煤矸石山内部温度场无线监测系统研究

煤矸石在长期堆积过程中,会受到太阳照射、雨淋风吹等作用,之后煤矸石山内部物化性质将发生变化,造成自燃、爆炸等严重后果,并且发生自燃的煤矸石也会严重污染土地和地下水等,对周围生活和工作的人们造成严重的危害。煤矸石山发生自燃往往是因为没有及时了解到内部温度变化趋势和确定火源位置等,无法提前抑制矸石山内部自燃进一步的发生。

以Lo Ra通讯技术为基础,将温度传感器连接到无线传输模块上,建立了主控站和各温度监测节点的监测系统及配套软件,能够通过远距离无线监测采集温度数据,之后在实验室开展了模拟煤矸石堆内主动升温监测,将无线测温节点逐层埋入,能够在升温过程中进行温度数据的实时采集,并观测到温度的扩散范围等。又在煤矿煤矸石山开展了实际测试,将各监测节点放入不同深度后通过主控站进行温度询问,测试得到了无线通讯传输的最大距离。为监测煤矸石山内部温度场的变化提供了一种有效手段且测温终端具备高独立性,能够保证不因个别测温节点影响系统稳定性。

(2)在煤矸石山内部近热源的水平层方向受热影响范围最大的区域为半径0-0.2m,超出半径0.2m区域所受热源温度的影响很小,升温幅度与升温速率迅速降低,且热源的温度越高,对煤矸石堆的内部温度场影响越大。

(3)在热源的竖直层方向,距热源点半径0-0.3m向上区域所受影响最大,超出半径0.3m后的区域温度所受热源温度变化影响大幅降低。热源所在水平层0_(水平)和竖直层0_(竖直)温度变化比较来看,竖直向上方向的热量传播能力强于水平方向。

(4)通过在现场煤矸石山进行无线测温系统的测试后,主控站与节点之间的有效穿透传输距离不能超出8m,节点与节点间的最大有效穿透距离不能超过7.14m。

(5)基于节点与节点、主控站与节点间的最大穿透有效距离,提出了监测节点在煤矸石山内按照“点-条-面”布置方式的设计构想,以点成条列,相邻条列间节点互成等边三角形,众条列又形成监测面,最后形成多水平监测面进行内部温度场监测,此设计构想可减小传输系统的冗余性、投放成本和投放盲目性。

“煤堆自燃”可能是大众不怎么接触的字眼，但是对于火电厂，煤场等一些需要使用大量煤炭的工厂来说，是需要大力关注的事情；煤堆自燃对于任何一个储