[發(fā)明專利]一種引入GPS信號的煤火區(qū)環(huán)境綜合檢測裝置及其方法

有效

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• 申請日: 2011-11-17
• 公開（公告）號: CN102506940A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王堅;謝宇;高井祥
• 申請（專利權(quán)）人: 中國礦業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務(wù)所 32237
• 代理人: 程化銘

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種對煤火區(qū)環(huán)境的綜合檢測，具體涉及一種引入GPS信號的煤火區(qū)環(huán)境綜合檢測裝置及其方法。

背景技術(shù)

在煤炭富集區(qū)域，暴露在地表的煤層往往會與氧氣接觸發(fā)生氧化反應(yīng)釋放熱量，當(dāng)熱量聚集到一定程度時將發(fā)生煤火自燃現(xiàn)象。我國北方的大部分產(chǎn)煤區(qū)由于氣候干旱、降水量少，而且煤層厚、縫隙寬，煤層之間易于供氧和通風(fēng)，極易發(fā)生煤火自燃現(xiàn)象。這不僅造成了大量煤炭資源的損失，而且煤層燃燒時將釋放???????????????????????????????????????????????、和等大量的有害氣體，造成嚴(yán)重的空氣污染、生態(tài)破環(huán)和環(huán)境惡化，并加劇全球溫室效應(yīng)。面對愈演愈烈的煤火自燃現(xiàn)象，需要及時對煤火區(qū)附近的有害氣體濃度和空氣溫度進行檢測，并全面評估其空氣污染狀況，從而為煤火區(qū)的環(huán)境治理及其緊迫性提供決策依據(jù)。

目前雖然已有用于氣體濃度和空氣溫度檢測的傳感器裝置，但大多數(shù)只能實現(xiàn)單一的檢測功能，用于煤火區(qū)內(nèi)多種有害氣體濃度和空氣溫度的綜合檢測裝置基本處于空白狀態(tài)，難以方便快速地實現(xiàn)煤火區(qū)內(nèi)多種環(huán)境參數(shù)的同時獲取與檢測。另外使用已有的傳感器裝置只能獲取煤火區(qū)內(nèi)某點的有害氣體濃度和空氣溫度，而煤火區(qū)空氣污染程度的地理分布并不均勻，顯然難以全面評估整個煤火區(qū)的空氣污染狀況。如果在獲取煤火區(qū)內(nèi)某點有害氣體濃度和空氣溫度的同時對該點進行GPS定位，獲取該點的定位數(shù)據(jù)，最后通過獲取足夠多點的數(shù)據(jù)，便能繪制整個煤火區(qū)內(nèi)多種有害氣體濃度和空氣溫度等環(huán)境參數(shù)的地理分布圖，將會更加全面、形象地體現(xiàn)該區(qū)域的空氣污染狀況及其分布差異，對煤火區(qū)環(huán)境治理具有重要的指導(dǎo)意義。但根據(jù)已有技術(shù)，要同時獲得檢測點的定位數(shù)據(jù)，必須額外配備GPS接收機，很不方便。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是要提供一種引入GPS信號的煤火區(qū)環(huán)境綜合檢測裝置及其方法，實現(xiàn)能同時測定煤火區(qū)內(nèi)、和三種有害氣體濃度以及空氣溫度等環(huán)境參數(shù)。

本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：該檢測裝置包括傳感器模塊、GPS定位模塊及其GPS天線、GPRS通訊模塊及其GPRS天線、數(shù)據(jù)存儲器、單片機、電源模塊和PDA無線手簿；其中，所述傳感器模塊包括濃度傳感器及其信號放大電路、濃度傳感器及其信號放大電路、濃度傳感器及其信號放大電路和空氣溫度傳感器及其信號放大電路；所述電源模塊包括電池組和電源轉(zhuǎn)換電路；所述PDA無線手簿包括PDA天線、PDA無線控制模塊和LCD液晶顯示屏。

（1）所述傳感器模塊中，濃度傳感器、濃度傳感器、濃度傳感器和空氣溫度傳感器的輸出端分別與其信號放大電路的輸入端連接，各信號放大電路的輸出端均與所述單片機的A/D轉(zhuǎn)換接口連接；

（2）所述GPS天線與GPS定位模塊連接，所述GPRS天線與GPRS通訊模塊連接，GPS定位模塊、GPRS通訊模塊和所述數(shù)據(jù)存儲器均與所述單片機的數(shù)據(jù)傳輸接口連接；

（3）所述電源模塊中，電池組與電源轉(zhuǎn)換電路連接，電源轉(zhuǎn)換電路分別與GPS定位模塊、數(shù)據(jù)存儲器、GPRS通訊模塊、單片機和傳感器模塊的各信號放大電路連接；

（4）所述PDA無線手簿中，PDA天線與PDA無線控制模塊連接，PDA無線控制模塊與LCD液晶顯示屏連接，并通過PDA天線和GPRS天線與GPRS通訊模塊建立基于GPRS的無線通訊網(wǎng)絡(luò)。

所述煤火區(qū)環(huán)境綜合檢測裝置的檢測方法為：

（1）打開電源開關(guān)，單片機上電，裝置自動對各部件的變量進行初始化設(shè)置，PDA無線手簿提示輸入檢測點名或點號，輸入后GPS指示燈開始閃爍，指示燈熄滅后，表示接收到有效GPS信號，GPS定位模塊通過偽距測量定位成功，然后通過單片機的數(shù)據(jù)傳輸接口讀取GPS定位模塊獲取的該點定位數(shù)據(jù)，并將其經(jīng)緯度坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為WGS-84平面直角坐標(biāo)；

（2）分別使用濃度傳感器、濃度傳感器、濃度傳感器和空氣溫度傳感器檢測該點的、和三種氣體的濃度和空氣溫度，傳感器輸出的電流信號與其周圍的氣體含量或空氣溫度成正比，然后通過信號放大電路對其進行放大，轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)的電流信號，最后通過單片機的A/D轉(zhuǎn)換接口對這些標(biāo)準(zhǔn)電流信號進行采集，經(jīng)過運算后轉(zhuǎn)換為與所測氣體濃度或空氣溫度向?qū)?yīng)的值，即將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；

（3）將檢測到的該點、、三種氣體的濃度、空氣溫度和WGS-84平面直角坐標(biāo)等數(shù)據(jù)進行編碼，然后通過GPRS通訊模塊將編碼后的數(shù)據(jù)發(fā)送給PDA無線手簿并在其LCD液晶顯示屏上顯示；