[发明专利]采空区煤自燃温度场实时可视化监测装置、系统及方法

权利要求书

1.一种采空区煤自燃温度场实时可视化监测装置，其特征在于：包括可沿采空区轨道移动的电动小车，所述电动小车上固定有球式红外传感器探头，所述球式红外传感器探头与红外热成像分析装置通过信号传输线连接，电动小车一端固定有可对球式红外传感器探头清洗的清洁装置，所述清洁装置包括水箱、水泵及清洗喷头，所述清洗喷头通过水泵与水箱连通。

2.一种采空区煤自燃温度场实时可视化监测系统，采用如权利要求1所述的监测装置，其特征在于：包括依次连接的光学系统、光电探测器、信号放大器、信号处理器及显示输出仪，所述光学系统汇聚视场内的目标红外辐射能量，所述光电探测器将红外能量聚焦并转变为相应的电信号，所述信号放大器将信号放大，所述信号处理器按照仪器内疗的算法和目标发射率校正后转变为被测目标的温度值，所述显示输出仪将被测目标图像及温度值显示。

3.根据权利要求2所述的采空区煤自燃温度场实时可视化监测系统，其特征在于：所述信号处理器包括主板、存储器及地面监控，所述主板与存储器连接，主板与信号放大器连接，主板通过井下以太环网与地面监控连接，信号放大器传输的数据写入存储器，主板读取存储在存储器中的数据进行采空区高温火源点识别算法处理与视频压缩编码后回写入存储器，读取编码后的数据由发送到网络井下以太环网，地面监控即可接收到传送的视频流。

4.一种采空区煤自燃温度场实时可视化监测方法，采用如权利要求2或3所述的监测系统，其特征在于，包括如下步骤：

一、初始化粒子群各参数：包括粒子群规模包含粒子个数N，解空间的维数D，目标函数J(v)，计算粒子所处位置的适应度大小，粒子飞行速度范围[Vmin，Vmax]，粒子搜索空间[Pmin，Pmax]，在速度与位置的限定范围内随机的对N个粒子赋予初始值Vi和Xi，i＝1，2，…，N，设定学习因子c₁和c₂的值，r₁和r₂在(0，1)范围内赋值，温度传感器测点个数n，和每个测点的实际温度值u₁，u₂，...，u_n；

二、粒子当前位置正问题计算：根据当前各粒子位置，利用正问题的有限差分法正演温度场，取测点温度值：Y1，Y2，...，Yn；

三、适应度计算：取目标函数J(v)，作为衡量每个粒子适应值的函数；

四、个体最好位置和全局最好位置的更新：根据计算得到的N个粒子当前位置的适应值，利用公式(1)更新粒子自身最好位置Pi，

利用公式(2)更新粒子群全局最好位置Pg，选取适应值最优的位置作为粒子群当前搜索到的最优位置；

五、更新粒子飞行速度和位置：利用公式(3)更新每个粒子下一次飞行的速度，

V_i.j(k+1)＝V_i.j(k)+c₁r₁(P_i,j(k)-X_i.j(k))+c₂r₂(P_g.j(k)-X_i.j(k)) (3)

其中，当Vi，j＞Vmaxi，j时，Vi，j＝Vmaxi,j，即粒子i某一分量V i，j，j∈(1，D)超出了粒子速度范围[Vmin，Vmax]的限制，则需要强行将其拉回为粒子速度上限Vmax在j上的偏量；

六、算法是否终止的判定：查看群体中的全局最优位置是否在可接受的误差范围内或搜索次数是否达到设定的最大值，如果满足要求，程序结束，输出粒子群全局最优位置即为所要求的最优解，否则，跳转步骤二继续进行下一次迭代搜索。