煤田火灾无线自组网钻孔温度远程监控系统的开发研究毕业论文(编辑修改稿)

煤田火灾无线自组网钻孔温度远程监控系统的开发研究毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

...................................... 45 数据接口设计 ............................................................................................................... 46 Web Service 接口方式 ............................................................................................. 46 数据结构的交互格式 ............................................................................................. 47 数据交换框架 ......................................................................................................... 48 软件的功能的实现 ........................................................................................................ 49 目 录 III 系统登陆模块 ......................................................................................................... 49 实时数据查询模块 ................................................................................................. 50 历史数据查询模块 ................................................................................................. 50 设备管理模块 ......................................................................................................... 51 用户管理模块 ......................................................................................................... 51 预警值参数设置模块 ............................................................................................. 52 本章小结 ....................................................................................................................... 52 6 系统的工业现场应用 .......................................................................................................... 54 系统的应用环境 ........................................................................................................... 54 系统的现场布置方法 ................................................................................................... 55 系统的监控机制 ........................................................................................................... 56 无线自组网络的监控机制 ..................................................................................... 56 GPRS 网络的监控机制 ........................................................................................... 57 Inter 网络的监控机制 ......................................................................................... 57 工业性试验 ................................................................................................................... 58 火区位置及现状 ..................................................................................................... 58 火区的危害 ............................................................................................................. 59 火区熄灭标准 ......................................................................................................... 59 监测结果 ................................................................................................................. 59 现场应用结果分析 ................................................................................................. 62 本章小结 ....................................................................................................................... 62 7 结论 ...................................................................................................................................... 63 结论 ............................................................................................................................... 63 展望 ............................................................................................................................... 64 致 谢 .................................................................................................................................. 65 参考文献 .................................................................................................................................. 66 附 录 .................................................................................................... 错误 !未定义书签。 1 绪论 1 1 绪论 研究的背景及意义 煤炭作为中国工业化进程的主要 能源 基础，对国家的经济发展起着举足轻重的作用。 “ 十一五 ” 规划期，中国 “ 富煤贫油少气 ” 的 能源 储备特征和进入 “ 重化工业主导型 ” 经济发展阶段特点，决定了较长时期内煤炭在我国一次 能源 消费结构中占主导地位的 格局将保持不变。 国家发改委在《 能源 发展 “ 十一五 ” 规划》中提出 “ 2020 年中国煤炭消费量占一次 能源 消费总量的 %” [1]。 煤田火灾是煤矿的重大灾害之一，对煤矿的安全生产构成了严重威胁。 在矿井火灾中，自然发火约占 70%，发生的频率较高，全国国有煤矿中有 56%的矿井存在煤层自然发火危险。 国内一些自然发火严重的矿区如抚顺、鹤岗、窖街、义马、淮南等局统计均在 80~90%以上。 由于煤层的自然发火，导致我国形成大面积的煤田自燃火区。 煤田 自燃火区是指埋藏在地下的煤田因自然或人为因素引燃煤层后，煤火随时间的推移，逐步蔓延发展形成规模较大的明火（简称煤田火灾）[2]。 煤田火灾分布很广，遍布南北半球，不仅中国有，而且在印度、美国、俄罗斯、 澳大利亚、印度尼西亚、中亚等国家和地区都普遍存在。 中国由于特殊的地理位置和气候条件，成为世界上煤田自燃灾害最为严重的国家。 从 1994 年起，科技部、煤炭部和欧洲共同体合作进行了 “ 中国北方煤田自燃环境监测 ” 勘测研究，我国学者指出中国煤层自燃主要分布于新疆、甘肃、青海、宁夏、陕西、山西、内蒙古等 7 个省、自治区，潜在燃烧 面积多达 720km2，正在燃烧的火区已烧掉煤炭 亿 t，每年直接 燃烧损失 煤炭1360 万 t，间接损失的优质煤炭多达 2 亿 t。 据初步估算，煤田自燃每年至少造成 200亿元的经济损失。 因煤层自燃每年向大气排放 CO 万 t， SO2 万 t， NO2 30 万t，粉尘 万 t，排放 CO2和 H2S 等有害气体，造成低空空气有害物质严重超标，形成大范围的酸雨，助长地球的温室效应。 尤其是近几年来，随着高产高效综采放顶煤技术的推广，类似于阳泉、太西等开采高变质程度无烟煤（以往认为不自燃）的高瓦斯矿井，也频繁出现 煤层自燃现象，并多次引起瓦斯燃烧和爆炸事故，由于矿山火灾冻结大量煤炭资源和昂贵的生产设备，造成了巨大的经济损失和矿山人员伤亡 [3]。 随着我国大型露天煤矿的不断开发，露天矿的煤层自燃火灾已成为矿山重大自然灾害之一。 露天煤层的自然发火受其产生的氧化热与传导和对流形成的热扩散之间平衡状况的制约，粒度、供氧条件以及周围环境条件等都对自然发火有影响，机理是很复杂的 [4]，预测预报也是目前的一大难题。 现有的煤田火灾温度监测主要是人工测温法，测温法由于是点接触，预测预报范围小，安装、维护工作量大、不能提供实时监测和预警 ，特别是探头、引线极易破坏，在西安科技大学硕士学位论文 2 实际应用中受到技术和经济的限制，不宜大面积探火采用，不能很好的满足煤矿安全生产的要求。 无线自组网技术、移动通信技术、互联网技术与温度传感器相结合的监测方法，是近几年来一个新的发展趋势，改变了传统温度传感器系统的拓扑结构，适应更多温度测量的应用场合。 随着技术的逐步发展，煤矿对于实用、高效、灵活、美观的监控系统要求越来越高，而无线通信技术可以在现场灵活应用，零安装铺设费用，以及更高的安全性和可靠性等优势，它的应用可以满足煤矿对监控系统实用、高效、灵活、美观的需求。 无线传感器网络 [5]是由分布在监测区域内的大量传感器节点，通过无线通信技术自组织成的、面向任务的，以数据为中心的多跳网络。 它综合了嵌入式计算技术、数据融合技术、分布式信息处理技术等前沿科技成果。 网络中的节点通过协作的方式实时地监测、感知周围的环境变化或目标状态，并对获取的信息进行分析、处理，最终将有效信息上传给用户。 它可应用于布线和电源供给困难的区域、人员不能到达的区域（如受到严重污染的区域、环境被破坏的区域或敌对区域）和一些临时场合（如发生自然灾害时，固定通信网络被破坏）等。 它不需要任何固定网络的支持，其快速展开、抗毁性 强等特点为野外随机性的数据获取提供了方便。 因此，无线传感器网络应用于环境监测具有实际的工程应用前景 [6]。 由于煤田发火区域有隐蔽性、着火点分散、被测点多、距离远、环境复杂等特点，使得对煤田火灾的管理、监控非常困难。 采用 ZigBee 技术和 GPRS 技术的煤田火灾无线自组网钻孔温度远程监控系统则能提供现场的实时监测和预警， 能够实现 ZigBee 技术和 GPRS 技术。