[发明专利]一种煤田火区参数动态监测的无线传感器装置及方法

权利要求书

1.一种煤田火区参数动态监测的无线传感器装置，其特征在于：无线传感器装置由均匀分布在煤田中的参数节点(1)和监控终端的信号接收站(2)构成；所述的参数节点(1)具有参数采集、信息预处理、信号传输的功能；

其中：所述的参数节点(1)由各类传感器、A/D转换器(6)、单片机I(7)、红外热成像监控系统(5)和无线收发模块(8)构成；传感器与A/D转换器连接，传感器信号进行线性放大后经A/D转换器，将转换后的数字信号与单片机I的输入端口连接，单片机I的输出端口与收发模块连接；

所述的信号接收站(2)由无线收发模块(8)、单片机II(9)和主机服务器(10)构成；无线收发模块(8)、接收单片机II(9)和主机服务器(10)顺序连接。

2.根据权利要求1所述的一种煤田火区参数动态监测的无线传感器装置，其特征在于：所述的传感器为CO浓度传感器。

3.根据权利要求1所述的一种煤田火区参数动态监测的无线传感器装置，其特征在于：所述的传感器为CO₂浓度传感。

4.根据权利要求1所述的一种煤田火区参数动态监测的无线传感器装置，其特征在于：所述的红外热成像监测系统(5)的红外热像仪采用FO3远距离双视自动巡航红外热像仪。

5.一种使用权利要求1所述煤田火区参数动态监测的无线传感器装置的监测方法，其特征在于：

a、先对煤田范围、大小进行分析，按照1000m×1000m标准均匀划分煤田区域；每个小煤田区域地理中心处设置为一个参数节点(1)，在每个参数节点处配置一组CO、CO₂传感器和一套红外热成像监测系统(5)；多个参数节点组合构成参数采集、无线传输系统；每个节点处都相应的配置有太阳能电池(12)用于给整个参数采集、无线传输系统供电；

b、煤田火区参数无线监测系统中CO和CO₂作为辅助监测参数只要求能完成煤田区域中心点监测，因而在设置过程中，将CO、CO₂传感器预埋在每个煤田区域地理中心位置处，各传感器间间距为2m，并配置冗余；

c、煤田火区参数无线监控系统中要求单个煤田区域内温度能达到全面覆盖监测；综合考虑FO3红外热像仪(14)垂直摆动角度可达到-45°～+45°以及红外热像仪设置的高度能使其不受绝大部分障碍物影响；因而在设置过程中，用不锈钢拼接的中空柱子将红外热像仪设置在15m高处；

d、由于大煤田区域煤自燃极易发生，因而在设置过程中，煤田区域内参数节点各个设备预先设置为连续工作状态；CO和CO₂传感器将采集的数据实时传输给单片机I(7)，单片机将数据加上地址信号通过收发模块(8)将信号通过接力的方式传送给信号接收站(2)；

e、每个红外热像仪设置在高处，设置为由上至下对一个半径1000m大范围圆形区域进行温度监测；

f、接收站(2)对接收到的信号进行地址判断、数据处理，将接收的信号存入数据库并在服务器可视化界面上显示，服务器操作软件对煤田火区采集参数进行分析处理，有效地对煤田煤炭自燃趋势进行跟踪预报、预警、回查；

g、正常工作状态下各个参数节点(1)一直处于接收和发送双工状态，通过信息路由和接力的方式组合无线传感器网络，从而实现信号远距离传送，实现煤田火区参数的连续无线监测。

6.根据权利要求5所述的一种使用煤田火区参数动态监测的无线传感器方法，其特征在于：温度监测通过以下步骤实现：

①预先在红外热成像监测系统(5)的主机中将圆形区域划分为40个分域并给每个分域定义相应的坐标信息；

②红外热像仪(15)将扫描覆盖区域监测的红外热像图传输给红外热成像监测系统(5)的主机进行处理，通过代码编写设置主机能自动判别并选定每个分域的最高温度值；主机将带有坐标信息的每个分域相对应的最高温度值转化为数字信号再传输给单片机I(7)；

③单片机I(7)将数据简单处理并加上参数节点相对应的地址信息通过各参数节点(1)信息路由和接力的方式，最终将监测信号传送给监测终端的接收站(2)。