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1、10申请公布号43申请公布日21申请号201410701021622申请日20141128E21B47/07201201E21B47/135201201G08C17/02200601H04L29/06200601H04W84/1820090171申请人煤科集团沈阳研究院有限公司地址110016辽宁省沈阳市沈河区东滨河路108号72发明人杨广文段西凯姜进军梁运涛贺明新王刚74专利代理机构沈阳利泰专利商标代理有限公司21209代理人刘忠达54发明名称一种采空区隐蔽火源探测系统及探测方法57摘要一种采空区隐蔽火源探测系统，包括多个无线温度传感器网络节点装置、布设在巷道内的CAN网络、布设在地面上的数。
2、据接收模块和上位机，多个无线温度传感器网络节点装置分别挂接在CAN网络上，CAN网络通过光缆与数据接收模块连接，数据接收模块与上位机连接。煤矿生产期间，随着工作面的推进，按照一定间隔布置多个的无线温度传感器网络节点装置，CAN网络布置在工作面两侧的巷道内，多个无线温度传感器网络节点装置，分别挂设在CAN网络上，信号传输光缆一直沿着井下巷道铺设到地面，并与地面的数据接收模块相连，数据接收模块与监控室的上位机相连。本发明的优点是提高了煤矿采空区隐蔽火源探测精度，解决了煤矿采空区测温响应缓慢的问题，解决了煤矿采空区测温的用工问题。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求。
3、书1页说明书3页附图2页10申请公布号CN104481515A43申请公布日20150401CN104481515A1/1页21一种采空区隐蔽火源探测系统，其特征是包括多个无线温度传感器网络节点装置（3）、布设在巷道内的CAN网络（6）、布设在地面上的数据接收模块（7）和上位机（8），多个无线温度传感器网络节点装置（3）分别挂接在CAN网络（6）上，CAN网络（6）通过光缆（5）与数据接收模块（7）连接，数据接收模块（7）与上位机（8）连接。2根据权利要求1所述的一种采空区隐蔽火源探测系统，其特征在于所述的无线温度传感器网络节点装置（3），包括电源模块（9）、传感模块（10）、微处理器（11）。
4、、通信模块（12）、球形壳体（14），电源模块（9）、传感模块（10）、微处理器（1）和通信模块（2）分别封装在模块保护壳体（13）内后装设在球形壳体（14）内，模块保护壳体（3）通过四个钢管（15）与球形壳体（14）内壁连接；电源模块（9）的电压输出端分别与传感模块（10）、微处理器（11）和通信模块（12）的电压输入端连接，提供358V电源，传感模块（10）的信号输出端与微处理器（11）的对应接口连接，微处理器与通信模块连接。3根据权利要求1所述的一种采空区隐蔽火源探测系统，其特征在于所述模块保护壳体（13）与球形壳体（14）之间充填有岩棉（16）；所述的信号传输光缆（5）为4芯矿用加强型。
5、铠装光缆，光缆外护套可采用阻燃PVC护套料，光缆护套和缆芯间进行钢丝绞合铠装以隔离护套和缆芯，在缆芯外绕包不燃云母带；所述的CAN网络是一种多主方式的串行通讯总线，使用P82C250作为CAN收发器，同一网络中允许挂接100个节点装置，数据传输速率可达300KBIT/S；所述的数据接收模块采用标准434MHZ工作频率，通讯接口为RS232，发射功率为1DBM18DBM可调，电源电压为10V，传输速率为24KBIT/S256KBIT/S；所述的传感模块（10）采用温度传感器，传感模块（10）采用TMP112AIDRLT温度传感器；所述微处理器（11）的主控芯片采用ATMEGA128L微控制器；通。
6、信模块（12）的射频芯片采用NRF2401收发芯片；所述的模块保护壳体是采用铝合金材料制成的密闭壳体；所述的球形壳体采用铁制品做成。4一种采空区隐蔽火源的探测方法，其特征在于煤矿生产期间，随着工作面（4）的推进在综采支架（2）后方的采空区（1）内，按照一定间隔布置多个的无线温度传感器网络节点装置（3），节点装置布置间距可根据采空区氧化升温带的宽度进行调整，CAN网络（6）布置在工作面（4）两侧的巷道内，多个无线温度传感器网络节点装置3，分别挂设在CAN网络上，信号传输光缆（5）一直沿着井下巷道铺设到地面，并与地面的数据接收模块（7）相连，数据接收模块（7）与监控室的上位机（8）相连。权利要求书。
7、CN104481515A1/3页3一种采空区隐蔽火源探测系统及探测方法技术领域0001本发明涉及一种测温方法及系统，特别是涉及一种能够多点连续测量煤矿井下采空区恶劣环境现场温度变化的方法，从而达到探测采空区隐蔽火源的目的。背景技术0002目前，煤矿采空区隐蔽火源探测的方法主要有红外遥感成像法、同位素测氡法、无线电波法、地质雷达法等，各种方法都有自己的优缺点和使用范围。0003采空区内煤体温度是表征煤体火源点的重要参数，因此监测采空区内温度对于探测采空区火源具有重要的意义。我国煤矿大多采取综采工艺，全部垮落式管理顶板，采空区随采随冒，被冒落的顶板压实，这就造成测量采空区温度的不便。目前采用的监测。
8、方法一般是通过向采空区内钻孔，然后将测温探头送入钻孔内监测温度。采用这种方法测温不但成本较高，而且需要在生产过程中向采空区打钻，因此影响生产费时费力，同时也无法实现对采空区内温度的实时监测。0004本发明利用直接测温法探测煤矿采空区隐蔽火源，为全面掌握煤矿采空区温度分布，目前主要采用热电信号的传感器，包括热敏电阻传感器及热电偶传感器。它们都是应用热电信号进行处理，因此对环境比较敏感，周围环境的好坏直接影响到系统能否正常运行。同时，传感器需要电源供电，传输的信号是电信号，抗干扰能力较弱，可靠性较低，又由于采空区内环境恶劣，故存在许多安全隐患。发明内容0005本发明的目的在于提供一种测量煤矿井下采。
9、空区温度的一种采空区隐蔽火源探测系统及探测方法，该系统基于自组网的无线温度传感器网络节点对采空区进行测温，实现了对煤矿采空区大面积的温度变化进行无源、实时和多点连续监测。0006采用的技术方案是一种采空区隐蔽火源探测系统，包括多个无线温度传感器网络节点装置、采空区巷道内布设的CAN网络、传输光缆、设置在地面的数据接收模块和上位机。0007无线温度传感器网络节点装置，包括传感模块、微处理器、电源模块、通信模块、球形壳体。电源模块、传感模块、微处理器和通信模块分别封装在模块保护壳体内后装设在球形壳体内，模块保护壳体通过多个钢管或支板与球形壳体内壁固定连接。0008电源模块的电压输出端子分别与传感模。
10、块、微处理器和通讯模块的电压输入接口连接，为传感模块、微处理器和通信模块提供电源。传感模块的信号输出端与微处理器的对应接口连接，微处理器的信号输出端与通信模块的信号输入接口连接。0009多个无温度传感器网络节点装置，按设计要求布设在采空区煤矿工作面综采支架后方，基于ZIGBEE无线通讯技术组成CAN网络，并通过光缆与设置在地面上的数据接收模块和上位机连接。0010一种采空区隐蔽火源探测方法，是在煤矿工作面综采支架后方，预先埋设无线温说明书CN104481515A2/3页4度传感器网络节点装置，随着工作面的推进持续铺设节点装置，节点装置的布置间距和数量可根据现场情况进行调整，然后在巷道内布置CA。
11、N网络，最后通过信号传输光缆与地面的数据接收模块和上位机相连接，在地面的上位机上实时监测采空区温度，从而达到探测采空区隐蔽火源的目的。0011所述的综采支架是机械化工作面的主体设备，它能可靠而有效地支撑和控制工作面顶板，隔离采空区，保持安全的地下作业空间，并实现回采工作面及其相关设备的机械化推移。0012本发明的优点与效果是1、提高了煤矿采空区隐蔽火源探测精度。目前广泛采用的热敏电阻传感器及热电偶传感器只能测量采空区表面浮煤和矸石的温度，或者利用预先埋入的方法监测特定位置的温度，测温范围小，达不到探测隐蔽火源的效果。00132、解决了煤矿采空区测温响应缓慢的问题。利用基于自组网的无线温度传感器。
12、网络节点系统测温时，可以快速、实时和在线监测采空区温度，与便携式测温工具测温相比，大大缩短了测温周期。00143、解决了煤矿采空区测温的用工问题。采用便携式测温工具测温时需要专人每天去井下测温，利用基于自组网的无线温度传感器网络节点系统时，可以解放部分劳动力，提高了工作效率。附图说明0015图1是无线温度传感器网络节点装置示意图。0016图2是采空区隐蔽火源探测系统示意图。具体实施方式0017一种采空区隐蔽火源探测系统，包括多个无线温度传感器网络节点装置3、布设在巷道内的CAN网络6、布设在地面上的数据接收模块7和上位机8。多个无线温度传感器网络节点装置3分别挂接在CAN网络6上。CAN网络6。
13、通过光缆5与数据接收模块7连接，数据接收模块7与上位机8连接。0018无线温度传感器网络节点装置3，包括电源模块9、传感模块10、微处理器11、通信模块12、球形壳体14。电源模块9、传感模块10、微处理器11和通信模块12分别封装在模块保护壳体13内后装设在球形壳体14内，模块保护壳体13通过四个钢管15与球形壳体14内壁连接。0019电源模块9的电压输出端分别与传感模块10、微处理器11和通信模块12的电压输入端连接，提供358V电源，传感模块10的信号输出端与微处理器11的对应接口连接，微处理器与通信模块连接。0020所述模块保护壳体13与球形壳体14之间充填有岩棉16。0021所述的信。
14、号传输光缆5为4芯矿用加强型铠装光缆，光缆外护套可采用阻燃PVC护套料，光缆护套和缆芯间进行钢丝绞合铠装以隔离护套和缆芯在缆芯外绕包不燃云母带。0022所述的CAN网络是一种多主方式的串行通讯总线，使用P82C250作为CAN收发器，说明书CN104481515A3/3页5同一网络中允许挂接100个节点装置，数据传输速率可达300KBIT/S。0023所述的数据接收模块采用标准434MHZ工作频率，通讯接口为RS232，发射功率为1DBM18DBM可调，电源电压为10V，传输速率为24KBIT/S256KBIT/S。0024所述的上位机由工控机和显示器组成，用于完成对光信号的运算处理，提取外界。
15、信息，并以人们熟悉的方式显示出来。0025所述的传感模块10采用温度传感器，用于采集温度数据，并将采集到的数据递交给微处理器11，传感模块10采用TMP112AIDRLT温度传感器。0026所述的微处理器11用于根据通信模块12发送来的通讯信号对传感模块10发送的温度信号进行接收、处理和发送，用于控制整个传感器节点装置的处理操作、路由协议、同步定位、功耗管理、任务管理等，微处理器11的主控芯片采用ATMEGA128L微控制器。0027所述的通信模块12与微处理11器连接，是无线收发模块，负责与其他节点装置进行无线通信，交换控制信息和收发采集数据，通信模块12的射频芯片采用NRF2401收发芯片。
16、。0028所述的模块保护壳体是采用铝合金材料制成的密闭壳体，既可以做为模块保护壳又可以作为煤矿井下使用的防爆壳。0029所述的球形壳体采用铁制品做成，既可以做为传感探头感知外界环境温度变化，又可以作为天线向外界传输信号。由于其抗压和抗冲击强度大，使天线得到了保护。0030所述的填充体做为隔热层，隔绝外界的110以上的高温，尤其可以起到对电源模块保护的作用，解决锂电池高温易爆炸的难题，可以充填岩棉和空气等隔热效果好的材料。0031一种采空区隐蔽火源的探测方法是煤矿生产期间，随着工作面4的推进在综采支架2后方的采空区1内，按照一定间隔布置多个的无线温度传感器网络节点装置3，节点装置布置间距可根据采。
17、空区氧化升温带的宽度进行调整，CAN网络6布置在工作面4两侧的巷道内，多个无线温度传感器网络节点装置3，分别挂设在CAN网络上，信号传输光缆5一直沿着井下巷道铺设到地面，并与地面的数据接收模块7相连，数据接收模块7与监控室的上位机8相连。0032无线温度传感器网络节点装置3采集的全部数据，通过CAN网络6和信号传输光缆5传输到地面的数据接收模块7，光信号经过数据接收模块7处理后到达监控室的上位机8，最终在地面的上位机上实时监测采空区温度，从而达到探测采空区隐蔽火源的目的。0033煤矿巷道结构复杂或者工作面距离井上较长时，井下信号传输可以通过光纤交换机进行跳转，通过主井口直接把主光缆铺设到地面监控室，从而简化系统组成，减少光信号损失。说明书CN104481515A1/2页6图1说明书附图CN104481515A2/2页7图2说明书附图CN104481515A。