煤田火区无线网络监测系统

摘要

新疆煤田埋藏浅,出露多,从地质时期开始的自燃,随人类活动和小煤矿的无序开采,日益加剧,造成了资源的巨大损失和严重的环境灾难.在煤田灭火和火区治理、管理中,除人工巡回、航空观测、卫星遥感等监测外,还需要有对未治理煤田的发火机理、燃烧过程,对已治理火区煤层温度下降至熄灭或者积温再次复燃的实时、实地、直接进行温度测量的远程、长期的监测手段.研发了可直测高温、长时远程、无人值守、免维护的新疆煤田火区实时监测系统：以JN5139为核心设计低功耗的外围电路结合MAX31855和K型热电偶形成体积小、功耗低的高温传感器节点，采集40℃-1300℃的煤层温度数据；带有充放电保护的磷酸铁锂电池在太阳能板充电和对节点放电过程中循环多次使用，作为持续能源配置延长了网络寿命；现场数据采集网络与乌鲁木齐监测中心通过带有可调心跳包的GPRS模块实现可靠远程通信；开发的双向通信协议保证通信双方按照规定包格式和顺序正确的传输和接收信号，设置的数据包格式为网络扩展预留了空间。监测系统运行45个月采集到110多万条煤层温度数据，为地质和灭火专家分析监测区地下温度的变化，判断煤层状态、煤层的燃烧情况、燃烧方向等火情提供了依据；对温度变化较快的地区提高时间采样密度增大数据量，有助于进一步分析煤田的发火机理、温度下降或积温复燃的过程。