[发明专利]基于ZigBee与GPRS双网的煤仓风机控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及煤矿安全领域，尤其涉及基于ZigBee与GPRS双网的煤仓风机控制系统。

背景技术

煤仓指的是贮存煤炭的场所。

榆树井煤矿开采煤层为侏罗系延安组中部，煤层全区分布，赋存稳定，煤种为褐煤，各煤层均有自然发火倾向，发火期为35天，最短发火期只有5天，煤层自然发火问题比较严重，属I级容易自燃煤层。暴露在空气中的煤由于氧化放热，空气中氧气含量显著减少，二氧化碳的数量成倍增长，同时由于燃烧不完全和二氧化碳的分解，而产生了较多的一氧化碳。一氧化碳是一种无色无味的有毒有害气体，它给工业安全生产带来巨大危害。通常人们呼吸含有1％的一氧化碳的空气，大约只要十分钟的时间就会中毒，人若长期暴露在低浓度的一氧化碳下，会产生头痛等症状；若暴露在高浓度的一氧化碳下，只要几秒钟就会因窒息而晕厥。因此在我矿防止一氧化碳等有害气体中毒，成了安全工作的重中之重。

风机排风可以减少一氧化碳等有害气体，但风机常常存在单台风机故障、模块死机故障还有断电等情况，且现有的排风系统只能在电脑上面以文字报警的形式来对工作人员做出提醒，集控室的工作人员不能及时发现问题。因此，彻底消除一氧化碳等有害气体以及煤尘所形成的烟雾对现场工作人员的危害，并在此基础上实现“人—机—环境”三者在安全基础上达到最优匹配，将安全隐患消除在萌芽状态是亟待解决的问题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于ZigBee与GPRS双网的煤仓风机控制系统，包括若干个风机、风机节点、气体传感器节点、ZigBee/GPRS网关和监控终端，所述风机、风机节点、气体传感器节点设置在煤仓内，其中：

所述风机节点与所述风机对应设置，其包括风机检测模块、风机控制模块和风机ZigBee通信模块；所述风机检测模块用于采集风机的状态信息，所述风机控制模块用于将所述风机检测模块采集的数据发送至监控终端，以及控制风机工作；所述风机ZigBee通信模块用于实现风机控制模块与所述ZigBee/GPRS网关的双向通信；

所述风机包括进风排风扇和出风排风扇，所述进风排风扇用于将煤仓外的新风引入煤仓，所述出风排风扇用于将煤仓内空气排出，所述进风排风扇的进风口与所述出风排风扇的出风口相隔一段距离。

所述气体传感器节点包括气体控制模块、气体传感器和气体传感器ZigBee通信模块；所述气体传感器用于检测环境中的气体浓度，所述气体控制模块用于将所述气体传感器采集的数据发送至监控终端，所述气体传感器ZigBee通信模块用于实现所述气体控制模块与所述ZigBee/GPRS网关的通信；

所述ZigBee/GPRS网关用于实现所述风机节点和所述气体传感器节点与所述监控终端的通信；

所述监控终端用于接收所述气体传感器节点和风机节点的数据，并根据所述气体传感器节点的数据控制所述风机节点打开或关闭对应的风机；以及根据所述风机节点的数据确定对应的风机是否正常工作。

具体地，所述气体传感器包括一氧化碳气体传感器和二氧化碳气体传感器，所述一氧化碳气体传感器用于检测一氧化碳的浓度，所述二氧化碳气体传感器用于检测二氧化碳的浓度。

所述气体传感器还包括湿度传感器，用于采集煤仓中的空气湿度信息。

具体地，所述监控终端用于在所述气体传感器检测到的气体的浓度高于预定的阈值时控制预定的风机打开，以及用于在所述气体传感器检测到的气体的浓度不高于预定的阈值时控制预定的风机关闭。

优选地，所述风机检测模块为对射式传感器，所述对射式传感器的发射端和接收端分别设置在所对应的风机上。

可替换地，所述风机检测模块为反射式传感器，所述反射式传感器设置在所对应的风机上。

可替换地，所述风机检测模块为编码器，所述编码器设置在所对应的风机上。

优选地，气体传感器节点还包括第一报警器，所述第一报警器与所述气体控制模块连接，用于在所述气体传感器检测到的气体的浓度高于预定的阈值时发出报警信号。

优选地，所述监控终端还包括第二报警器，所述第二报警器用于在确定风机工作异常时发出报警信号。

所述监控终端用于按照预定的频率控制所述进风排风扇打开，以及在所述一氧化碳气体或二氧化碳气体的浓度高于预定的阈值时控制控制所述出风排风扇打开。所述监控终端还用于在所述湿度传感器采集的空气湿度高于预定的阈值时控制控制所述出风排风扇打开。