br>[0035]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)、单片机11(9)和主机(10)顺序连接。
[0036]所述的传感器为CO浓度传感器和CO2浓度传感。
[0037]所述的红外热成像监测系统(5)的红外热像仪采用F03远距离双视自动巡航红外热像仪。
[0038]煤田火区参数无线监测方法:
[0039]a、先对煤田范围、大小进行分析，按照100mX 100m标准均勾划分煤田区域。每个小煤田区域地理中心处设置为一个参数采集、发射节点，在每个参数采集、发射节点处配置一组C0、C02传感器和一套红外热成像监测系统(5)。每个节点处都相应的配置有太阳能电池(12)用以给整个参数采集、发射系统供电；
[0040]b、煤田火区参数无线监测系统中CO和0)2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；
[0041]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F03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，我们用不锈钢拼接的中空柱子将红外热像仪设置在15m高处；
[0042]d、由于大煤田区域煤自燃极易发生，因而在设置过程中，煤田区域内参数采集、发送节点各个设备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)将信号传送给固定式接收站(2);
[0043]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100m大范围圆形区域进行温度监测；温度监测通过以下步骤实现:
[0044]①我们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如图4所示。
[0045]②红外热像仪(15)将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)。
[0046]③单片机I (7)将数据简单处理并加上参数采集、发射节点相对应的地址信息通过收发模块(8)，各参数节点(I)通信息路由和接力的方式，最终将信号传送给固定式接收站⑵；
[0047]f、固定式接收站(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。
[0048]g、正常工作状态下各个参数采集、发射节点(I) 一直处于接收和发送双工状态，实现信号远距离传送和煤田火区参数的连续无线监测。
[0049]图2所示，本发明CO2传感器(3)和CO传感器(4)采用电阻式传感器，通过恒流源输出一个线性小电压值，由线性仪表放大器对小电压信号进行线性放大，再通过A/D转换器(6)将转化好的数字信号传递给单片机I (7)，单片机I (7)简单处理数据并加上参数采集、发送节点所对应的地理位置信息(即地址信息)，并与无线收发模块(8)通信，无线收发模块(8)将数据打包调制，单片机1(7)控制其发送或接收模式转换。
[0050]图2所示，红外热像仪采用采用F03远距离双视自动巡航红外热像仪。我们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；红外热像仪(15)将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1(7);单片机I (7)将数据简单处理并加上参数采集、发送节点所对应的地理位置信息(即地址信息)，并与无线收发模块(8)通信，无线收发模块(8)将数据打包调制，单片机1(7)控制其发送或接收模式转换。；
[0051]图3所示，本发明的无线收发模块⑶收到数据包以后就要对数据包解调并将数据通过读写操作传递给单片机II (9)，单片机II (9)首先判断数据的地址字头，如果收到的数据是CO2浓度传感器(3)发送过来的数据，则程序就会进入到CO浓度数据处理子程序中，同时将处理好的数据以十进制含单位的数据在主机上显示，如果收到的数据是CO浓度传感器(4)发送过来的数据，则程序就会进入到CO浓度数据处理子程序中，同时将处理好的数据以十进制含单位的数据在主机上显示，如果收到的数据是红外热成像测温系统(5)发送过来的数据，则程序就会进入到温度数据处理子程序中，同时将处理好的数据以十进制含单位的数据在主机上显示。固定接收站的主机通过对信号进行分析处理，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、回查等。
[0052]所述的单片机I (7)的CPU采用MSP430系列微功耗控制器。
[0053]所述的单片机II (9)的CPU采用LPC2138系列微功耗控制器。
[0054]所述的传感器为CO浓度传感器和CO2浓度传感。
[0055]所述的红外热成像监测系统(5)的红外热像仪采用F03远距离双视自动巡航红外热像仪。
【主权项】
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(I)和监控终端的信号接收站(2)构成；所述的参数节点(I)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(I)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11(9)和主机服务器(10)构成；无线收发模块(8)、接收单片机11(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F03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100mX100m标准均勾划分煤田区域；每个小煤田区域地理中心处设置为一个参数节点(I)，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F03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；C0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100m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(I)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1(7); ③单片机1(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(I)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)。
【专利摘要】一种煤田火区参数动态监测的无线传感器装置及方法，属于大面积煤田火区监测的无线传感系统。它由煤田中的参数采集、无线传输节点和终端信号接收站构成。参数采集、无线传输节点由各类传感器、信号线性放大后顺序连接的A/D转换器、单片机、红外热成像监控系统和无线收发模块构成；信号接收站由无线收发模块、单片机和主机服务器构成；整套系统可对煤田区域中温度、CO、CO2参数连续监测，并将各种参数实时传送给信号接收站。通过信号接收站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，有效地对煤田自燃趋势进行跟踪预报、预警、回查等，并及时采取措施防止煤田火灾发生及扩大。
【IPC分类】H04W84/18, G08C17/02
【公开号】CN105070015
【申请号】CN201510486704
【发明人】王凯, 朱成璐, 蒋曙光, 吴征艳, 王彦恒, 邵昊, 裴晓东, 张卫清, 王媛媛, 淘卫勇
【申请人】中国矿业大学
【公开日】2015年11月18日
【申请日】2015年8月10日