煤自燃危险区域无线监测预警技术研究.doc

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1、煤自燃危险区域无线监测预警技术研究马旭张连锋侯玉亭兖矿集团有限公司南屯煤矿摘要:木文针对兖州矿区采空区煤自燃危险区域监测工作中存在的困难，提出无线监测预警技术，通过现场应用证明该技术大大提高矿井自燃火灾预警的精确性和可靠性，有效实现了自燃火灾的监测预防与定位，取得较好的效果。关键词：煤自燃;无线检测;预警;作者简介：马旭，山东兖州人，现任南屯煤矿通风副总工程师，多年来从事矿井一通三防安全管理工作，曾发表论文多篇。收稿日期：2017-8-21Studyonwirelessmonitoringandearlywarningtechnologyofcoalautoignitiondang

2、erousareaMaxuZhangLianfengHouYutingYankuangNarrtuncoalmine;Abstract：Inthispaper,inivewofYanzhoumininggoafcoalspontaneouscombustiondangerzoneexistsinthemonitoringworkdifficulty,proposesawirelessmonitoringtechnology,throughfieldapplicationprovesthatthistechnologycangreatlyimprovetheaccuracyandre

3、liabi1ityofminespontaneousfirewarning,theeffectiverealizationofthemonitoringandpreventionofspontaneouscombustionfirepositioning,andachievedgoodeffect.Keyword：coalautoignition;wirelessinspection;earlywarning;Received：2017-8-21随着兖州矿区冋采纵深发展，围岩应力大，综放遗煤多，漏风规律复杂多变，自燃危险性大;密闭区或沿空侧易于形成较强的漏风，相邻区段遗留有大量松散

4、煤体，极易氧化升温。回采形成的采空区逐渐连成一片，大范围采空区存在严重的冲击、瓦斯、有毒有害气体涌岀和煤自然发火隐患。井下煤自燃火灾预报的愈早、愈准确，则扑灭火灾所需的人力、物力愈少，救援亦容易。只有准确、适时地进行煤自燃火灾的预警，才能做到有的放矢地采取预防煤自燃火灾的措施，提高措施的针对性和有效性。在煤火灾害感知方面，现有的监测系统信息处理水平不高，有限的数据资源“挖掘”分析程度不够，自燃危险程度判别和防控决策的信息量不足，不能及时发现煤自燃早期隐患，严重制约了煤火灾害监测预警技术的发展。木文提出的自燃危险区域无线监测预警技术，对兖州矿区煤自燃早期隐患监测技术水平的提高具有重要

5、意义。1总体思路在分析煤自燃危险区域特点和规律的基础上，提出煤自燃危险区域多参数无线感知网络监测预警技术，研究煤自燃危险区域无线通信性能、煤自燃危险区域无线感知网络容错拓扑及路由协议算法，研制出煤自燃危险区域特征信息无线监测装置，掌握了煤自燃特征信息融合识别预警方法，开发出煤自燃危险区域无线感知网络监测预警软件，从而实现对煤自燃危险区域进行监测预警。2建立三维受限空间无线通信模型煤自燃危险区域无线监测环境更是复杂异常，在煤矿井下这个特殊的传输空间里，无线屯磁波的传输衰减有不同于地面的特殊性。2.1建立无线通信衰减模型建立了无线通信衰减模型（见图1）,计算出沿空巷道中无线通信的截止频

6、率为291MHz（囂山二•——#（丄）2+（£~）2）皿厂va,结合井下电磁干扰统计，巷道尺寸断而越大，截止频率越低，得到沿空巷道无线通信的优选频率必须大于500MHzo图1沿空巷道无线通信物理模型示意图下载原图2.2仿真沿空巷道的通信性能对沿空巷道的通信性能进行仿真，得到了不同通信频率的衰减系数及有效通信距离之间的关系，拟合得出衰减系数及通信距离与频率成二次函数关系，沿空巷道中电磁波的损耗主要是传输损耗，揭示了无线感知网络的传输衰减规律（见图3、图4）o图2(1t诫武阶数不同巷道尺寸的裁止频率(5m.4mXit不同通信频率的衰减系故下载原图图4不同通信频率下的电磁信号衰减规律3研

7、究三维空间线形节点部署煤矿井下煤自燃危险区域带状受限空间的特殊环境和复杂条件，其间部署的传感器节点具有鲜明的位置特征，不同位置对传感器节点的覆盖和通信要求不尽相同，若采用随机部署策略，很难保证节点的位置要求;在满足覆盖需求的前提下，节点被有效的部署在监测区域后，如何让部署后的无线传感器网络能够牛存尽可能长的时间也是…大难点;无线传感器网络是与具体应用相关的，不同的应用对底层网络的拓扑控制设计冃标的要求也不尽相同。S3(1)根据煤矿井下煤自燃危险区域带状受限空间的特殊环