一种粉尘沉积量空间分布实时监测系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种粉尘沉积量空间分布实时监测系统及方法，首先对粉尘沉积量实时监测单元进行校正，获得各个单元的校正系数并上传至云端服务器；利用校正好的多个监测单元实现作业场所内多个监测点粉尘沉积量的实时连续监测，并且依据粉尘沉积量实时监测单元内GPS位置传感器进行定位标记，实现不同监测单元相对位置的标记，将不同监测单元采集的数据上传至云端服务器。建立粉尘沉积量空间分布实时监测数据库，实现实时监测数据的上传，云端存储以及数据调用；云决策平台依据不同位置监测单元的粉尘沉积量实时数据以及监测单元的温度，湿度，地面风速，相对位置的相关参数信息依据深度学习空间预测模型实现作业场所全空间尺度的粉尘沉积量的预测。度的粉尘沉积量的预测。度的粉尘沉积量的预测。

【技术实现步骤摘要】
一种粉尘沉积量空间分布实时监测系统及方法


[0001]本专利技术涉及一种粉尘沉积量空间分布实时监测系统及方法，属于粉尘沉积量检测


技术介绍

[0002]在有爆炸危险存在的工矿场所，其沉积在地表、设备、井巷上的各类可燃性、爆炸性粉尘是场所中安全生产的潜在危险。尤其是可燃性粉尘在通风除尘管道中的沉积会造成潜在的爆炸危险，已成为工矿等带有可燃性粉尘场所必须解决的问题。实验证明，1mm厚的可燃性粉尘在6kPa外力作用下能够达到爆炸浓度。
[0003]在矿井巷道中，运煤过程、顶板掉渣以及沉降产生的漂浮粉尘，80％以上会成为落尘，导致巷道的底板沉积粉尘。当风速超过一定限度时，一部分沉积的粉尘会被重新扬起，形成漂浮粉尘，从而增加了风流中粉尘的浓度。粉尘浓度过高，不仅使井下工作环境恶劣，危害工作人员的身心健康，而且由于煤尘具有爆炸性，当沉积煤尘受冲击和振荡，造成二次飞扬，这时的粉尘浓度有可能达到爆炸下限，从而造成煤尘爆炸。一旦发生煤尘爆炸，就会造成人员大量伤亡，设备严重损坏，爆炸时产生的高温、高压和冲击波甚至会毁坏整个矿井。严重威胁着矿井的安全生产。因此，对落尘的监测具有深远意义。
[0004]现有研究中很少有对粉尘的沉积量进行专门的监测。目前对沉积煤尘的测定都采用人工方法，在井下布置测量皿，收集煤样后到地面用天平称重，计算煤尘的沉积速度，例如：吊盘法、清扫法、电气堆积法等。目前最常用的方法是吊盘法，吊盘法是沿巷道走向，每隔一段距离设一个测点，在测点上选用一定尺寸的集尘板平稳地固定在巷道周壁上，用来承受矿井空气所携带的沉降煤，以便测算测点处巷道单位面积上、单位时间内的煤尘沉降量，但是这种方式存在采样点固定，采样设备代价较高，实时性较差，测定过程对试验人员的经验依赖程度较高等不足。而扬尘监测系统仅工作原理就有β射线法，激光散射法，震荡天平法三种之多。因此，对落尘的监测急需更进一步的提升。
[0005]针对粉尘沉积规律已有少数学者开展研究，虽然国内外学者已运用数值模拟和实验的方法对管道内粉尘沉积进行了定性研究，但缺乏一种精确的检测方法对管道内的粉尘沉积厚度进行定量分析，更没有解决工矿场所沉积粉尘潜在爆炸性的预测问题。因此，如何提供一种方法，能实时监测工作场所不同位置的落尘量，从而对工作空间内落尘的整体空间分布进行预测，弥补传统粉尘监测网络感知范围小，监测盲区大的缺点，是本行业的研究方向。

技术实现思路

[0006]针对上述现有技术存在的问题，本专利技术提供一种粉尘沉积量空间分布实时监测系统及方法，能实时监测工作场所不同位置的落尘量，从而对工作空间内落尘的整体空间分布进行预测，弥补传统粉尘监测网络感知范围小，监测盲区大的缺点。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种粉尘沉积量空间分布实时监
测系统，包括粉尘沉积量实时监测网络，云端服务器，云决策平台以及客户端；
[0008]所述粉尘沉积量实时监测网络由多个粉尘沉积量实时监测单元组成，各个粉尘沉积量实时监测单元分布在作业空间内的不同位置，所述粉尘沉积量实时监测单元包括重量传感器、风速测量传感器、温度传感器、湿度传感器、GPS位置传感器、粉尘沉积测试平台、微处理器、数据存储模块和数据传输模块，所述粉尘沉积测试平台由粉尘沉积盘以及沉积腔室组成，沉积腔室上部为敞口，粉尘沉积盘装在沉积腔室内部，且处于敞口正下方；所述重量传感器装在粉尘沉积盘上，用于采集粉尘沉积盘上的粉尘重量并反馈给微处理器；温度传感器、湿度传感器、GPS位置传感器、微处理器、数据存储模块和数据传输模块均装在沉积腔室内，微处理器与重量传感器、风速测量传感器、温度传感器、湿度传感器、GPS位置传感器、数据存储模块和数据传输模块连接，其中温度传感器、湿度传感器和GPS位置传感器分别将实时监测的温度值、湿度值及实时位置反馈给微处理器，微处理器将接收的数据存储在数据存储模块，并对采集的数据进行处理后通过数据传输模块传递至云端服务器；
[0009]所述云端服务器设有粉尘沉积量空间分布实时监测数据库，用于将接收的采集数据对粉尘沉积量空间分布实时监测数据库进行更新，并将更新后实时监测数据库的数据反馈给云决策平台；
[0010]所述云决策平台对获得的数据进行分析处理后，实现作业场所全空间尺度的粉尘沉积量预测；并将预测结果传递至客户端进行显示。
[0011]进一步，所述重量传感器为压电薄膜传感器。
[0012]进一步，所述云决策平台设有粉尘沉积量空间预测模型，用于根据获得的数据进行作业场所全空间尺度的粉尘沉积量预测。
[0013]进一步，所述客户端为多平台互通设计，移动端和桌面端互通，IOS、安卓、Windows平台互通。
[0014]上述粉尘沉积量空间分布实时监测系统的工作方法，具体步骤为：
[0015]A、校准粉尘沉积量实时监测单元：在粉尘发生器产生的粉尘环境下，将粉尘沉积量实时监测单元与干燥滤膜密封连接放置，进行一系列不同时间的粉尘收集实验，即实现系列粉尘沉积量的收集，将温度和湿度作为校正因子，采用多元线性回归方法，利用滤膜称重法获得的单位面积粉尘沉积质量对实时监测单元的测量数据进行校正，并且针对所有粉尘沉积量实时监测单元重复这一过程直到获得全部粉尘沉积量实时监测单元的校正系数，并将相关数据上传至云端服务器；
[0016]B、布设粉尘沉积量实时监测网络：将粉尘沉积量实时监测网络中的多个粉尘沉积量实时监测单元均匀分布在作业场所内不同位置，将粉尘沉积量实时监测单元置于测量平面上，采用非金属螺栓进行固定，防止监测单元产生位移；针对作业场所进行三维建模，并且依据各个粉尘沉积量实时监测单元内GPS位置传感器进行定位标记，实现不同监测单元相对位置的标记，并将相关数据上传至云端服务器；
[0017]C、建立粉尘沉积量空间分布实时监测数据库：
[0018]第一步，初始数据装入：将粉尘沉积量实时监测单元的编号，相对位置，以及粉尘沉积量，温度，相对湿度，地面风速时间序列数据作为初始数据对应装入；
[0019]第二步，功能构建：利用数据流控制命令在数据库内实现基本的存取功能，包括检索，替换，修改，插入与删除操作；实现用户与数据库之间的数据通讯功能；实现数据库的存
储，云端连接，数据恢复与数据监视功能；
[0020]D、粉尘沉积量实时监测单元工作：进行粉尘沉积量工作时，使压电薄膜传感器，风速测量传感器，温度传感器和湿度传感器工作，将各个传感器采集的实时数据信号输入微处理器，微处理器实现将信号转换为监测单元的粉尘沉积量以及监测单元附近环境中的地面风速，温度，相对湿度数据，并且依据内部的时间模块按照时间序列进行数据的初步处理，并将数据传递至数据存储模块进行存储，并且利用步骤A中获取的各个粉尘沉积量实时监测单元的校正系数，对各个实时监测单元的粉尘沉积量分别进行校正，将校正后的粉尘沉积量以及地面风速，温度，相对湿度数据由数据传输模块上传至云端服务器；
[0021]E、构建云决策平台：
[0022]1)与粉尘本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种粉尘沉积量空间分布实时监测系统，其特征在于，包括粉尘沉积量实时监测网络，云端服务器，云决策平台以及客户端；所述粉尘沉积量实时监测网络由多个粉尘沉积量实时监测单元组成，各个粉尘沉积量实时监测单元分布在作业空间内的不同位置，所述粉尘沉积量实时监测单元包括重量传感器、风速测量传感器、温度传感器、湿度传感器、GPS位置传感器、粉尘沉积测试平台、微处理器、数据存储模块和数据传输模块，所述粉尘沉积测试平台由粉尘沉积盘以及沉积腔室组成，沉积腔室上部为敞口，粉尘沉积盘装在沉积腔室内部，且处于敞口正下方；所述重量传感器装在粉尘沉积盘上，用于采集粉尘沉积盘上的粉尘重量并反馈给微处理器；温度传感器、湿度传感器、GPS位置传感器、微处理器、数据存储模块和数据传输模块均装在沉积腔室内，微处理器与重量传感器、风速测量传感器、温度传感器、湿度传感器、GPS位置传感器、数据存储模块和数据传输模块连接，其中温度传感器、湿度传感器和GPS位置传感器分别将实时监测的温度值、湿度值及实时位置反馈给微处理器，微处理器将接收的数据存储在数据存储模块，并对采集的数据进行处理后通过数据传输模块传递至云端服务器；所述云端服务器设有粉尘沉积量空间分布实时监测数据库，用于将接收的采集数据对粉尘沉积量空间分布实时监测数据库进行更新，并将更新后实时监测数据库的数据反馈给云决策平台；所述云决策平台对获得的数据进行分析处理后，实现作业场所全空间尺度的粉尘沉积量预测；并将预测结果传递至客户端进行显示。2.根据权利要求1所述的粉尘沉积量空间分布实时监测系统，其特征在于，所述重量传感器为压电薄膜传感器。3.根据权利要求1所述的粉尘沉积量空间分布实时监测系统，其特征在于，所述云决策平台设有粉尘沉积量空间预测模型，用于根据获得的数据进行作业场所全空间尺度的粉尘沉积量预测。4.根据权利要求1所述的粉尘沉积量空间分布实时监测系统，其特征在于，所述客户端为多平台互通设计，移动端和桌面端互通，IOS、安卓、Windows平台互通。5.一种根据权利要求1至4任一项所述粉尘沉积量空间分布实时监测系统的工作方法，其特征在于，具体步骤为：A、校准粉尘沉积量实时监测单元：在粉尘发生器产生的粉尘环境下，将粉尘沉积量实时监测单元与干燥滤膜密封连接放置，进行一系列不同时间的粉尘收集实验，即实现系列粉尘沉积量的收集，将温度和湿度作为校正因子，采用多元线性回归方法，利用滤膜称重法获得的单位面积粉尘沉积质量对实时监测单元的测量数据进行校正，并且针对所有粉尘沉积量实时监测单元重复这一过程直到获得全部粉尘沉积量实时监测单元的校正系数，并将相关数据上传至云端服务器；B、布设粉尘沉积量实时监测网络：将粉尘沉积量实时监测网络中的多个粉尘沉积量实时监测单元均匀分布在作业场所内不同位置，将粉尘沉积量实时监测单元置于测量平面上，采用非金属螺栓进行固定，防止监测单元产生位移；针对作业场所进行三维建模，并且依据各个粉尘沉积量实时监测单元内GPS位置传感器进行定位标记，实现不同监测单元相对位置的标记，并将相关数据上传至云端服务器；C、建立粉尘沉积量空间分布实时监测数据库：
第一步，初始数据装入：将粉尘沉积量实时监测单元的编号，相对位置，以及粉尘沉积量，温度，相对湿度，地面风速时间序列数据作为初始数据对应装入；第二步，功能构建：利用数据流控制命令在数据库内实现基本的存取功能，包括检索，替换，修改，插入与删除操作；实现用户与数据库之间的数据通讯功能；实现数据库的存储，云端连接，数据恢复与数据监视功能；D、粉尘沉积量实时监测单元工作：进行粉尘沉积量工作时，使压电薄膜传感器，风速测量传感器，温度传感器和湿度传感器工作，将各个传感器采集的实时数据信号输入微处理器，微处理器实现将信号转换为监测单元的粉尘沉积量以及监测单元附近环境中的地面风速，温度，相对湿度数据，并且依据内...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑丽娜，冯子康，周福宝，何新建，孙宇辰，刘嘉，范钰雪，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：