堆煤多点温度监控装置的制作方法

本实用新型属于矿用安全监控技术领域，涉及一种基于窄带蜂窝物联网的堆煤多点温度监控装置。

背景技术：

露天存放的堆煤，由于天气的变化，堆内的煤炭会因氧化作用使温度升高甚至发生自燃。煤不完全燃烧会释放有毒气体，污染环境，危害现场以及附近设施和人员的安全，同时也带来煤炭存储中的大量损耗。煤炭的自燃大多从堆煤的内部开始，一旦发生火灾很难简单灭火。因此，对堆内温度进行实时监控是十分重要的预防堆煤自燃的手段，其能够及时发现隐患，以及防止自燃扩大。

目前，现有的煤堆温度监控系统，大都是通过有线传输的方式进行数据传输的，测量人员需要在仪表的现场，通过有线连接方式来读取煤堆内部温度数据。很多储煤场为了预防煤堆自燃，需要每天多次测量煤堆多个测点的温度数据，现有煤堆测温仪要求测量人员必须在现场对所有测点逐一巡检测量，人工劳动量过于繁重，以至于很难保质保量完成监测工作，造成煤堆自燃现象频发，不仅造成经济损失也污染环境。

技术实现要素：

本实用新型的目的是从根本上解决在传输过程中因有线传输网络的损坏、造成温度监控不及时而导致的温升灾害。

根据本实用新型的实施例，提供了一种基于窄带蜂窝物联网的堆煤多点温度监控装置，其特征在于包括多个堆煤温度采集模块(1)、报警指示模块(2)、监控服务器(3)以及人机交互终端(4)，所述堆煤温度采集模块(1)以可通信方式连接到所述报警指示模块(2)，用于将温度采集数据输出到所述报警指示模块(2)；所述堆煤温度采集模块(1)和所述报警指示模块(2)分别通过窄带蜂窝物联网连接到所述监控服务器(3)，分别用于向所述监控服务器(3)上传温度采集数据，从所述监控服务器(3)接收报警指示；所述监控服务器(3)通过以可通信方式连接到所述人机交互终端(4)。

根据本实用新型的实施例，所述堆煤温度采集模块(1)包括插入煤堆内部的金属扦插探头部分(6)，其中具有用于测温的温度采集传感器单元(15)，所述堆煤温度采集模块(1)还包括位于煤堆外部的数据处理部分(7)，其中具有主控处理单元(13)、状态指示单元(14)、数据通信单元(16)，所述堆煤温度采集模块(1)还包括位于煤堆外部的电源部分，其中具有太阳能充电板(11)和供电单元(12)。

根据本实用新型的实施例，所述主控处理单元(13)分别连接到状态指示单元(14)、所述数据通信单元(16)、所述温度采集传感器单元(15)，用于从所述温度采集传感器单元(15)接收温度采集数据，并经由所述数据通信单元(16)将温度采集数据发送到所述监控服务器(3)，并用于根据温度采集数据来控制所述状态指示单元(14)的状态指示。

根据本实用新型的实施例，所述主控处理单元(13)还连接到所述供电单元(12)，用于控制所述供电单元(12)对温度采集传感器单元(15)和所述数据通信单元(16)供电。

根据本实用新型的实施例，所述供电单元(12)包括充放电单元(121)、电源管理单元(122)和电池单元(123)，其中，所述充放电单元(121)连接到所述太阳能充电板(11)和所述电源管理单元(122)，所述电源管理单元(122)连接到所述电池单元(123)。

根据本实用新型的实施例，所述充放电单元(121)连接到所述状态指示单元(14)。

根据本实用新型的实施例，所述电池单元(123)为可充电锂电池。

根据本实用新型的实施例，所述温度传感器单元(15)通过rs485接口连接到所述主控处理单元(13)，所述主控处理单元(13)通过串口连接到所述数据通信单元。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

1、不仅能测量和监控煤堆实时温度、节约在系统安装过程中浪费的大量人力物力资源，还可以避免信号在传输过程中因有线传输网络的损坏造成温度监控不及时而导致的温升灾害；

2、采用窄带蜂窝物联网传输数据，安全高效，成本低、功耗低、速率快、容易安装架设；

3、采用太阳能充电方式充电，安全方便，且容易安装，节约能源。

附图说明

图1为根据本实用新型的实施例的堆煤多点温度监控装置的总体结构示意图；

图2为根据本实用新型的实施例的堆煤多点温度监控装置的堆煤温度采集模块的结构示意图；

图3是为根据本实用新型的实施例的堆煤多点温度监控装置的堆煤温度采集装置的使用环境示意图。

附图标记说明：

1、堆煤温度采集模块；2、报警指示模块；3、监控服务器；4、人机交互终端；11、太阳能充电板；12、供电单元；13、主控处理单元；14、状态指示灯；15、温度采集传感器单元；16、数据通信单元；121、充放电单元；122、电源管理单元；123、电池单元；5、煤矿企业的煤堆；6、堆煤温度采集模块温度采集金属扦插探头；7、堆煤温度采集模块温度的数据采集和传输模块；8、靠近煤堆的运营商窄带蜂窝物联网通讯基站；9、靠近控制中心运营商窄带蜂窝物联网通讯基站；10、数据显示终端；11、窄带蜂窝物联网数据接收装置。

具体实施方式

下面，结合附图对技术方案的实施作进一步的详细描述。

本领域的技术人员能够理解，尽管以下的说明涉及到有关本实用新型的实施例的很多技术细节，但这仅为用来说明本实用新型的原理的示例、而不意味着任何限制。本实用新型能够适用于不同于以下例举的技术细节之外的场合，只要它们不背离本实用新型的原理和精神即可。

另外，为了避免使本说明书的描述限于冗繁，在本说明书中的描述中，可能对可在现有技术资料中获得的部分技术细节进行了省略、简化、变通等处理，这对于本领域的技术人员来说是可以理解的，并且这不会影响本说明书的公开充分性。

图1为根据本实用新型的实施例的堆煤多点温度监控装置的总体结构示意图。如图1所示，根据本实用新型的实施例的基于窄带蜂窝物联网的堆煤多点温度监控装置主要包括：堆煤温度采集模块1、报警指示模块2、监控服务器3以及人机交互终端4，其中，所述堆煤温度采集模块1和所述报警指示模块2位于堆煤现场，所述监控服务器3以及人机交互终端4一般位于远端，但也可以位于堆煤现场。

其中，所述堆煤温度采集模块1以可通信方式连接到所述报警指示模块2，用于将温度采集数据输出到所述报警指示模块2，这样，即便在所述堆煤温度采集模块1和/或所述报警指示模块2离线(与监控服务器3的无线连接中断)的情况下，所述报警指示模块2也能够根据接收到的温度采集数据而在现场发出报警信号，例如，通过声/光方式提醒现场作业人员。可选地，多个堆煤温度采集模块1可以连接到一个所述报警指示模块2，所述报警指示模块2在其所连接的任意堆煤温度采集模块1的温度采集数据异常的情况下，即会发出报警信号，之后，工作人员可通过检查各个堆煤温度采集模块1的状态指示单元14的指示来确定温度异常的具体位置(因为各个堆煤温度采集模块1的距离可能较远，且难以在每个堆煤温度采集模块1的位置都安排工作人员值守)。

所述堆煤温度采集模块1和所述报警指示模块2各自均可通过无线/有线网络连接到所述监控服务器3，分别用于向所述监控服务器3上传温度采集数据，从所述监控服务器3接收报警指示；

所述监控服务器3通过有线方式连接到所述人机交互终端4，例如，所述显示终端4与所述监控服务器3位于同一中控室。

图2为根据本实用新型的实施例的堆煤多点温度监控装置的堆煤温度采集模块1的结构示意图。如图2所示，所述堆煤温度采集模块1包括太阳能充电板11、状态指示单元(状态指示灯)14、供电单元12、主控处理单元13、温度采集传感器单元15、数据通信单元16；

其中，所述主控处理单元13分别连接到状态指示单元14、所述数据通信单元16、所述温度采集传感器单元15，用于从所述温度采集传感器单元15接收温度采集数据，并经由所述数据通信单元16将温度采集数据发送到所述监控服务器3，并且，根据温度采集数据来控制状态指示单元14的状态指示，例如，状态指示单元14通过指示灯指示其所属的堆煤温度采集模块1的采集数据异常。

所述主控处理单元13还连接到所述供电单元12，用于控制所述供电单元12对温度采集传感器单元15和所述数据通信单元16供电。

所述太阳能充电板11连接到所述供电单元12；

进一步地，如图2所示，所述供电单元12包括充放电单元121、电源管理单元122和电池单元123，其中，所述充放电单元121连接所述太阳能充电板11和所述电源管理单元122，所述电源管理单元122连接所述电池单元123，这样，所述太阳能充电板11获得的电能能够经由所述充放电单元121、所述电源管理单元122储存到所述电池单元123。

可选地，所述充放电单元121也能够直接对状态指示单元14供电。

进一步地，所述电池单元123为可充电锂电池。

进一步地，所述数据通信单元16为窄带蜂窝物联网无线通信模块，所述无线通信模块通过运营商的无线网络连接所述监控服务器3。

在实际使用过程中，堆煤多点温度监控装置的多个堆煤温度采集模块1作为节点装置被放置在煤矿堆煤的适当位置，组成多点堆煤温度监控系统。堆煤温度采集模块1工作的方式为：温度传感器单元15通过rs485接口将采集的数据传输到该模块的主控处理单元13，主控处理单元13一方面通过串口将数据传输到数据通信单元，数据通信单元中的窄带蜂窝物联网模块通过运营商的基站将数据无线实时传输到监控服务器；另一方面与预设报警值比较，如满足报警条件则将驱动状态指示单元(状态指示灯)14，进行报警显示，告诉该区域工作人员该处堆煤温度过高要及时处理。

在堆煤温度采集模块1工作时，当日间有阳光时，太阳能充电板11将光能转化成电能，一方面给堆煤温度采集模块1提供电能，一方面通过电源管理单元122给电池单元123充电。在夜间和光线不佳的日间，装置的动力电由电池单元123通过电源管理模块122供给。

堆煤多点温度监控装置的主要数据监视和控制均在远端的人机交互终端4上完成。正常工作时，人机交互终端4通过互联网输入特定的账户和密码可以链接到监控服务器，实时接收堆煤温度采集模块传输的温度数据，对堆煤温度实时数据进行数据展示、分析、处理；当发现存在温度异常时可以通过监控服务器3直接驱动该区域装置上的报警指示模块2进行煤堆的区域联防报警。

图3是为根据本实用新型的实施例的堆煤多点温度监控装置的堆煤温度采集装置的使用环境示意图。

如图3所示，从外部结构的角度，所述堆煤温度采集模块1包括温度采集金属扦插探头部分6(对应于温度采集传感器单元15)、数据处理部分7(对应于主控处理单元13、状态指示单元14、数据通信单元16)、电源部分(未示出，对应于太阳能充电板11和供电单元12)；其中温度采集金属扦插探头部分6为不锈钢金属管状，在顶端安装有金属温度探头，数据处理部分7为内部满足ip65等级的传感器外壳内部含有数据采集和传输的电路；温度采集金属扦插探头部分6、数据处理部分7在结构上为一体化设计。在实际使用中，要求用户安装时将温度采集金属扦插探头部分6扦插入煤堆内部用于测温，数据处理部分7应暴露在煤堆之外。

整个装置在使用中按要求在整个煤堆中均匀的扦插固定好单个窄带蜂窝物联网的堆煤温度采集传输模块。单个的堆煤温度采集传输模块采用窄带蜂窝物联网技术拥有唯一的编码，在开机后会自动连接到窄带蜂窝物联网通讯基站8，通过无线的方式将各个温度采集节点的数据传输出去；用户在远方监控中心可以通过窄带蜂窝物联网数据接收装置11与运营商窄带蜂窝物联网通讯基站9实时同步接收整个堆煤的窄多点温度监控数据，完成远端数据的显示，处理和监控任务。

最后，本领域的技术人员能够理解，对本实用新型的上述实施例能够做出各种修改、变型、以及替换，其均落入如所附权利要求限定的本发明的保护范围。