煤制气制气过程中所用的原料煤多为粒度小、挥发物多、含水率低、灰分低的煤粉颗粒,其爆炸下限浓度和着火温度均较低。煤制气过程涉及高温、高压环境,一旦发生泄漏,一旦发生扩散,极易造成燃爆事故,严重影响煤制气工业的安全。通过对煤粉浓度检测和扩散沉降规律的研究,实现了对煤制气工艺的安全监控和煤粉泄漏源的定位,为事故应急处置提供有效的技术支持。针对煤粉泄漏检测与扩散沉降规律的研究,主要做了以下几点工作:1.阐述了目前国内外煤制气开发的现状、工艺过程,进一步分析了煤粉泄漏的原因、检测煤粉浓度的现状和煤粉扩散沉降规律的发展状况,并以此为背景进行了研究。2.从整体系统结构出发构建了整体系统结构,分别从传感器网络系统协调器、路由节点和传感器终端节点介绍了系统硬件设计,重点详细设计了传感器阵列、煤粉采集装置和控制模块的三部分。在对Zigbee协议栈熟悉的情况下,并对软件开发环境有了进一步的了解,然后在相应的硬件框架的基础上对系统软件的总体进行了设计,从系统构造以及系统硬件布局出发,从调和器节点标准、路由节点标准和终端传感器节点标准三个方面详细介绍了具体的软件方面的研究计划,并给出了出组网的验证方法。3.分析煤粉颗粒运动机理和动力学模型,在煤粉沉降经过中,沉降速度在极快时间内获得沉降末期速度,理论推算和实测数据差别很细微,表明用理论计算分析煤粉沉降速率是可行的,煤粉颗粒在不同的机械力作用下,水平运动的距离与所受的机械力关系不大,主要是由于它与周围空气的流速有关,重力可以忽略不计。4.根据空气中煤粉扩散沉降的机理,建立了基于湍流扩散的高斯烟雨模型,研究了煤粉泄漏源的定位问题,并将其应用于非线性最小二乘法和极大似然方法,得出了一种利用高斯烟雨模型和传感器节点感知的浓度值,以获得最佳线性无偏估计的煤粉泄漏源。采取高斯烟羽分散,将该计算方程进行线性化,成立各个节点位置的测算模型,然后采取泰勒级数展开,经由过程对煤粉泄露源位置的最优线性无偏估量,屡次迭代获得最优泄露源位置的最优估量。