【文章內(nèi)容簡介】 ...................................... 45 數(shù)據(jù)接口設(shè)計 ............................................................................................................... 46 Web Service 接口方式 ............................................................................................. 46 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的交互格式 ............................................................................................. 47 數(shù)據(jù)交換框架 ......................................................................................................... 48 軟件的功能的實現(xiàn) ........................................................................................................ 49 目 錄 III 系統(tǒng)登陸模塊 ......................................................................................................... 49 實時數(shù)據(jù)查詢模塊 ................................................................................................. 50 歷史數(shù)據(jù)查詢模塊 ................................................................................................. 50 設(shè)備管理模塊 ......................................................................................................... 51 用戶管理模塊 ......................................................................................................... 51 預(yù)警值參數(shù)設(shè)置模塊 ............................................................................................. 52 本章小結(jié) ....................................................................................................................... 52 6 系統(tǒng)的工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用 .......................................................................................................... 54 系統(tǒng)的應(yīng)用環(huán)境 ........................................................................................................... 54 系統(tǒng)的現(xiàn)場布置方法 ................................................................................................... 55 系統(tǒng)的監(jiān)控機(jī)制 ........................................................................................................... 56 無線自組網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控機(jī)制 ..................................................................................... 56 GPRS 網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控機(jī)制 ........................................................................................... 57 Inter 網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控機(jī)制 ......................................................................................... 57 工業(yè)性試驗 ................................................................................................................... 58 火區(qū)位置及現(xiàn)狀 ..................................................................................................... 58 火區(qū)的危害 ............................................................................................................. 59 火區(qū)熄滅標(biāo)準(zhǔn) ......................................................................................................... 59 監(jiān)測結(jié)果 ................................................................................................................. 59 現(xiàn)場應(yīng)用結(jié)果分析 ................................................................................................. 62 本章小結(jié) ....................................................................................................................... 62 7 結(jié)論 ...................................................................................................................................... 63 結(jié)論 ............................................................................................................................... 63 展望 ............................................................................................................................... 64 致 謝 .................................................................................................................................. 65 參考文獻(xiàn) .................................................................................................................................. 66 附 錄 .................................................................................................... 錯誤 !未定義書簽。 1 緒論 1 1 緒論 研究的背景及意義 煤炭作為中國工業(yè)化進(jìn)程的主要 能源 基礎(chǔ)，對國家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展起著舉足輕重的作用。 “ 十一五 ” 規(guī)劃期，中國 “ 富煤貧油少氣 ” 的 能源 儲備特征和進(jìn)入 “ 重化工業(yè)主導(dǎo)型 ” 經(jīng)濟(jì)發(fā)展階段特點，決定了較長時期內(nèi)煤炭在我國一次 能源 消費結(jié)構(gòu)中占主導(dǎo)地位的 格局將保持不變。國家發(fā)改委在《 能源 發(fā)展 “ 十一五 ” 規(guī)劃》中提出 “ 2020 年中國煤炭消費量占一次 能源 消費總量的 %” [1]。煤田火災(zāi)是煤礦的重大災(zāi)害之一，對煤礦的安全生產(chǎn)構(gòu)成了嚴(yán)重威脅。在礦井火災(zāi)中，自然發(fā)火約占 70%，發(fā)生的頻率較高，全國國有煤礦中有 56%的礦井存在煤層自然發(fā)火危險。國內(nèi)一些自然發(fā)火嚴(yán)重的礦區(qū)如撫順、鶴崗、窖街、義馬、淮南等局統(tǒng)計均在 80~90%以上。由于煤層的自然發(fā)火，導(dǎo)致我國形成大面積的煤田自燃火區(qū)。煤田 自燃火區(qū)是指埋藏在地下的煤田因自然或人為因素引燃煤層后，煤火隨時間的推移，逐步蔓延發(fā)展形成規(guī)模較大的明火（簡稱煤田火災(zāi)）[2]。煤田火災(zāi)分布很廣，遍布南北半球，不僅中國有，而且在印度、美國、俄羅斯、 澳大利亞、印度尼西亞、中亞等國家和地區(qū)都普遍存在。中國由于特殊的地理位置和氣候條件，成為世界上煤田自燃災(zāi)害最為嚴(yán)重的國家。從 1994 年起，科技部、煤炭部和歐洲共同體合作進(jìn)行了 “ 中國北方煤田自燃環(huán)境監(jiān)測 ” 勘測研究，我國學(xué)者指出中國煤層自燃主要分布于新疆、甘肅、青海、寧夏、陜西、山西、內(nèi)蒙古等 7 個省、自治區(qū)，潛在燃燒 面積多達(dá) 720km2，正在燃燒的火區(qū)已燒掉煤炭 億 t，每年直接 燃燒損失 煤炭1360 萬 t，間接損失的優(yōu)質(zhì)煤炭多達(dá) 2 億 t。據(jù)初步估算，煤田自燃每年至少造成 200億元的經(jīng)濟(jì)損失。因煤層自燃每年向大氣排放 CO 萬 t， SO2 萬 t， NO2 30 萬t，粉塵 萬 t，排放 CO2和 H2S 等有害氣體，造成低空空氣有害物質(zhì)嚴(yán)重超標(biāo)，形成大范圍的酸雨，助長地球的溫室效應(yīng)。尤其是近幾年來，隨著高產(chǎn)高效綜采放頂煤技術(shù)的推廣，類似于陽泉、太西等開采高變質(zhì)程度無煙煤（以往認(rèn)為不自燃）的高瓦斯礦井，也頻繁出現(xiàn) 煤層自燃現(xiàn)象，并多次引起瓦斯燃燒和爆炸事故，由于礦山火災(zāi)凍結(jié)大量煤炭資源和昂貴的生產(chǎn)設(shè)備，造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失和礦山人員傷亡 [3]。隨著我國大型露天煤礦的不斷開發(fā)，露天礦的煤層自燃火災(zāi)已成為礦山重大自然災(zāi)害之一。露天煤層的自然發(fā)火受其產(chǎn)生的氧化熱與傳導(dǎo)和對流形成的熱擴(kuò)散之間平衡狀況的制約，粒度、供氧條件以及周圍環(huán)境條件等都對自然發(fā)火有影響，機(jī)理是很復(fù)雜的 [4]，預(yù)測預(yù)報也是目前的一大難題。 現(xiàn)有的煤田火災(zāi)溫度監(jiān)測主要是人工測溫法，測溫法由于是點接觸，預(yù)測預(yù)報范圍小，安裝、維護(hù)工作量大、不能提供實時監(jiān)測和預(yù)警 ，特別是探頭、引線極易破壞，在西安科技大學(xué)碩士學(xué)位論文 2 實際應(yīng)用中受到技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的限制，不宜大面積探火采用，不能很好的滿足煤礦安全生產(chǎn)的要求。無線自組網(wǎng)技術(shù)、移動通信技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與溫度傳感器相結(jié)合的監(jiān)測方法，是近幾年來一個新的發(fā)展趨勢，改變了傳統(tǒng)溫度傳感器系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，適應(yīng)更多溫度測量的應(yīng)用場合。隨著技術(shù)的逐步發(fā)展，煤礦對于實用、高效、靈活、美觀的監(jiān)控系統(tǒng)要求越來越高，而無線通信技術(shù)可以在現(xiàn)場靈活應(yīng)用，零安裝鋪設(shè)費用，以及更高的安全性和可靠性等優(yōu)勢，它的應(yīng)用可以滿足煤礦對監(jiān)控系統(tǒng)實用、高效、靈活、美觀的需求。 無線傳感器網(wǎng)絡(luò) [5]是由分布在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的大量傳感器節(jié)點，通過無線通信技術(shù)自組織成的、面向任務(wù)的，以數(shù)據(jù)為中心的多跳網(wǎng)絡(luò)。它綜合了嵌入式計算技術(shù)、數(shù)據(jù)融合技術(shù)、分布式信息處理技術(shù)等前沿科技成果。網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點通過協(xié)作的方式實時地監(jiān)測、感知周圍的環(huán)境變化或目標(biāo)狀態(tài)，并對獲取的信息進(jìn)行分析、處理，最終將有效信息上傳給用戶。它可應(yīng)用于布線和電源供給困難的區(qū)域、人員不能到達(dá)的區(qū)域（如受到嚴(yán)重污染的區(qū)域、環(huán)境被破壞的區(qū)域或敵對區(qū)域）和一些臨時場合（如發(fā)生自然災(zāi)害時，固定通信網(wǎng)絡(luò)被破壞）等。它不需要任何固定網(wǎng)絡(luò)的支持，其快速展開、抗毀性 強(qiáng)等特點為野外隨機(jī)性的數(shù)據(jù)獲取提供了方便。因此，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測具有實際的工程應(yīng)用前景 [6]。 由于煤田發(fā)火區(qū)域有隱蔽性、著火點分散、被測點多、距離遠(yuǎn)、環(huán)境復(fù)雜等特點，使得對煤田火災(zāi)的管理、監(jiān)控非常困難。 采用 ZigBee 技術(shù)和 GPRS 技術(shù)的煤田火災(zāi)無線自組網(wǎng)鉆孔溫度遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)則能提供現(xiàn)場的實時監(jiān)測和預(yù)警， 能夠?qū)崿F(xiàn) ZigBee 技術(shù)和 GPRS 技術(shù)