[發(fā)明專利]一種基于無線傳感器的礦井環(huán)境有害氣體檢測系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310692344.9
• 申請日: 2013-12-17
• 公開（公告）號: CN104713985A
• 公開（公告）日: 2015-06-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐通
• 申請（專利權(quán)）人: 徐通
• 主分類號: G01N33/00
• 分類號: G01N33/00
• 代理公司: 淮安市科文知識(shí)產(chǎn)權(quán)事務(wù)所 32223
• 代理人: 謝觀素

1.一種基于無線傳感器的礦井環(huán)境有害氣體檢測系統(tǒng)，其特征在于：所述系統(tǒng)由多個(gè)檢測單元和檢測中心計(jì)算機(jī)組成實(shí)現(xiàn)對礦井環(huán)境有害氣體的實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)同時(shí)檢測與狀況判別，檢測單元實(shí)現(xiàn)對檢測點(diǎn)有害氣體的特征參數(shù)進(jìn)行檢測，各檢測單元通過無線通信模塊與檢測中心計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)信息交互，檢測中心計(jì)算機(jī)用于對被檢測礦井環(huán)境有害氣體數(shù)據(jù)進(jìn)行處理與管理，并通過多組小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)辨識(shí)器實(shí)現(xiàn)對檢測點(diǎn)、檢測面和整個(gè)檢測環(huán)境有害氣體的狀況進(jìn)行等級判別；

所述檢測單元由氣路和參數(shù)采集電路組成，參數(shù)采集電路由礦井氣體進(jìn)氣口、潔凈空氣進(jìn)氣口、進(jìn)氣電磁閥、排氣口、排氣電磁閥、傳感器陣列、溫濕度傳感器、濾波電路、信號調(diào)理電路以及MSP430單片機(jī)構(gòu)成，各個(gè)檢測單元通過nRF2401無線通信模塊實(shí)現(xiàn)與檢測中心計(jì)算機(jī)信息交互，每個(gè)檢測單元均對應(yīng)設(shè)置有一個(gè)小波神經(jīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；

所述檢測中心計(jì)算機(jī)定時(shí)采集礦井環(huán)境有害氣體的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)顯示、曲線顯示、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和歷史查詢，為了對整個(gè)被檢測環(huán)境的有害氣體狀況進(jìn)行識(shí)別，系統(tǒng)對數(shù)據(jù)平滑數(shù)據(jù)預(yù)處理，提取反應(yīng)氣體變化狀況的最大值、平均值和穩(wěn)定值的特征值，得到特征值后輸入已經(jīng)設(shè)置好的多組小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)辯識(shí)器對礦井環(huán)境的有害氣體狀況進(jìn)行判別，同時(shí)給出各個(gè)檢測點(diǎn)、檢測面和整個(gè)檢測環(huán)境有害氣體的等級狀況；

所述小波神經(jīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)辯識(shí)器為15-22-5神經(jīng)元構(gòu)成的三層結(jié)構(gòu)，輸入層為15個(gè)神經(jīng)元對應(yīng)5個(gè)傳感器的15個(gè)特征值，分別對應(yīng)每個(gè)傳感器測量周期內(nèi)曲線的最大值、平均值和穩(wěn)定值作為該測量點(diǎn)的小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸入，隱含層采用22個(gè)神經(jīng)元，神經(jīng)元函數(shù)為基于框架的morlet小波函數(shù)，輸出層采用5個(gè)神經(jīng)元，輸出層神經(jīng)元函數(shù)Sigmoid，對應(yīng)有害氣體的5個(gè)等級，對應(yīng)等級神經(jīng)元輸出為1，其余為0，通過融合系數(shù)對每個(gè)測量點(diǎn)的對應(yīng)的小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸出進(jìn)行融合得到總的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸出來反應(yīng)檢測面和整個(gè)檢測環(huán)境的有害氣體的時(shí)空分布狀況。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于無線傳感器的礦井環(huán)境有害氣體檢測系統(tǒng)，其特征在于：所述傳感器陣列包括甲烷傳感器TGS816、氨氣傳感器TGS826、硫化氫傳感器TGS825、二氧化碳傳感器TGS4160、一氧化碳傳感器TGS203。