一种基于无线传感器的矿井环境有害气体检测系统

摘要

本发明公开了一种基于无线传感器的矿井环境有害气体检测系统，所述系统由多个检测单元和检测中心计算机组成实现对矿井环境有害气体的实现多点同时检测与状况判别，检测单元实现对检测点有害气体的特征参数进行检测，各检测单元通过无线通信模块与检测中心计算机实现信息交互，检测中心计算机用于对被检测矿井环境有害气体数据进行处理与管理，并通过多组小波神经网络辨识器实现对检测点、检测面和整个检测环境有害气体的状况进行等级判别。本发明通过研究现有煤矿有害气体检测技术准确性低和实时性差的难题，设计检测系统，可以根据煤矿检测点的实际状况把进气口均匀分布在被检测煤矿的不同部位实现多点同时检测煤矿有害气体浓度的实际状况。

主权项

一种基于无线传感器的矿井环境有害气体检测系统，其特征在于：所述系统由多个检测单元和检测中心计算机组成实现对矿井环境有害气体的实现多点同时检测与状况判别，检测单元实现对检测点有害气体的特征参数进行检测，各检测单元通过无线通信模块与检测中心计算机实现信息交互，检测中心计算机用于对被检测矿井环境有害气体数据进行处理与管理，并通过多组小波神经网络辨识器实现对检测点、检测面和整个检测环境有害气体的状况进行等级判别；所述检测单元由气路和参数采集电路组成，参数采集电路由矿井气体进气口、洁净空气进气口、进气电磁阀、排气口、排气电磁阀、传感器阵列、温湿度传感器、滤波电路、信号调理电路以及MSP430单片机构成，各个检测单元通过nRF2401无线通信模块实现与检测中心计算机信息交互，每个检测单元均对应设置有一个小波神经神经网络；所述检测中心计算机定时采集矿井环境有害气体的数据，实现对数据的实时显示、曲线显示、数据存储和历史查询，为了对整个被检测环境的有害气体状况进行识别，系统对数据平滑数据预处理，提取反应气体变化状况的最大值、平均值和稳定值的特征值，得到特征值后输入已经设置好的多组小波神经网络辩识器对矿井环境的有害气体状况进行判别，同时给出各个检测点、检测面和整个检测环境有害气体的等级状况；所述小波神经神经网络辩识器为15‑22‑5神经元构成的三层结构，输入层为15个神经元对应5个传感器的15个特征值，分别对应每个传感器测量周期内曲线的最大值、平均值和稳定值作为该测量点的小波神经网络输入，隐含层采用22个神经元，神经元函数为基于框架的morlet小波函数，输出层采用5个神经元，输出层神经元函数Sigmoid，对应有害气体的5个等级，对应等级神经元输出为1，其余为0，通过融合系数对每个测量点的对应的小波神经网络的输出进行融合得到总的神经网络输出来反应检测面和整个检测环境的有害气体的时空分布状况。