一种基于无线传感的堆储煤炭自燃探测系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种基于无线传感的堆储煤炭自燃探测技术，尤其涉及一种适用于实时快速探测煤炭储运交通工具、煤炭堆储场地内煤炭自燃状况的探测装置。
【背景技术】
[0002]煤炭在煤矿或各类储煤场堆存一定时间后，会引起煤堆自燃，一般煤堆的自热层深度小于4m，自燃层深度小于2.5m，因为斜面供氧条件较好，煤炭自燃最易在斜面首先发生。我国约56%的矿井及煤层采出的煤炭都存在着自燃发火的危险，特别是年轻的煤种，内在水分高、表面积大，易吸氧，自燃发火周期短，不仅在储煤场可发生自燃，甚至装上车、船后都会发生自燃。
[0003]由于煤炭自燃需要一定的时间和过程，具有自身发展的一般规律，具有较强的隐蔽性。很多的煤炭储运单位往往不知在储运过程中的煤炭已经发生了自燃，直到煤堆发出白烟甚至开始燃烧时才能发觉，往往烧毁大量煤炭，造成经济损失和火灾事故，对未燃煤质也产生较大影响，使之热量降低，影响企业生产。
[0004]在煤炭自燃过程中伴随着一系列复杂的化学反应，会产生CO、C2H4, C2H6, C3H8等气体，这些气体浓度的大小直接反映着煤堆的氧化程度。这些气体中，尤其是CO，它的生成量大，出现温度低，用CO预报煤的自燃性，具有灵敏性、规律性、可检测性特点。
[0005]除了标志性气体的产生，煤堆内部温度的变化也是判断煤堆自燃状态的一个重要指标。
【实用新型内容】
[0006]本发明针对现有技术没有考虑标志性气体浓度对煤自燃影响这一指标，提出了一种基于无线传感的堆储煤炭自燃探测系统。
[0007]一种基于无线传感的堆储煤炭自燃探测系统，包括检测单元、金属探头、主干钢管、Zigbee无线传输模块、高度调节阀、支撑架、路由节点和监测器；
[0008]所述的主干钢管通过高度调节阀竖直固定在支撑架上，主干钢管末端设有内置螺纹，金属探头内开有一个容纳槽，检测单元设置在金属探头的容纳槽内，金属探头一端与主干钢管末端的内置螺纹配合连接，金属探头的另一端安装过滤罩，检测单元的信号输出端与Zigbee无线传输模块连接，Zigbee无线传输模块通过路由节点与计算机连接；
[0009]所述的检测单元包括温度检测单元和气体浓度检测单元；
[0010]所述的温度检测单元包括热电偶和温度变送器；热电偶与温度变送器的输入端连接，温度变送器的输出端接Zigbee无线传输模块，由Zigbee无线传输模块组成的无线网络传输至路由节点，路由节点通过串行口送入监测器；
[0011]所述的气体浓度检测单元包括气体浓度传感器和浓度变送器；气体浓度传感器与浓度变送器输入端连接，气体浓度传感器的输出端接Zigbee无线传输模块，由Zigbee无线传输模块组成的无线网络传输至路由节点，路由节点通过串行口送入监测器；
[0012]所述的金属探头为锥形台结构，金属探头和过滤罩均由导热金属材料制成；
[0013]所述的主干钢管上刻有刻度。
[0014]本实用新型与现有技术相比，有益效果是:此装置可以同时检测到煤堆低温氧化时温度的变化，以及产生的标志性气体CO浓度的变化情况，并将温度信号和气体浓度信号快速的输送至监测器；本实用新型能实现远程连续实时监测煤炭自燃，且灵敏度高，探测成本低，经济合理。
【附图说明】
[0015]图1为本发明的结构示意图；
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明，本实用新型的目的和效果将变得更加明显。
[0017]如图1所示，一种基于无线传感的堆储煤炭自燃探测系统，包括检测单元、金属探头1、主干钢管2、Zigbee无线传输模块5、高度调节阀3、支撑架4、路由节点和监测器；
[0018]所述的主干钢管2通过高度调节阀3竖直固定在支撑架上，主干钢管2末端设有内置螺纹，由导热金属材料制成的锥形台结构的金属探头I内开有一个容纳槽，检测单元设置在金属探头I的容纳槽内，金属探头一端与主干钢管末端的内置螺纹配合连接，未与主干钢管连接的一端设计有精细的过滤罩，检测单元的信号输出端与Zigbee无线传输模块5连接，Zigbee无线传输模块通过路由节点与计算机连接。
[0019]所述的检测单元包括温度检测单元和气体浓度检测单元；温度检测单元包括热电偶和温度变送器；热电偶与温度变送器的输入端连接，温度变送器的输出端接Zigbee无线传输模块；气体浓度检测单元包括气体浓度传感器和浓度变送器；气体浓度传感器与浓度变送器输入端连接，气体浓度传感器的输出端接Zigbee无线传输模块。
[0020]当把标有刻度的主干钢管2插入待测煤堆后，金属探头I内部的热电偶检测到温度，经过与其连接的温度变送器，将温度信号转化成电信号由无线传输模块通过路由节点发送至监测器，若检测到的温度到达设置的报警温度(如70°C，因煤种不同而异)，监测器将发出警报。
[0021]主干钢管2插入煤堆后，CO气体会通过过滤罩被气体浓度传感器检测到，经过气体浓度变送器的处理，将浓度信号由无线传输模块通过路由节点发送至监测器。气体浓度传感器主要监测的CO的浓度变化趋势可以判断煤自燃的阶段，当CO气体浓度达到设置的阈值即可报警。
[0022]此自燃探测设备在温度和CO气体浓度两方面对煤自燃的情况进行预警监测，当煤堆内部某一区域温度或气体浓度任一指标达到所设阈值，即可报警，工作人员需要作出相应预防措施，这样更加有效预防了火灾的发生。
【主权项】
1.一种基于无线传感的堆储煤炭自燃探测系统，包括检测单元、金属探头、主干钢管、Zigbee无线传输模块、高度调节阀、支撑架、路由节点和监测器； 其特征在于:所述的主干钢管通过高度调节阀竖直固定在支撑架上，主干钢管末端设有内置螺纹，金属探头内开有一个容纳槽，检测单元设置在金属探头的容纳槽内，金属探头一端与主干钢管末端的内置螺纹配合连接，金属探头的另一端安装过滤罩，检测单元的信号输出端与Zigbee无线传输模块连接，Zigbee无线传输模块通过路由节点与计算机连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于无线传感的堆储煤炭自燃探测系统，其特征在于:所述的检测单元包括温度检测单元和气体浓度检测单元。
3.根据权利要求2所述的一种基于无线传感的堆储煤炭自燃探测系统，其特征在于:所述的温度检测单元包括热电偶和温度变送器；热电偶与温度变送器的输入端连接，温度变送器的输出端接Zigbee无线传输模块，由Zigbee无线传输模块组成的无线网络传输至路由节点，路由节点通过串行口送入监测器。
4.根据权利要求2所述的一种基于无线传感的堆储煤炭自燃探测系统，其特征在于:所述的气体浓度检测单元包括气体浓度传感器和浓度变送器；气体浓度传感器与浓度变送器输入端连接，气体浓度传感器的输出端接Zigbee无线传输模块，由Zigbee无线传输模块组成的无线网络传输至路由节点，路由节点通过串行口送入监测器。
5.根据权利要求1所述的一种基于无线传感的堆储煤炭自燃探测系统，其特征在于:所述的金属探头为锥形台结构，金属探头和过滤罩均由导热金属材料制成。
6.根据权利要求1所述的一种基于无线传感的堆储煤炭自燃探测系统，其特征在于:所述的主干钢管上刻有刻度。
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于无线传感的堆储煤炭自燃探测系统，本实用新型包括检测单元、金属探头、主干钢管、Zigbee无线传输模块、高度调节阀、支撑架、路由节点和监测器；所述的主干钢管通过高度调节阀竖直固定在支撑架上，主干钢管末端设有内置螺纹，金属探头内开有一个容纳槽，检测单元设置在金属探头的容纳槽内，金属探头一端与主干钢管末端的内置螺纹配合连接，金属探头的另一端安装有精细的过滤罩，检测单元的信号输出端与Zigbee无线传输模块连接，Zigbee无线传输模块通过路由节点与计算机连接。本实用新型能实现远程连续实时监测煤炭自燃，且灵敏度高，探测成本低，经济合理。
【IPC分类】G01D21-02
【公开号】CN204535745
【申请号】CN201520052151
【发明人】梁晓瑜, 杨艳艳, 俞梁炳
【申请人】中国计量学院
【公开日】2015年8月5日
【申请日】2015年1月26日