第一中垂面，再根据第一扩散次异点C1和第二扩散次异点C2再次模拟出第二中垂面；模拟出第一中垂面和第二中垂面的相交直线N；由最先检测到首次异点A和直线N，计算机定位到过首次异点A在直线N的垂足点，即为高温点的核心位置。在这个过程中，螺旋布置的测温光纤2不仅可以根据温度变化的趋势，检测异常温度，也会计算出异常温度变化的长度，通过温度变化时光纤的长度和螺旋的参数，计算出监测点在煤仓的位置，通过确定该监测点用于计算出高温的核心位置。确认高温监测点的方法也可以是：筒形煤仓建设时，将测温光纤2对应的长度与煤仓对应的位置与进行一一对应，构建出筒形煤仓的三维模型。这样当测温光纤2检测到高温时，即可直接确定筒形煤仓的具体位置，也方便计算机的运算和输出显示。

在上述情况下，T2时间如果同时测到3个点，分别是第一扩散异点B1、第二扩散异点B2和第三扩散异点B3。则如图3和图6所示，得到中垂面相交的直线M，在根据上述的方法，确定了垂足位置即为高温点的核心位置。对应的，在垂足为中心，L/2为半径的空间中，都是需要预防的区域。如果螺距为2米，则需要预防的区域是半径为1米的球形空间。

光纤测温的螺旋布置相对于目前常见的环形布置主要的好处是：螺旋本身不仅有环状结构可以检测煤仓的温度变化，同时基于螺旋的旋角，在煤仓内壁4的上下方向也可以检测温度。因为筒仓内储煤时，筒仓内不同高度的煤仓温度也有不同，比如煤仓上部的温度比煤仓底部普遍略低。而螺旋布置的测温光纤2由于螺旋倾角，可以更立体的检测温度趋势变化，相比多个圆环结构的布置，螺旋形布置的测温光纤2具有整体连贯性好的特点，将光纤主机传递的信号以更平缓趋势线显示，便于发现高温异常点1。对于温度异常点1而言，其核心的温度在煤仓中以类似空间球形的形式辐射和扩散，螺旋形布置的测温光纤2因为存在螺旋倾角，具有了在上下、水平方向的同时检测的能力。

如果需要对实施防火措施后的质量评价，尤其是在煤仓底部的排料漏斗处。假如煤仓底部排料漏斗壁5发生高温集聚时，一般可以通过快速、大量排出煤炭的方式来防自燃或者注入惰化气体的方式防火。如果在漏斗壁5以螺旋结构布置的测温光纤2感受到温度异常点1后，并且也确定了该温度异常核心有利于通过大量排煤的方式实现防自燃。在排煤之前，通过处理器将温度核心的异常变化点在计算机上显示出来，最好可以在计算机中以三维模型的形式将煤仓和温度异常点1标注出；在排煤后，再次通过螺旋结构的测温光纤2检测是否还存在温度异常点1。通过前后对比和检测，对通过排煤方式防自燃的效果进行评价。如果是充入惰化气体的方式，可以通过充入前后，温度的变化趋势和是否监测到新的高温点，来反演出注入的惰化气体是否起到防火的作用。

实施例3：

在实施例2的基础上，如图7所示，本发明中测温光纤2的具体布置可以是：测温光纤的上端设在筒形煤仓的内顶壁，所述测温光纤的下端设在所述筒形煤仓的排料漏斗壁5。测温光纤的数量为一根。

实施例4：

在实施方式2的基础上，与实施方式3不同的在于，实现本实施方式的测温光纤2可以是多根，比如2根、3根或4根等。在筒形煤仓中，每根所述测温光纤上端和下端形成的空间中，还存在多根相同螺旋方式的测温光纤2，该空间中所有的测温光纤2将所述空间的煤壁等分成若干个面积相同的区域。如图8所示，以2根为例，两根测温光纤2将筒仓内壁2划分成两块面积相同的区域。

多根测温光纤的作用是：1、增加光纤的布置密度，提高测量的准确性；2.较多数量的光纤测温可以提高整个系统运行的冗余性，增强测温系统运行的稳定性；3.多根测温光纤2将煤仓内壁4划分出相同的区域，便于测量煤仓整体的温度变化。

实施例5：

在实施方式2的基础上，为了检测煤仓重点区域的温度变化，可以采用测温光纤为若干根，所有的测温光纤2形成的螺旋在上下方向间断的分布在所述筒形煤仓内壁4上。如图9所示，以采用的测温光纤2两根为一组为例，每组互相配合交错，每组之间间断隔开的布置方式。

实施例6：

在实施方式2的基础上，在上述实施方式中，考虑到煤仓出料口处容易产生高温和自燃，在筒形煤仓下部出料漏斗处的螺旋螺距小于其他安装位置的螺旋螺距。以此增大检测的准确性。

实施例7：

在实施方式2的基础上，上述实施例中螺旋的方式大多是螺距相同的方式，也可以是图10所示的形式布置：所述螺旋的螺距在纵向上成相同的周期性规律，每个周期内测温光纤2的螺距不同，整体呈现出不同的稀疏密度。

以上基于实施方式、变形例对本发明进行了说明，但上述方面的实施方式是为了便于理解本发明的示例，并不用以限制本发明。凡在本发明的精神和原则以及权利要求请求范围之内所作的变形、改进以及等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。另外，其技术特征如果在本说明书中没有被描述为不可或缺，则可以进行适当删除。

Claims (19)

1.煤温异常核心区域的定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.用光纤测温系统的光纤构成光纤空间结构与煤堆接触，控制所述光纤空间结构中相邻两根光纤距离L不超过3米；

S2.在数据处理器中模拟出煤炭的煤堆空间模型；

S3.将步骤S1中所述光纤空间结构与步骤S2中的所述煤堆空间模型形成空间对应；所述光纤空间结构获取所述煤堆中温度的常态数据并传递至存储器，所述常态数据经过所述数据处理器运算处理后，形成常态数据趋势模型；

S4.若所述光纤空间结构首次获取到相对所述常态数据趋势模型异常的温度数据，则对异常的温度数据标记为首次异点；对获取所述首次异点的时刻标记为T1，对获取所述首次异点的位置记为A点；

S5.若所述光纤空间结构接收到相对所述常态数据趋势模型温度异常的数据持续增多；则在时刻T2，同时选择刚突破所述常态数据趋势模型的两个数据，将两个数据标记为扩散异点；其中一个标记为第一扩散异点，对所述第一扩散异点位置标记为B1点；另一个标记为第二扩散异点，对所述第二扩散异点位置标记为B2点；

S6.在步骤S5的基础上，在时刻T2时，若同时存在第三个刚突破所述常态数据趋势模型的数据，则标记为第三扩散异点，所述第三扩散异点位置标记为B3点；由B1点、B2点和B3点中的任意两点，模拟出两个中垂面，通过中垂面相交，进而获得通过经过异常温度核心区域的直线M；

S7.在步骤S5的基础上，若在时刻T3同时存在两个刚突破所述常态数据趋势模型的两个数据，将两个数据标记为扩散次异点，其中一个标记为第一扩散次异点，所述第一扩散次异点位置标记为C1点；另一个标记为第二扩散次异点，所述第二扩散次异点位置标记为C2点；由B1和B2模拟出的中垂面与C1和C2模拟出的中垂面相交，进而获得通过经过异常温度核心区域的直线N；

S8.在步骤S6或步骤S7的基础上，获取通过所述A点与直线M或直线N的垂足，在所述煤堆空间模型中将所述垂足设定为异常温度的核心区域，以所述核心区域周围L/2为半径的空间作为重点预防区域。

2.根据权利要求1所述的煤温异常核心区域的定位方法，其特征在于：步骤S1中所述L的范围是0.3-3米。

3.根据权利要求2所述的煤温异常核心区域的定位方法，其特征在于：所述L是2米。

4.根据权利要求3所述的煤温异常核心区域的定位方法，其特征在于：步骤S2中模拟所述煤堆空间的模拟参考储存煤炭筒形煤仓的参数。

5.根据权利要求4所述的煤温异常核心区域的定位方法，其特征在于：布置所述光纤空间结构的方式包括：将若干根测温光纤以彼此不超过2米的距离，在所述筒形煤仓内上下布置；所有测温光纤构成的光纤空间结构与所述筒形煤仓内部空间相互对应。

6.基于权利要求1所述定位方法应用在筒仓的定位系统，其特征在于，包括筒形煤仓、光纤测温系统和包括处理器和存储器的信息处理系统，信息处理系统对所述光纤测温系统采集的数据处理并运算；光纤测温系统的测温光纤在筒形煤仓内形成上下贯穿的测温空间结构，所述测温空间结构与筒形煤仓内壁轮廓相一致并依附所述筒形煤仓固定；所述测温空间结构中的测温光纤相邻距离不超过3米。

7.根据权利要求6所述应用在筒仓的定位系统，其特征在于：所述测温空间结构由多组环形测温光纤在上下方向间隔布置，所述测温光纤相邻间隔距离不超过3米；最上方环形测温光纤布置在筒形煤仓的内壁，最下方环形测温光纤布置在出料漏斗的漏斗壁。

8.根据权利要求6所述应用在筒仓的定位系统，其特征在于：所述测温空间结构由测温光纤在上下方向以螺旋形布置，所述测温光纤相邻螺距不超过3米。

9.根据权利要求7所述应用在筒仓的定位系统，其特征在于：布置在漏斗壁的环形测温光纤间距小于布置在筒形煤仓上部煤仓壁的环形测温光纤间距。

10.根据权利要求7所述应用在筒仓的定位系统，其特征在于：所述测温光纤相邻间隔距离为2米。

11.根据权利要求6所述应用在筒仓的系统，其特征在于：所述筒形煤仓为椭圆形结构，所述螺旋方式是椭圆形螺旋。

12.根据权利要求6所述应用在筒仓的定位系统，其特征在于：所述筒形煤仓为圆形结构，所述螺旋方式是圆形螺旋。

13.根据权利要求12所述应用在筒仓的定位系统，其特征在于：所述测温光纤的上端设在筒形煤仓的内顶壁，所述测温光纤的下端设在所述筒形煤仓的出料斗内壁。

14.根据权利要求12所述应用在筒仓的定位系统，其特征在于：所述测温光纤为若干根，所有的所述测温光纤形成的螺旋在上下方向间断的分布在所述筒形煤仓内壁上。

15.根据权利要求14所述应用在筒仓的定位系统，其特征在于：所述测温光纤的数量为一根。

16.根据权利要求13或14所述应用在筒仓的定位系统，其特征在于：所述测温光纤上端和下端形成的空间中，存在着不少于两根以相同螺旋方式布置的测温光纤，所述空间中所有的测温光纤将所述空间的筒形煤仓内壁等分成若干个面积相同的区域。

17.根据权利要求6所述应用在筒仓的定位系统，其特征在于：所述测温光纤内嵌在所述筒形煤仓内壁或通过连接装置与所述筒形煤仓内壁固定。

18.根据权利要求6所述应用在筒仓的定位系统，其特征在于：所述筒形煤仓下部出料漏斗处的螺旋螺距小于其他安装位置的螺旋螺距。

19.根据权利要求6、11或12所述应用在筒仓的定位系统，其特征在于：所述螺旋的螺距在纵向上成相同的周期性规律，每个周期内测温光纤的螺距不同。

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