[發明專利]一種用于強對流天氣預警的礦業安防節點

有效

• 申請號: 201811036280.6
• 申請日: 2018-09-06
• 公開（公告）號: CN109270597B
• 公開（公告）日: 2023-09-22
• 發明（設計）人: 萬雪芬;楊義
• 申請（專利權）人: 東華大學;華北科技學院
• 主分類號: G01W1/10
• 分類號: G01W1/10;G01R29/08
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 翁若瑩;吳小麗

本發明提供了一種用于強對流天氣預警的礦業安防節點，包括：用于監測節點處氣壓數據的氣壓傳感器；用于監測雷電次數及雷電風暴前沿距離數據的雷電傳感器；用于按照預先設定的監測周期獲取氣壓傳感器與雷電傳感器的數據，并對所述數據進行處理分析，進而判斷是否有強對流天氣將要到來，并在有強對流天氣將要到來時發出告警信息的PSoC模塊；氣壓傳感器、雷電傳感器均與PSoC模塊連接，上位機通過LoRa無線通信模塊連接PSoC模塊，移動智能設備通過藍牙通信模塊連接PSoC模塊，礦業設備通過光纖通信模塊與PSoC模塊連接。本發明集成度高，外形尺寸小，成本低廉，性能可靠，為構建礦業領域強對流天氣預警體系提供了有效支撐。

技術領域

本發明涉及一種礦業安防節點，尤其涉及一種可以對強對流天氣進行監測預警的礦業安防節點。

背景技術

強對流天氣為在中小尺度天氣系統范圍內發生、伴隨雷暴現象出現的短時強降水、對流性強風等。其持續時間短暫但具有突發性，是一種破壞性極大的氣象災害。強對流天氣的強降雨、雷電、強風等氣象災害對礦業作業會帶來較大的不利影響。強對流天氣導致的表面徑流及滲透作用有可能導致塌方、滲水及灌水事故，造成重大的人員、財產損失。我國多個省市安監部門先后要求落實在強降雨期間停產撤人的規定。雷暴過程中云地間可以通過閃電落雷等產生強烈的電子交換，并可能通過入地滲透或者經軌道管線等處直達巷道深處，輕則損壞機電、通信設備，重則引發火災、瓦斯爆炸。而強風等亦會對通風系統、井架等設備造成一定的損壞。

現階段對強對流天氣的預警主要依靠衛星、S波段及C波段的多普勒天氣雷達、地面觀測站等方式獲得的數據。但是強對流天氣預測理論尚不充分完善，衛星及氣象雷達數據的尺度范圍、觀測成本及氣象服務模式還有待優化，強對流天氣的發生有一定的突發性與隨機性，這些原因造成強對流天氣小尺度快速預警方面存在不足。此外我國礦業及石油企業在全球拓展業務范圍，其礦區及鉆采區所處的國家地區往往不具有完善的氣象預警服務。海上鉆井平臺等處亦難獲得中小尺度有效預警。隨著中海油等企業海外礦區及油田規模的快速發展，對中小尺度強對流天氣的預警需求更為迫切。

借助物聯網技術可以快速有效地提供功能豐富的天氣預警服務，此外其還可望具有成本低廉、監測密度高、易于和現有設備集成聯動等特點，尤其適合在礦山、海上鉆井平臺等對小尺度氣象預警有特殊需求的場合作為重要的輔助預警措施使用。隨著電子技術的發展，通過微型、低成本、低功耗氣壓傳感器與閃電傳感器有望準確監測伴隨強對流天氣發生的氣壓與雷電劇烈變化；而可編程片上系統(PSoC，Programmable?System-On-Chip)則在單芯片上高度集成了可配置模擬和數字設備功能、存儲器和微控制器等，通過使用基于PSoC的IP核(Intellectual?Property?Core)開發技術，可以在一個“硅片”上實現定制功能的數模混合嵌入式系統。而面向下一代物聯網的LoRa低功耗網技術則便于實現監測數據與告警信息的大范圍交互傳達。移動智能設備較強的工作能力與人機交互特性有助于實現在強對流災害到來時針對個體的預警傳達。借助光纖可靠的通信能力則可在具有較強電磁干擾的環境下進行可靠的數據傳輸。

基于上述技術，本發明設計并實現了一種結構簡單、功能適配性強的強對流天氣礦業安防預警節點，該節點有望為礦業等領域提供適用尺度小、實時性強、組網聯動能力高的強對流天氣預警技術手段。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：如何基于物聯網技術，實現便于布設、具有較強無線通信能力的礦業安防節點，對在較小尺度范圍內發生、具有較大破壞性的強對流天氣進行預警。

為了解決上述技術問題，本發明的技術方案是提供一種用于強對流天氣預警的礦業安防節點，其特征在于，包括：

用于監測節點處的氣壓數據的氣壓傳感器；

用于監測雷電次數及雷電風暴前沿距離數據的雷電傳感器；