一、方案背景

煤矸石堆積易引發自燃（臨界溫度80℃~120℃），傳統人工巡檢效率低。本方案通過無線傳感網絡實現溫度實時監測，覆蓋深度0-5m的典型堆積層。《煤礦矸石山災害預防與治理工作指導意見》中指出對于預防煤矸石山自燃應定期測溫及預測、預警預報機制。目前常規的測溫技術多采用紅外熱成像技術，其在實施過程中主要存在以下幾個問題：
1、紅外熱成像技術對表層溫度感知較敏感、準確，對于內部深層的溫度很難有效捕捉；
2、煤矸石山一般較大，利用紅外熱技術探測溫度工作量大、費時費力；
3、對于感知的溫度異常區很難準確判斷異常位置；
4、煤矸石山釋放的有害氣體會對操作人員身體健康帶來傷害；
5、不能(neng)實(shi)時監(jian)測及全方位(wei)把握溫(wen)度分布。

煤矸石自燃的原因

關于(yu)煤(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)矸(gan)石(shi)自(zi)(zi)燃(ran)(ran)(ran)的(de)原因，主要有硫(liu)鐵(tie)(tie)礦氧(yang)化學說和煤(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)氧(yang)復合自(zi)(zi)燃(ran)(ran)(ran)學說。硫(liu)鐵(tie)(tie)礦氧(yang)化學說是目前解釋煤(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)矸(gan)石(shi)自(zi)(zi)燃(ran)(ran)(ran)的(de)主要理論。它認(ren)為，煤(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)矸(gan)石(shi)中的(de)硫(liu)鐵(tie)(tie)礦在低(di)溫(wen)下(xia)發生(sheng)氧(yang)化，產生(sheng)熱量(liang)并不(bu)斷聚(ju)積，使煤(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)矸(gan)石(shi)內溫(wen)度聚(ju)集，引起(qi)煤(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)矸(gan)石(shi)中的(de)煤(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)和可(ke)(ke)燃(ran)(ran)(ran)有機物燃(ran)(ran)(ran)燒起(qi)來，從(cong)而(er)導致(zhi)煤(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)矸(gan)石(shi)自(zi)(zi)燃(ran)(ran)(ran)。而(er)煤(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)氧(yang)復合自(zi)(zi)燃(ran)(ran)(ran)學說則認(ren)為煤(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)矸(gan)石(shi)中通常(chang)夾(jia)帶著(zhu)10 %～ 25 %的(de)碳質可(ke)(ke)燃(ran)(ran)(ran)物，在常(chang)溫(wen)下(xia)，煤(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)矸(gan)石(shi)中的(de)煤(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)會發生(sheng)緩慢的(de)氧(yang)化反應，同時(shi)放出熱量(liang)，當熱量(liang)聚(ju)積到一定溫(wen)度時(shi)，便可(ke)(ke)引起(qi)可(ke)(ke)燃(ran)(ran)(ran)物自(zi)(zi)燃(ran)(ran)(ran)，從(cong)而(er)導致(zhi)矸(gan)石(shi)山自(zi)(zi)燃(ran)(ran)(ran)。

內蒙古公司研發的(de)(de)一種能夠對煤(mei)(mei)(mei)矸(gan)(gan)石(shi)(shi)(shi)山(shan)(shan)進行實時(shi)、操作(zuo)便捷、適用性(xing)強(qiang)的(de)(de)自(zi)燃預防監(jian)測(ce)(ce)(ce)系(xi)(xi)(xi)統(tong)大大的(de)(de)解決(jue)了現(xian)有煤(mei)(mei)(mei)矸(gan)(gan)石(shi)(shi)(shi)山(shan)(shan)溫(wen)(wen)度(du)監(jian)測(ce)(ce)(ce)不完善的(de)(de)問題。提供：煤(mei)(mei)(mei)矸(gan)(gan)石(shi)(shi)(shi)山(shan)(shan)防自(zi)燃溫(wen)(wen)度(du)監(jian)測(ce)(ce)(ce)報警系(xi)(xi)(xi)統(tong)，遠距(ju)離煤(mei)(mei)(mei)矸(gan)(gan)石(shi)(shi)(shi)山(shan)(shan)溫(wen)(wen)度(du)場探(tan)測(ce)(ce)(ce)，自(zi)燃煤(mei)(mei)(mei)矸(gan)(gan)石(shi)(shi)(shi)山(shan)(shan)溫(wen)(wen)度(du)，煤(mei)(mei)(mei)矸(gan)(gan)石(shi)(shi)(shi)山(shan)(shan)表面溫(wen)(wen)度(du)場測(ce)(ce)(ce)量方法，煤(mei)(mei)(mei)矸(gan)(gan)石(shi)(shi)(shi)山(shan)(shan)自(zi)燃溫(wen)(wen)度(du)監(jian)測(ce)(ce)(ce)系(xi)(xi)(xi)統(tong)_煤(mei)(mei)(mei)矸(gan)(gan)石(shi)(shi)(shi)山(shan)(shan)遠程無線LORA測(ce)(ce)(ce)溫(wen)(wen)采集系(xi)(xi)(xi)統(tong)廠家公司。lora無線LORA測(ce)(ce)(ce)溫(wen)(wen)的(de)(de)優點

1.    傳輸距離遠
lora無(wu)線LORA測(ce)(ce)溫(wen)在(zai)市面上(shang)收歡(huan)迎最(zui)主要(yao)的(de)原(yuan)因之(zhi)一(yi)，就是(shi)在(zai)同(tong)等功率(lv)下的(de)條件下，lora無(wu)線LORA測(ce)(ce)溫(wen)傳(chuan)(chuan)輸(shu)(shu)距(ju)離都會超過其他系列的(de)無(wu)線LORA測(ce)(ce)溫(wen)。例如無(wu)線LORA測(ce)(ce)溫(wen)采(cai)集(ji)lora1276-C1和RF4432PRO無(wu)線LORA測(ce)(ce)溫(wen)的(de)功率(lv)都是(shi)100mw，但lora1276-C1模塊的(de)傳(chuan)(chuan)輸(shu)(shu)距(ju)離有5公里，RF4432PRO模塊的(de)傳(chuan)(chuan)輸(shu)(shu)距(ju)離只(zhi)有1.4公里，差距(ju)一(yi)目了然。

二、系統架構

1. 傳感層

   • 高溫(wen)型(xing)PT100傳感器(qi)（-40℃~600℃），鎧裝不銹鋼探頭防(fang)腐蝕

   • 部署密度：縱向(xiang)(xiang)每1m深布設1節點，橫向(xiang)(xiang)間距20m×20m網格

2. 傳輸層

   • LoRaWAN網關（CN470頻段），穿(chuan)透能力達500m

   • 4G/北斗(dou)雙(shuang)模(mo)回(hui)傳（無信號區(qu)域備用(yong)）

3. 平臺層

   • 三維熱力圖可視(shi)化（溫度(du)梯度(du)分析）

   • 多級報警：>60℃黃色預警，>100℃紅色應急響應

2.    功耗低
無線通訊領域(yu)中(zhong)，有(you)一(yi)個由來已久的(de)(de)問題，如何在無線LORA測溫超長傳輸距(ju)離的(de)(de)同時，保(bao)持模(mo)(mo)塊(kuai)的(de)(de)低功耗；這個問題直至lora模(mo)(mo)塊(kuai)的(de)(de)推出才得以(yi)解決。這也是lora模(mo)(mo)塊(kuai)在市面上廣受歡迎的(de)(de)一(yi)個主(zhu)要因素。

3.    抗干擾能力強
lora無線LORA測溫的lora調制模(mo)式具(ju)有很強的抗干擾性，相比較傳(chuan)統的GFSK、FSK等調制方式，lora調制模(mo)式擁(yong)有出(chu)色(se)的擴頻調制及(ji)前(qian)向(xiang)糾錯技術，甚(shen)至可以做到(dao)將數(shu)據(ju)從(cong)噪聲(sheng)中分(fen)辨提(ti)取出(chu)來(lai)。無線LORA測溫的抗干擾行(xing)越強，可以使(shi)傳(chuan)輸的數(shu)據(ju)更加穩定且(qie)可靠。

4.    靈敏度高
LoRa無線(xian)LORA測溫(wen)的(de)lora調(diao)制(zhi)技(ji)術對(dui)信號(hao)進行獨有的(de)擴(kuo)頻功能，在等(deng)同的(de)數據速(su)率條件(jian)下(xia)，它的(de)擴(kuo)頻調(diao)制(zhi)方式可(ke)以(yi)獲得比傳統GFSK、FSK等(deng)調(diao)制(zhi)方式高8-10dB的(de)靈(ling)敏(min)度。無線(xian)LORA測溫(wen)的(de)傳輸(shu)距(ju)離(li)越(yue)遠時，信號(hao)就會越(yue)弱，這是(shi)靈(ling)敏(min)度越(yue)高的(de)模塊，就能接收更加微(wei)弱的(de)信號(hao)，這也是(shi)靈(ling)敏(min)度越(yue)高時，傳輸(shu)距(ju)離(li)越(yue)遠的(de)原理。

 

監測方案

三、關鍵技術

• 抗干擾設計：

  • 傳感(gan)器采(cai)用三線(xian)制接線(xian)，消(xiao)除導(dao)線(xian)電阻影響

  • 頻(pin)段(duan)自適應(ying)跳頻(pin)技術（規(gui)避(bi)礦區(qu)電(dian)磁干擾）

• 低功耗策略：

  • 休眠喚醒機制（每小(xiao)時(shi)采集(ji)1次，異(yi)常(chang)溫度連續監(jian)測）

  • 溫差自觸(chu)發（相鄰節(jie)點(dian)溫差≥15℃時激活(huo)周邊節(jie)點(dian)）

免打孔安裝：現場不允許采用普通探針打孔固定安裝，且熱風爐表面很粗糙，探頭需能在200℃高溫下保持較好的固定效果。
高防護等級：嚴苛的作業環境，需要較高的防護等級。
溫度范圍廣：熱風爐溫度高，設備測溫范圍需在0-500℃區間，且精度要求高。
維護(hu)(hu)便捷(jie)：現場不便于(yu)頻繁維護(hu)(hu)，需(xu)續航持(chi)久、維護(hu)(hu)便捷(jie)的設備。

● 支持 TCP Server, UDP, MQTT 等(deng)通訊協議

● 內置(zhi)網(wang)頁(ye)功能(neng)，可以通過網(wang)頁(ye)查詢數據

 

● 寬電源供(gong)電范(fan)圍：8 ~ 32VDC

 

● 可靠性高(gao)，編程方(fang)便，易于應用(yong)

 

● 標準 DIN35 導軌安(an)裝，方(fang)便集中布(bu)線

 

● 用戶可在網頁(ye)上設置模塊 IP 地址和其他參數

 

● 低成本、小體積、模塊化設(she)計

 

● 外形尺寸(cun)：79 x 69.5x 25mm

公(gong)(gong)司研發的一種能夠對煤矸(gan)(gan)(gan)石(shi)山進行(xing)實時、操作(zuo)便捷、適用性(xing)強的自(zi)燃(ran)(ran)預(yu)防監(jian)測(ce)(ce)(ce)系(xi)統(tong)大大的解決了(le)現有煤矸(gan)(gan)(gan)石(shi)山溫(wen)度(du)監(jian)測(ce)(ce)(ce)不(bu)完善(shan)的問(wen)題(ti)。提(ti)供：煤矸(gan)(gan)(gan)石(shi)山防自(zi)燃(ran)(ran)溫(wen)度(du)監(jian)測(ce)(ce)(ce)報警系(xi)統(tong)，遠距離煤矸(gan)(gan)(gan)石(shi)山溫(wen)度(du)場(chang)探測(ce)(ce)(ce)，自(zi)燃(ran)(ran)煤矸(gan)(gan)(gan)石(shi)山溫(wen)度(du)，煤矸(gan)(gan)(gan)石(shi)山表面溫(wen)度(du)場(chang)測(ce)(ce)(ce)量方法，煤矸(gan)(gan)(gan)石(shi)山自(zi)燃(ran)(ran)溫(wen)度(du)監(jian)測(ce)(ce)(ce)系(xi)統(tong)_煤矸(gan)(gan)(gan)石(shi)山遠程(cheng)無線LORA測(ce)(ce)(ce)溫(wen)采集系(xi)統(tong)廠家公(gong)(gong)司。lora無線LORA測(ce)(ce)(ce)溫(wen)的優點

插入式測(ce)溫儀(yi)通過測(ce)溫探桿對具有一定高度或(huo)深(shen)度的(de)(de)物料進行溫度監(jian)(jian)(jian)測(ce)，常(chang)備(bei)搭(da)配在(zai)封閉(bi)煤場環境監(jian)(jian)(jian)控系(xi)統、筒倉安全監(jian)(jian)(jian)測(ce)系(xi)統中(zhong)，是煤場煤溫監(jian)(jian)(jian)測(ce)防(fang)煤自燃(ran)的(de)(de)重(zhong)要管(guan)理手段(duan)。

 

軟件監測平臺：

四、實施案例

山西某煤礦應用(yong)數據：

• 提前12小時(shi)預警自(zi)燃點（溫(wen)度從(cong)65℃升(sheng)至98℃趨勢(shi)）

• 減少巡檢人力成本70%，年減排CO?約800噸