煤自燃是一個極其複雜的過程
，主要原因是煤與氧氣的相互作用
，從而引發一係列的吸熱
、放熱反應，從而導致煤堆內部溫度持續升高，進而引發自燃。

一、方案背景

煤杆石自燃是一個極其複雜的過程，主要原因是煤杆石與氧氣的相互作用
，從而引發一係列的吸熱、放熱反應
，從而導致煤杆石堆內部溫度持續升高，進而引發自燃。

一、方案背景
煤杆石矸石堆積易引發自燃（臨界溫度80℃~120℃），傳統人工巡檢效率低。本方案通過無線傳感網絡實現溫度實時監測，覆蓋深度0-5m的典型堆積層。《煤杆石礦矸石山災害預防與治理工作指導意見》中指出對於預防煤杆石矸石山自燃應定期測溫及預測
、預警預報機製。目前常規的測溫技術多采用紅外熱成像技術，其在實施過程中主要存在以下幾個問題：
1
、紅外熱成像技術對表層溫度感知較敏感、準確
，對於內部深層的溫度很難有效捕捉；
2、煤杆石矸石山一般較大，利用紅外熱技術探測溫度工作量大、費時費力；
3、對於感知的溫度異常區很難準確判斷異常位置
；
4
、煤杆石矸石山釋放的有害氣體會對操作人員身體健康帶來傷害
；
5、不能實時監測及全方位把握溫度分布。

煤杆石矸石自燃的原因

關(guan)於(yu)煤(mei)杆(gan)石(shi)矸(gan)石(shi)自(zi)燃(ran)的(de)原(yuan)因(yin)，主(zhu)要(yao)有(you)硫(liu)鐵(tie)礦(kuang)氧(yang)化(hua)學(xue)說(shuo)和(he)煤(mei)杆(gan)石(shi)氧(yang)複(fu)合(he)自(zi)燃(ran)學(xue)說(shuo)。硫(liu)鐵(tie)礦(kuang)氧(yang)化(hua)學(xue)說(shuo)是(shi)目(mu)前(qian)解(jie)釋(shi)煤(mei)杆(gan)石(shi)矸(gan)石(shi)自(zi)燃(ran)的(de)主(zhu)要(yao)理(li)論(lun)。它(ta)認(ren)為(wei)

，煤(mei)杆(gan)石(shi)矸(gan)石(shi)中(zhong)的(de)硫(liu)鐵(tie)礦(kuang)在(zai)低(di)溫(wen)下(xia)發(fa)生(sheng)氧(yang)化(hua)
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，引(yin)起(qi)煤(mei)杆(gan)石(shi)矸(gan)石(shi)中(zhong)的(de)煤(mei)杆(gan)石(shi)和(he)可(ke)燃(ran)有(you)機(ji)物(wu)燃(ran)燒(shao)起(qi)來(lai)
，從(cong)而(er)導(dao)致(zhi)煤(mei)杆(gan)石(shi)矸(gan)石(shi)自(zi)燃(ran)。而(er)煤(mei)杆(gan)石(shi)氧(yang)複(fu)合(he)自(zi)燃(ran)學(xue)說(shuo)則(ze)認(ren)為(wei)煤(mei)杆(gan)石(shi)矸(gan)石(shi)中(zhong)通(tong)常(chang)夾(jia)帶(dai)著(zhe)10 %～ 25 %detanzhikeranwu，zaichangwenxia，meiganshiganshizhongdemeiganshihuifashenghuanmandeyanghuafanying，tongshifangchureliang，dangreliangjujidaoyidingwendushi，biankeyinqikeranwuziran
，congerdaozhiganshishanziran。

煤矸石堆積自燃的測溫方案
，核心在於‌多層分布式實時監測 + 智能預警係統‌，結合內蒙古包頭地區煤矸石堆場的典型環境
，推薦以下技術體係：

一、主流測溫技術方案

表格

二、係統架構與智能預警機製

• ‌硬件層‌：

  • 測溫節點：PT100傳感器
    
    ，量程-50℃~300℃，IP68防護，ER34615鋰亞電池 + 5W太陽能板
  • 網關：支持LoRa多通道接收
    、RS485/4G雙模回傳，邊緣計算過濾異常數據
  • 供電：太陽能+鋰電池組合，保障陰雨天72小時持續運行

• ‌軟件層‌：

  • ‌三級預警模型‌：
    • ‌黃色預警‌：單點溫度 > 80℃ 持續10分鍾
    • ‌橙色預警‌：相鄰3節點溫差 > 20℃/小時
    • ‌紅色預警‌：AI模型判定自燃概率 > 90%（基於熱擴散模擬與曆史溫升趨勢）
  • ‌數據可視化‌：雲平台實時生成溫度熱力圖
    、曆史曲線
    、三維溫度場模型
    ，支持微信/短信/電話告警

三、工程實踐與地方規範依據

• ‌內蒙古地區應用案例‌：

  • ‌內蒙古德明電子科技有限公司‌已在包頭
    、烏海等地部署LORA無線測溫係統，實現24小時無人值守監測，報警響應時間<30秒。
  • ‌烏海市海南區固廢中心‌通過自製測溫儀，成功追蹤煤矸石自燃起始點，驗證了“氧化層（1–4米）”為高風險區。

• ‌技術規範支撐‌：

  • 《煤矸石堆場自然發火防治技術規範》（山西DB）明確要求：
    • 測溫點按‌50m×50m網格‌布設
      ，高溫區加密
    • 報警閾值設定：‌80℃為紅色預警‌
      ，需立即幹預
    • 采樣頻率：常規模式1次/15min
      ，異常時自動升至1次/分鍾
  • 《煤礦矸石山災害預防與治理工作指導意見》強製要求建立“測溫—預測—預警”閉環機製

四
、推薦部署策略（針對包頭地區）

• ‌中小型堆場（<10萬噸）‌：
  采用‌無線插入式探頭+LoRa網關‌，布設密度：每100m² 1個探頭，深度分3層（0.5m、2m、4m）
• ‌大型堆場（>50萬噸）‌：
  采用‌測溫電纜+無人機巡檢+AI雲平台‌
  ，形成“點—線—麵”立體監測網，每月無人機航測1次，補充深層數據盲區
• ‌關鍵區域‌：
  在曆史高溫區、裂縫帶、邊坡轉折處加密布點
  ，避免“熱點”漏檢

五、當前技術瓶頸與發展方向

• ‌現存問題‌：

  • 深層溫度（>5米）監測仍依賴間接推算，缺乏高精度原位傳感器
  • 多源數據融合（溫度+O₂+CO+濕度）的智能預警模型尚未標準化
  • 極寒地區（包頭冬季-30℃）電池性能衰減需優化

• ‌前沿趨勢‌：

  • ‌光纖測溫‌（DTS技術）：可實現連續空間溫度分布，已在試驗階段
  • ‌AI預測模型‌：基於LSTM神經網絡
    
    ，利用曆史溫升數據預測自燃時間窗（提前7–15天）
  • ‌機器人巡檢‌：防爆履帶機器人搭載多傳感器，實現自動路徑規劃與定點測溫

2.    功耗低
無線通訊領域中
，有一個由來已久的問題，如何在無線LORA測溫超長傳輸距離的同時，保持模塊的低功耗；這個問題直至lora模塊的推出才得以解決。這也是lora模塊在市麵上廣受歡迎的一個主要因素。

3.    抗幹擾能力強
lora無線LORA測溫的lora調製模式具有很強的抗幹擾性，相比較傳統的GFSK、FSK等調製方式，lora調製模式擁有出色的擴頻調製及前向糾錯技術，甚至可以做到將數據從噪聲中分辨提取出來。無線LORA測溫的抗幹擾行越強，可以使傳輸的數據更加穩定且可靠。

4.    靈敏度高
LoRa無線LORA測溫的lora調製技術對信號進行獨有的擴頻功能，在等同的數據速率條件下，它的擴頻調製方式可以獲得比傳統GFSK、FSK等調製方式高8-10dB的靈敏度。無線LORA測ce溫wen的de傳chuan輸shu距ju離li越yue遠yuan時shi

，信xin號hao就jiu會hui越yue弱ruo，這zhe是shi靈ling敏min度du越yue高gao的de模mo塊kuai，就jiu能neng接jie收shou更geng加jia微wei弱ruo的de信xin號hao，這zhe也ye是shi靈ling敏min度du越yue高gao時shi，傳chuan輸shu距ju離li越yue遠yuan的de原yuan理li。

監測方案

三、關鍵技術

• 抗幹擾設計：

  • 傳感器采用三線製接線，消除導線電阻影響

  • 頻段自適應跳頻技術（規避礦區電磁幹擾）

• 低功耗策略：

  • 休眠喚醒機製（每小時采集1次，異常溫度連續監測）

  • 溫差自觸發（相鄰節點溫差≥15℃時激活周邊節點）

免打孔安裝：現場不允許采用普通探針打孔固定安裝

，且熱風爐表麵很粗糙，探頭需能在200℃高溫下保持較好的固定效果。
高防護等級：嚴苛的作業環境，需要較高的防護等級。
溫度範圍廣：熱風爐溫度高
，設備測溫範圍需在0-500℃區間
，且精度要求高。
維護便捷：現場不便於頻繁維護
，需續航持久
、維護便捷的設備。

● 支持 TCP Server, UDP, MQTT 等通訊協議

● 內置網頁功能
，可以通過網頁查詢數據

● 寬電源供電範圍：8 ~ 32VDC

● 可靠性高，編程方便
，易於應用

● 標準 DIN35 導軌安裝，方便集中布線

● 用戶可在網頁上設置模塊 IP 地址和其他參數

● 低成本、小體積、模塊化設計

● 外形尺寸：79 x 69.5x 25mm