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煤自燃严重影响煤炭的生产运营,同时给煤炭的运输和存储带来极大的安全隐患。我们很难把不同工况下的煤炭自燃的过程描述清楚,这样就严重制约了煤炭自燃预报技术的发展。为了有效防止煤炭自燃,研究煤自燃特性,分析高温区域的分布范围,选择合适的监测技术对其进行连续在线监测是十分有必要的。 本文以某港口露天煤场条形煤堆作为研究对象,通过分析煤堆自燃过程特点和高温区域分布特征并结合煤场的实际工况条件,提出合理的监测方案并设计开发一套完整的监测系统,保证煤场储煤安全有效的运行。 本文首先是利用COMSOL Multiphysics 5.0仿真软件建立在多场耦合下煤堆自燃模型,模拟分析煤堆的自燃过程,分析煤堆自燃进程中堆煤高度、煤堆堆砌角、风速对煤堆内部高温区域分布范围的影响。根据储煤场煤堆实际工况条件,针对条形煤堆提出合理的监测方案。 其次,根据露天储煤场实际工况,搭建以温度采集节点系统、网络基站系统和数据监测中心系统为网络节点的低功耗煤无线监测系统,实时监测煤堆内部温度场的温度变化。温度采集节点系统主要是利用测温杆来测量煤堆内部温度,采用Modbus 协议基于 433MHz 频段将温度信息上传到网络基站系统;网络基站系统由接收装置和GPRS模块集成,接收装置利用485接口与GPRS模块传递数据,同时驱动GPRS模块基于移动网络将获取到的温度数据上传到网络云端,数据监测中心系统下载有效数据并显示在终端上。 最后,数据监测中心是利用组态软件构建监测平台。通过数据监测平台可以实现连续在线监测煤堆内部温度实际情况;查看不同日期煤堆温度历史数据,判断其发展趋势,以作合理处理;查询温度报警记录,根据报警记录对多次出现温度报警的监测点提前处理;具有短信报警功能,将报警信息及时的发送到工作人员的手机上;具有声音报警功能,可以及时提醒现场工作人员,减少煤炭安全隐患。