[发明专利]一种采空区煤自燃无线自组网监测系统及危险动态判识预警方法

权利要求书

1.一种采空区煤自燃危险动态判识预警方法，其特征在于：实现该方法的监测系统包括设在采空区的若干个无线传感器节点、数据监测分站及电源、光纤传输线路、环网、交换机、地面监测终端；其中无线传感器节点将实时监测数据通过LoRa无线网络传输至数据监测分站，监测分站通过矿井光纤传输线路连接至交换机，经由交换机连入井下环网，再经交换机将数据传输至地面光纤传输线路，接入地面监测终端；

在采空区布置至少2条测带，测带在采空区均匀布置，每条测带布置两列无线传感器节点，两列无线传感器节点交叉布置，布置的无线传感器节点形成传输网络；所述的无线传感器节点，传输本节点的监测数据至其他节点，也作为中继节点，将采空区监测区域内最深处的节点数据以通讯接力的形式传输至数据监测分站；每条测带安设一个数据监测分站，分站设置在回采工作面前壁液压支架处，随回采工作面推采而前移，外接电源供电，分站与电源、分站与分站、以及分站与环网之间采用有线连接；

所述的无线传感器节点采用复合型传感器，同时测量温度和煤自燃指标气体；所述的无线传感器节点使用内部电池供电，随着回采工作面的移动动态加入新的无线传感器节点；

所述地面监测终端具体执行以下操作：

设置温度临界值和煤自燃指标气体浓度临界值，根据获取的所监测采空区的温度和煤自燃指标气体浓度的监测数据判定火灾危险程度，取两种结果中相对高的等级；

对温度和煤自燃指标气体浓度进行动态监测预警，即实时监测温度变化率和煤自燃指标气体浓度变化率，综合判定煤自燃火灾危险程度；

其中，煤自燃指标气体浓度变化率J＝ΔC/t；t为时间周期，ΔC为周期t内煤自燃指标气体浓度变化量；

该方法包括以下步骤：

步骤一：实时获取所监测采空区的温度和煤自燃指标气体浓度的监测数据；

步骤二：设置3个温度临界值，分别为T1、T2、T3；当监测温度TT1时，判定火灾危险程度为安全；当T≥T1且TT2时，判定火灾危险程度为轻度危险；当T≥T2且TT3时，判定火灾危险程度为重度危险；

步骤三：设置3个煤自燃指标气体浓度临界值，分别为C1、C2、C3；当煤自燃指标气体浓度CC1时，判定火灾危险程度为安全；当C≥C1且CC2时，判定火灾危险程度为轻度危险；当C≥C2且CC3时，判定火灾危险程度为重度危险；

步骤四：当使用温度临界值和煤自燃指标气体浓度临界值判定火灾危险情况出现不同的结果时，判定火灾危险程度为两种结果中相对高的等级。

2.根据权利要求1所述的采空区煤自燃危险动态判识预警方法，其特征在于：对温度和煤自燃指标气体浓度进行动态监测预警，即实时监测温度变化率和煤自燃指标气体浓度变化率，作为判定火灾危险程度的参考值，综合判定煤自燃火灾危险程度；具体为：

设置时间周期为t，在周期t内温度的变化量为ΔT，周期t内煤自燃指标气体浓度变化量为ΔC，温度变化率K＝ΔT/t，煤自燃指标气体浓度变化率J＝ΔC/t；

当通过温度和煤自燃指标气体浓度临界值法判定当前火灾危险程度为轻度危险或安全时，若KK_th或JJ_th，表明当前温度或煤自燃指标气体浓度出现突变，采取相应预警措施，其中K_th为温度变化率阈值，J_th为煤自燃指标气体浓度变化率阈值。