[发明专利]矿井煤自燃特征信息高密度网络化监测预警系统

权利要求书

1.一种矿井煤自燃特征信息高密度网络化监测预警系统，其特征在于：包括多个多参数无线传感器节点和多个无线监测基站；多参数无线传感器节点包括能量供应模块、传感器模块、信号调理电路、第一单片机、第一无线自组网模块、红外遥控模块、微型负压泵模块、485模块、声光报警模块和防爆外壳；微型负压泵模块为多参数无线传感器节点提供气体检测所需的气样，红外遥控模块用于多参数无线传感器节点的校准，能量供应模块为多参数无线传感器节点提供电源；红外遥控模块、微型负压泵模块、485模块、声光报警模块均与第一单片机通信连接，第一无线自组网模块包括无线通信模块；传感器模块通过信号调理电路与第一单片机的I/O口对接，第一单片机与第一无线自组网模块通信连接，第一无线自组网模块通过天线与无线监测基站连接；

无线监测基站包括第二单片机、能量供应模块、数据存储模块、485模块、RJ45模块、第二无线自组网模块、触摸屏和防爆外壳；能量供应模块为无线监测基站提供电源，第二无线自组网模块通过天线与第一无线自组网模块通信连接，第二无线自组网模块与第二单片机连接，触摸屏、数据存储模块、485模块和RJ45模块均与第二单片机通信连接，第二单片机通过485模块或RJ45模块与隔爆兼本安型环网交换机通信连接，隔爆兼本安型环网交换机通过通信光缆将传输信息上传到地面监控中心；

矿井煤自燃特征信息高密度网络化监测预警系统在数据采集的过程中采用动态调整一阶滤波系数算法，包括以下步骤：

1)传感器模块对变量进行三次采样，分别为第一次采样值X(n-2)，第二次采样值X(n-1)，第三次采样值X(n)，将采样值分别存储；

2)计算第二次采样值和第一次采样值的差值，计算第三次采样值和第二次采样值的差值，比较差值变化的方向是否一致，若差值同为正或同为负，则差值变化方向相同，若差值一正一负，则差值变化方向相反；

3)若差值变化方向相反，则将滤波计数器和滤波系数两个变量清零，输出当前滤波系数的值α；

4)若差值变化方向一致，将滤波计数器变量自加1；判断差值的绝对值是否大于设定阈值，若差值大于阈值，则将滤波计数器变量自加2，若差值小于阈值，则跳出判断；判断滤波计数器是否达到计数上限，若达到计数上限，则将滤波系数与系数增量进行求和，并将滤波计数器清零，若滤波计数器没有达到计数上限，则跳出循环；

5)输出当前滤波系数的值α；

6)利用一阶低通滤波，将滤波系数α带入到算法公式Y(n)＝αX(n)(1-α)Y(n-1)中,得到本次滤波输出值Y(n)，其中，α为滤波系数，Y(n-1)为上次滤波输出值。

2.根据权利要求1所述的矿井煤自燃特征信息高密度网络化监测预警系统，其特征在于：多参数无线传感器节点的传感器模块为内置式传感器，内置式传感器设置于气室内，气室设置有第一快速气动接头和第二快速气动接头，第一快速气动接头通过硅胶管与微型负压泵模块连接，第二快速气动接头通过硅胶管与粉尘过滤器连接。

3.根据权利要求2所述的矿井煤自燃特征信息高密度网络化监测预警系统，其特征在于：传感器模块包括一氧化碳传感器、氧气传感器、甲烷传感器、压差传感器、温度传感器和湿度传感器。

4.根据权利要求1所述的矿井煤自燃特征信息高密度网络化监测预警系统，其特征在于：相邻的多参数无线传感器节点之间的无线通信距离≤2000m。

5.根据权利要求4所述的矿井煤自燃特征信息高密度网络化监测预警系统，其特征在于：相邻的多参数无线传感器节点之间的无线通信距离≤500m。

6.根据权利要求1所述的矿井煤自燃特征信息高密度网络化监测预警系统，其特征在于：多参数无线传感器节点和无线监测基站之间的无线通信距离≤2000m。

7.根据权利要求6所述的矿井煤自燃特征信息高密度网络化监测预警系统，其特征在于：多参数无线传感器节点和无线监测基站之间的无线通信距离≤500m。

8.根据权利要求6所述的矿井煤自燃特征信息高密度网络化监测预警系统，其特征在于：矿井煤自燃特征信息高密度网络化监测预警系统数据融合时采用多传感器信息融合算法。