本發(fā)明涉及可燃?xì)怏w監(jiān)測(cè)，具體地說(shuō)，涉及一種地下空間可燃?xì)怏w監(jiān)測(cè)信號(hào)采集及傳輸系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、在現(xiàn)代社會(huì)的快節(jié)奏發(fā)展中，地下空間的利用越來(lái)越廣泛，如地鐵、地下商業(yè)區(qū)、礦井等場(chǎng)所。然而，地下空間環(huán)境復(fù)雜，氣體分布不均，特別是可燃?xì)怏w的濃度波動(dòng)劇烈。

2、而現(xiàn)有的監(jiān)測(cè)信號(hào)采集及傳輸系統(tǒng)由于技術(shù)限制，往往難以準(zhǔn)確捕捉到微弱的氣體信號(hào)，從而導(dǎo)致監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，直接影響安全預(yù)警的效果。此外，由于地下空間的通信環(huán)境惡劣，電磁波衰減嚴(yán)重，金屬結(jié)構(gòu)、水、土壤等干擾因素使得監(jiān)測(cè)信號(hào)在傳輸過(guò)程中容易受到干擾，通信質(zhì)量不穩(wěn)定，嚴(yán)重時(shí)甚至可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失，同時(shí)傳統(tǒng)傳感器在復(fù)雜、多變的地下環(huán)境中，常因溫度變化、濕度影響而導(dǎo)致數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性下降。

3、因此，亟需一種新型的可燃?xì)怏w監(jiān)測(cè)信號(hào)采集及傳輸系統(tǒng)，其應(yīng)具備較高的靈敏度與通信質(zhì)量、強(qiáng)大的抗干擾能力，以及適應(yīng)復(fù)雜的地下空間作業(yè)環(huán)境，并保持?jǐn)?shù)據(jù)準(zhǔn)確性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種地下空間可燃?xì)怏w監(jiān)測(cè)信號(hào)采集及傳輸系統(tǒng)，以解決上述背景技術(shù)中提出的現(xiàn)有的采集及傳輸系統(tǒng)難以準(zhǔn)確捕捉到微弱的氣體信號(hào)、抗干擾能力差以及無(wú)法適應(yīng)復(fù)雜的地下空間作業(yè)環(huán)境，導(dǎo)致數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性下降的問(wèn)題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明目的在于，提供了一種地下空間可燃?xì)怏w監(jiān)測(cè)信號(hào)采集及傳輸系統(tǒng)，包括采集及傳輸系統(tǒng)、用于管理與維護(hù)采集及傳輸系統(tǒng)的系統(tǒng)管理與維護(hù)單元、用于為采集及傳輸系統(tǒng)提供能源的能源管理單元以及用于收集采集及傳輸系統(tǒng)數(shù)據(jù)的服務(wù)器；

3、所述采集及傳輸系統(tǒng)包括氣體檢測(cè)單元、數(shù)據(jù)采集與處理單元、信號(hào)傳輸單元、環(huán)境適應(yīng)性單元以及報(bào)警與反饋單元。

4、所述氣體檢測(cè)單元的內(nèi)部設(shè)置有氣體傳感器模塊、分布式傳感器網(wǎng)絡(luò)模塊以及傳感器健康監(jiān)測(cè)模塊；

5、所述信號(hào)傳輸單元的內(nèi)部設(shè)置有自適應(yīng)信號(hào)節(jié)點(diǎn)模塊；

6、所述環(huán)境適應(yīng)性單元的內(nèi)部設(shè)置有數(shù)據(jù)智能校正模塊以及適應(yīng)性算法模塊。

7、作為本技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述氣體檢測(cè)單元用于實(shí)時(shí)檢測(cè)地下空間中各種可燃?xì)怏w的濃度，并將其轉(zhuǎn)換為可被采集和處理的電信號(hào)；

8、所述數(shù)據(jù)采集與處理單元用于采集氣體檢測(cè)單元輸出的信號(hào)，同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理操作，并將其轉(zhuǎn)換為適合傳輸?shù)臄?shù)據(jù)格式；

9、所述信號(hào)傳輸單元用于將數(shù)據(jù)采集與處理單元處理后的數(shù)據(jù)通過(guò)可靠的通信方式傳輸至服務(wù)器；

10、所述環(huán)境適應(yīng)性單元用于監(jiān)測(cè)地下空間的環(huán)境參數(shù)（如溫度、濕度、壓力等），并根據(jù)環(huán)境變化自動(dòng)調(diào)整氣體檢測(cè)單元和信號(hào)傳輸單元的參數(shù)，以確保檢測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性；

11、所述報(bào)警與反饋單元用于根據(jù)采集到的可燃?xì)怏w濃度數(shù)據(jù)，設(shè)定報(bào)警閾值并及時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。

12、作為本技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述氣體傳感器模塊用于通過(guò)多個(gè)氣體傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)地下空間中各種可燃?xì)怏w的濃度，并將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，確保對(duì)氣體濃度的準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)；

13、所述分布式傳感器網(wǎng)絡(luò)模塊用于實(shí)現(xiàn)多個(gè)氣體傳感器的聯(lián)網(wǎng)，通過(guò)無(wú)線或有線通信方式將多個(gè)傳感器的檢測(cè)數(shù)據(jù)匯聚到一個(gè)中心節(jié)點(diǎn)，增強(qiáng)系統(tǒng)的覆蓋范圍和靈活性，支持大范圍地下空間的監(jiān)測(cè)；

14、所述傳感器健康監(jiān)測(cè)模塊用于監(jiān)測(cè)氣體傳感器的工作狀態(tài)和性能，包括傳感器的響應(yīng)時(shí)間、靈敏度和漂移參數(shù)，確保傳感器處于良好的工作狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并報(bào)告故障或性能不良的傳感器，以便于進(jìn)行維護(hù)或更換。

15、作為本技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述數(shù)據(jù)采集與處理單元的內(nèi)部設(shè)置有邊緣計(jì)算模塊、數(shù)據(jù)壓縮與編碼模塊以及數(shù)據(jù)異常檢測(cè)模塊；

16、所述邊緣計(jì)算模塊用于對(duì)氣體傳感器模塊采集到的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行初步處理，例如數(shù)據(jù)濾波、異常值剔除，以及簡(jiǎn)單的算法運(yùn)算，減少傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量，降低網(wǎng)絡(luò)帶寬的壓力，并提高數(shù)據(jù)處理的實(shí)時(shí)性；

17、所述數(shù)據(jù)壓縮與編碼模塊用于對(duì)邊緣計(jì)算模塊處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮和編碼，以減少數(shù)據(jù)傳輸所需的帶寬和存儲(chǔ)空間，提高數(shù)據(jù)傳輸效率，并確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃裕?/p>

18、所述數(shù)據(jù)異常檢測(cè)模塊用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)采集到的數(shù)據(jù)，判斷數(shù)據(jù)是否存在異常，例如突變、漂移等，并及時(shí)發(fā)出報(bào)警，防止異常數(shù)據(jù)影響系統(tǒng)分析結(jié)果，保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性。

19、作為本技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述信號(hào)傳輸單元的內(nèi)部還設(shè)置有低功耗廣域網(wǎng)絡(luò)模塊；

20、所述自適應(yīng)信號(hào)節(jié)點(diǎn)模塊用于根據(jù)地下空間的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和信號(hào)強(qiáng)度，動(dòng)態(tài)調(diào)整信號(hào)傳輸參數(shù)，例如傳輸功率、調(diào)制方式等，以保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院头€(wěn)定性，適應(yīng)地下空間復(fù)雜的無(wú)線傳播環(huán)境，并最大限度地延長(zhǎng)電池壽命；

21、所述低功耗廣域網(wǎng)絡(luò)模塊用于將數(shù)據(jù)采集與處理單元處理后的數(shù)據(jù)通過(guò)低功耗廣域網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)椒?wù)器，從而滿足地下空間長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)的低功耗需求。

22、作為本技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述環(huán)境適應(yīng)性單元的內(nèi)部還設(shè)置有復(fù)合環(huán)境監(jiān)測(cè)模塊；

23、所述復(fù)合環(huán)境監(jiān)測(cè)模塊用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)地下空間的溫度、濕度以及壓力的環(huán)境參數(shù)，為可燃?xì)怏w濃度數(shù)據(jù)的校正和分析提供環(huán)境信息，以及判斷環(huán)境對(duì)傳感器性能的影響；

24、所述數(shù)據(jù)智能校正模塊用于根據(jù)復(fù)合環(huán)境監(jiān)測(cè)模塊采集到的環(huán)境參數(shù)和預(yù)設(shè)的校正模型，對(duì)可燃?xì)怏w濃度數(shù)據(jù)進(jìn)行智能校正，提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性，減少環(huán)境因素對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響；

25、所述適應(yīng)性算法模塊用于根據(jù)地下空間環(huán)境的動(dòng)態(tài)變化，自動(dòng)調(diào)整系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)參數(shù)和算法，例如傳感器采樣頻率、數(shù)據(jù)處理方法等，以適應(yīng)不同的環(huán)境條件，保證系統(tǒng)在各種環(huán)境下的穩(wěn)定運(yùn)行和數(shù)據(jù)質(zhì)量。

26、作為本技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述報(bào)警與反饋單元的內(nèi)部設(shè)置有異常報(bào)警模塊以及遠(yuǎn)程反饋模塊；

27、所述異常報(bào)警模塊用于根據(jù)健康異常的傳感器信息進(jìn)行傳感器健康異常報(bào)警；

28、所述遠(yuǎn)程反饋模塊用于將傳感器健康異常報(bào)警信息實(shí)時(shí)傳輸?shù)椒?wù)器。

29、作為本技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述系統(tǒng)管理與維護(hù)單元的內(nèi)部設(shè)置有用戶界面模塊、智能診斷模塊以及數(shù)據(jù)庫(kù)管理模塊；

30、所述用戶界面模塊與采集及傳輸系統(tǒng)內(nèi)部的各模塊保持連接，用于接收各模塊的狀態(tài)信息，并將用戶的指令反饋給對(duì)應(yīng)的模塊；

31、所述智能診斷模塊與采集及傳輸系統(tǒng)內(nèi)部的各模塊保持連接，用于接收各個(gè)模塊的運(yùn)行狀態(tài)，所述智能診斷模塊的輸出端連接至用戶界面模塊，用于將故障信息通過(guò)用戶界面模塊反饋給用戶；

32、所述數(shù)據(jù)庫(kù)管理模塊與采集及傳輸系統(tǒng)內(nèi)部的各模塊保持連接，用于定期接收各模塊的數(shù)據(jù)并存儲(chǔ)。

33、作為本技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述能源管理單元的內(nèi)部設(shè)置有太陽(yáng)能供電模塊、備用電源模塊以及能量管理模塊；

34、所述太陽(yáng)能供電模塊與采集及傳輸系統(tǒng)內(nèi)部的各模塊保持連接，用于為整個(gè)系統(tǒng)提供持續(xù)的綠色電力來(lái)源；

35、所述備用電源模塊與采集及傳輸系統(tǒng)內(nèi)部的各模塊保持連接，用于在太陽(yáng)能供電模塊供電不足時(shí)，提供備用電源；

36、所述能量管理模塊的輸出端分別連接至太陽(yáng)能供電模塊和備用電源模塊，用于監(jiān)測(cè)和管理二者的能耗。

37、作為本技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述氣體傳感器模塊的輸出端一方面連接至分布式傳感器網(wǎng)絡(luò)模塊，用于將監(jiān)測(cè)目標(biāo)可燃?xì)怏w的濃度數(shù)據(jù)傳輸至分布式傳感器網(wǎng)絡(luò)模塊進(jìn)行整合匯聚，另一方面連接至傳感器健康監(jiān)測(cè)模塊，用于提供傳感器的健康狀態(tài)監(jiān)測(cè)通道；

38、所述傳感器健康監(jiān)測(cè)模塊的輸出端連接至數(shù)據(jù)異常檢測(cè)模塊，用于反饋傳感器的健康狀態(tài)信息，所述數(shù)據(jù)異常檢測(cè)模塊的輸出端連接至異常報(bào)警模塊，所述異常報(bào)警模塊的輸出端連接至遠(yuǎn)程反饋模塊，所述遠(yuǎn)程反饋模塊的輸出端連接至服務(wù)器，用于傳遞健康異常的傳感器信息；

39、所述分布式傳感器網(wǎng)絡(luò)模塊的輸出端連接至邊緣計(jì)算模塊，用于傳輸整合匯聚后的多點(diǎn)數(shù)據(jù)，所述邊緣計(jì)算模塊的輸出端連接至數(shù)據(jù)壓縮與編碼模塊，用于傳遞經(jīng)過(guò)初步處理的數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)壓縮與編碼模塊的輸出端連接至數(shù)據(jù)智能校正模塊，用于將壓縮和編碼后的數(shù)據(jù)進(jìn)行傳遞；

40、所述復(fù)合環(huán)境監(jiān)測(cè)模塊的輸出端一方面連接至數(shù)據(jù)智能校正模塊，另一方面連接至適應(yīng)性算法模塊，用于傳遞監(jiān)測(cè)到的地下空間環(huán)境參數(shù)，所述適應(yīng)性算法模塊的輸出端連接至氣體傳感器模塊，用于根據(jù)地下空間環(huán)境參數(shù)調(diào)整氣體傳感器模塊的監(jiān)測(cè)參數(shù)和算法；

41、所述數(shù)據(jù)智能校正模塊的輸出端連接至自適應(yīng)信號(hào)節(jié)點(diǎn)模塊，用于將經(jīng)過(guò)智能校正的數(shù)據(jù)進(jìn)行傳遞，所述自適應(yīng)信號(hào)節(jié)點(diǎn)模塊的輸出端連接至低功耗廣域網(wǎng)絡(luò)模塊，用于將信號(hào)傳輸參數(shù)調(diào)整之后的數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸，所述低功耗廣域網(wǎng)絡(luò)模塊的輸出端連接至服務(wù)器，用于采用低功耗廣域網(wǎng)絡(luò)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸。

42、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果：

43、1、該地下空間可燃?xì)怏w監(jiān)測(cè)信號(hào)采集及傳輸系統(tǒng)具有全方位監(jiān)測(cè)能力，通過(guò)設(shè)置分布式傳感器網(wǎng)絡(luò)模塊配合氣體傳感器模塊，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)地下空間的大范圍、全覆蓋監(jiān)測(cè)，有效避免監(jiān)測(cè)盲區(qū)，同時(shí)利用傳感器健康監(jiān)測(cè)模塊，能夠?qū)崟r(shí)檢查傳感器狀態(tài)，避免因傳感器損壞而造成監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，影響安全預(yù)警效果的情況發(fā)生。

44、2、該地下空間可燃?xì)怏w監(jiān)測(cè)信號(hào)采集及傳輸系統(tǒng)具有穩(wěn)定的監(jiān)測(cè)信號(hào)傳輸質(zhì)量，通過(guò)設(shè)置自適應(yīng)信號(hào)節(jié)點(diǎn)模塊，能夠根據(jù)環(huán)境智能選擇傳輸方式，確保在復(fù)雜地下環(huán)境中實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的信號(hào)傳輸，有效提高數(shù)據(jù)可靠性，同時(shí)通過(guò)設(shè)置低功耗廣域網(wǎng)絡(luò)模塊，使得系統(tǒng)能夠進(jìn)行遠(yuǎn)距離、低能耗傳輸，從而大幅減少了數(shù)據(jù)傳輸負(fù)擔(dān)，提高了監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性和效率。

45、3、該地下空間可燃?xì)怏w監(jiān)測(cè)信號(hào)采集及傳輸系統(tǒng)能夠在復(fù)雜、多變的地下環(huán)境中保持傳感器數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性不變，通過(guò)設(shè)置數(shù)據(jù)智能校正模塊與適應(yīng)性算法模塊，使得在進(jìn)行氣體監(jiān)測(cè)時(shí)能夠根據(jù)環(huán)境數(shù)據(jù)自動(dòng)校正氣體測(cè)量結(jié)果，同時(shí)針對(duì)不同氣候和環(huán)境，動(dòng)態(tài)調(diào)整采集頻率和靈敏度，從而適應(yīng)不同的環(huán)境條件，提高準(zhǔn)確度。