[发明专利]边缘计算架构的堆场煤炭自燃预警装置和预警方法

说明书

一种边缘计算架构的堆场煤炭自燃预警装置和预警方法，其装置包括子节点、边缘服务器和云端服务器，所述子节点将采集的信息发送给边缘服务器，边缘服务器对接收的信息进行处理后发送给云端服务器，云端服务器经过计算之后输出预警信息，其方法为：部署在煤堆中的节点将采集到数据发送到其所对应的边缘服务器，边缘服务器拿到本区域内的节点数据之后判断当前计算任务的执行策略，从执行策略获取的数据从边缘服务器传输到云端服务器，云端服务器在接收到边缘服务器发送过来的数据之后检测自己需要执行的计算任务，经过计算之后输出预警信息，本发明将LSTnet网络和边缘计算系统有机的结合，对煤炭自燃进行检测与预警。

技术领域

本发明涉及一种基于边缘计算框架的预警方法与装置，尤其是边缘计算架构的堆场煤炭自燃预警装置和预警方法。

背景技术

煤炭或煤矸石在堆场堆放得过高时间过久，会与空气中氧气发生缓慢氧化放出的热量不能散失而引起的自发燃烧，简称煤炭自燃。每年，煤炭自燃造成了严重的资源浪费，产生的二氧化硫等有害气体对环境造成了污染。

传统对于煤炭自燃预警多采用人工观测、测温法对煤炭自燃进行检测。人工观测法建立在工人长期积累的实际经验基础上进行管理，但人工管理的实效性差、人员经验不同造成现场管理水平差异较大。测温法主要由于煤的自燃与煤本身的性质有关，如煤的品级、煤的显微组分、水分、矿物质、节理和裂隙；还与煤炭堆放的自然环境温湿度、光照等因素有关。这些因素导致煤炭自燃过程表现出的特征也不尽相同；并且测量的位置也会温度影响很大，导致检测与预警的准确性较低。这两种方法在实际应用过程中预警的准确性与长期稳定性均较差。

还有一种堆场煤炭自燃预警装置包括温湿度检测传感器、自燃特征气体浓度检测器、实时微处理器模块、太阳能供电模块。通过将单节点监测到的数据通过WiFi模块传输到服务器端进行处理。单节点测量只能测量一个单点的数据，并不能直观准确的反应一个煤堆区域的特征。并且单节点的供电使用的是电池，低功耗是一个非常值得关心的问题。所以不能采用功率较大的无线通信模块，这也就导致了它的传输距离较短。对于一些功耗较小的无线传输模块传输距离较短并且对遮挡物比较敏感，而在实际应用中服务器一般与节点之间的距离较远并且不可避免的会有一些遮挡。在这种情况下单点的故障或者传输信息的不准确会导致预警的准确定与稳定性均较差。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决现有技术中的上述技术问题之一。有鉴于此，针对当前堆场煤炭自燃现象频发和预警方法可靠性较低的现状，本发明提出了一种基于边缘计算架构的多传感器数据融合的堆场煤炭自燃预警装置和预警方法，该发明将LSTnet网络和边缘计算系统有机的结合，可以有效的解决从征兆到自燃的映射关系，降低功耗，提高系统实时性。

根据本发明实施例的边缘计算架构的堆场煤炭自燃预警装置，包括：子节点，用于负责煤场的数据采集、处理以及外设响应与任务调度，控制不同传感器数据采样速率与采样精度的调节；边缘服务器，所述边缘服务器获取本区域内的节点数据并通过评估自己当前的算力、通信质量和功耗以确定当前计算任务的执行策略；云端服务器，所述云端服务器通过所述边缘服务器获取需要执行的计算任务，并经过计算之后输出预警信息；所述子节点将采集到的数据通过无线模块发送到其所在区域的所述边缘服务器，所述边缘服务器在收到所述子节点发送的数据后部署训练好的LSTnet网络，所述边缘服务器在综合考虑算力、功耗和信道质量后，选出对应的计算策略对数据进行处理，并发送给所述云端服务器，所述云端服务器对接收的信息进行处理后生成预警信息并将所述预警信息展示给用户。

另外，根据本发明上述实施例的边缘计算架构的堆场煤炭自燃预警装置还可以具有如下附加的技术特征：