CN101956566A - 煤岩动力灾害监测分站 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种煤岩动力灾害监测分站，包括信号接收天线单元、分站监测主机、电源转换单元、光信号调制传输单元，信号接收天线单元包括有源振动信号接收天线、无源振动信号接收天线、电磁信号接收天线，可以采集振动、电磁等煤岩动力灾害信号，并将采集到的信号输入给分站监测主机；分站检测主机对接收到的信号进行处理，并将处理后的信号向外部输出和/或输入给光信号调制传输单元；光信号调制传输单元包括光信号调制解调器，能将接收到的电信号转换为光信号向外部输出，并能将外部传来的光信号转换为电信号输入给分站检测主机，能对煤岩动力灾害进行有效预测。
Description
技术领域
本发明涉及一种煤矿灾害监测技术，尤其涉及一种煤岩动力灾害监测分站。
背景技术
煤岩动力灾害主要包括煤矿煤与瓦斯突出、冲击地压及大面积顶板垮落等具有动力特征表现的煤矿灾害。
目前，煤矿开采深度逐年增高，部分开采深度已经达到了800～1000米。随着开采深度的增加，冲击地压、大面积顶板垮落等煤岩动力灾害问题日益突出。
现有技术中，煤岩动力灾害存在的主要问题是：缺乏有效预测的手段及装备。
发明内容
本发明的目的是提供一种能对煤岩动力灾害进行有效预测的煤岩动力灾害监测分站。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
本发明的煤岩动力灾害监测分站，包括信号接收天线单元、分站监测主机、电源转换单元、光信号调制传输单元；
所述的信号接收天线单元采集煤岩动力灾害信号，并将采集到的信号输入给所述分站监测主机；
所述分站检测主机对接收到的信号进行处理，并将处理后的信号向外部输出和/或输入给所述光信号调制传输单元；
所述光信号调制传输单元包括光信号调制解调器，能将接收到的电信号转换为光信号向外部输出，并能将外部传来的光信号转换为电信号输入给所述分站检测主机。
由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明所述的煤岩动力灾害监测分站，由于信号接收天线单元采集煤岩动力灾害信号，并将采集到的信号输入给分站监测主机；分站检测主机对接收到的信号进行处理，并将处理后的信号向外部输出和/或输入给光信号调制传输单元；光信号调制传输单元包括光信号调制解调器，能将接收到的电信号转换为光信号向外部输出，并能将外部传来的光信号转换为电信号输入给分站检测主机，能对煤岩动力灾害进行有效预测。
附图说明
图1为本发明煤岩动力灾害监测分站的原理框图。
具体实施方式
本发明的煤岩动力灾害监测分站，其较佳的具体实施方式是：
包括信号接收天线单元、分站监测主机、电源转换单元、光信号调制传输单元；
信号接收天线单元采集煤岩动力灾害信号，并将采集到的信号输入给分站监测主机；
分站检测主机对接收到的信号进行处理，并可以将处理后的信号直接通过网络向外部输出；也可以输入给光信号调制传输单元，光信号调制传输单元包括光信号调制解调器，能将接收到的电信号转换为光信号向外部输出，并能将外部传来的光信号转换为电信号输入给分站检测主机。
信号接收天线单元可以包括以下一种或多种天线：
有源振动信号接收天线、无源振动信号接收天线、电磁信号接收天线。有源振动信号接收天线、无源振动信号接收天线和电磁信号接收天线可以分别为三轴接收天线。
还可与包括甲烷传感器，甲烷传感器监测甲烷浓度信息，并将检测到的信息输入给分站监测主机。
还可与包括声光报警器，声光报警器接收分站监测主机的报警信号，并具有声光报警功能。声光报警器可以为矿用本质安全型声光报警器。
电源转换单元包括变压器、电源转换电路板，变压器将380v和/或660v交流电转换成220v交流电，给电源转换电路板和光信号调制解调器供电；电源转换电路板将220v交流电转换为以下至少一种直流电：24v直流电、±12v直流电、±5v直流电，并为以下一个或多个元件供电：分站监测主机、有源振动信号接收天线、无源振动信号接收天线、有源电磁信号接收天线。
分站监测主机还可与连接有存储器，并可以设有供电接口、12路数据接口、网络接口等。
煤岩动力灾害信号可以包括振动信号，无源振动信号接收天线能采集频率为0.5～80Hz振动信号；所述有源振动信号接收天线能采集0～300Hz振动信号。
煤岩动力灾害信号还可以包括电磁信号，电磁信号接收天线能采集频率为0～400Hz的电磁信号。
煤岩动力灾害信号还可以包括其它的灾害信号。
具体实施例：
煤岩动力灾害监测分站(KDSF-1型矿用分站)为矿用隔爆兼本质安全型结构，外壳采用A3钢板焊接而成，表面采取严格的烤漆工艺，漆膜强度牢、耐腐蚀性好。门盖采用铰接结构，防护等级为IP54。内部装有电源变压器、电源转换电路板、监测主机、光信号调制解调器。其中天线供电信号由电源转换电路板供给，电线接收信号连接到监测主机信号接收端，监测主机的输出信号通过光调制解调器调制成光信号进行输出。
如图1所示，其具体组成原理为：
KDSF-1矿用分站主要由信号接收天线单元、分站监测主机、电源转换单元、光信号调制传输单元四部分组成。其中信号接收天线单元有源振动信号接收天线、无源振动信号接收天线、电磁信号接收天线三个天线。有源振动信号接收天线、无源振动信号接收天线、电磁信号接收天线均为三轴接收天线(每条信号电缆均包含3路信号接收信号)。
分站可关联KGJ7C型甲烷传感器，监测工作面的甲烷浓度变化；关联KXB1型矿用本质安全型声光报警器，具有声光报警功能。
电源转换单元分为两个部分：一部分是变压器，将380v/660v交流电转换成220v交流电，给电源转换电路板和光信号调制解调器供电；另一部分是电源(转换)电路板，利用电源模块将220v交流电分别转换为24v直流电、±12v直流电、±5v直流电，分别供给分站监测主机、有源振动信号接收天线、有源电磁信号接收天线；
分站监测主机为一体性外购零部件，有一外部存储器与其相连，主机上具有供电接口、12路数据接口、网络接口，分别接直流24v电源、9路天线信号数据、光信号调制解调器等；
光信号调制传输单元是监测分站的信号输出端，其将监测主机的网络输出电信号调制成光信号，通过光纤向地面传输。
煤岩动力灾害监测分站(KDSF-1型矿用分站)主要通过对煤矿井下发生煤岩动力灾害前，煤岩体破裂时发出的振动信号及电磁信号的监测，对煤岩动力灾害的发生危险性进行预警。通过配套的振动信号接收天线及电磁辐射信号接收天线对煤岩动力灾害发出灾害信号进行实时采集、处理和存储，并具有通过光纤将所采集的数据传到地面监测主机的功能。
煤岩动力灾害多参量预警分站系按照GB3836.1-2000《爆炸性气体环境用电气设备通用要求》、GB3836.2-2000《爆炸性气体环境用电气设备隔爆型“d”》、MT209-1990《煤矿通信、检测、控制用电工电子产品通用技术要求》等国家和行业标准设计制造，并符合Q/BZAK01-2008《北京中大康泰安全科技发展中心企业标准》的要求，可用于I类(煤矿井下)爆炸性危险环境。
与分站相连的有源振动信号接收天线、无源振动信号接收天线、电磁信号接收天线三路天线，该三路天线必须与监测分站一一对应使用，为分站接收信号功能中的组件，脱离其对应分站不能单独使用或与其它分站对接。
具体的功能及工作原理包括：
振动信号采集：
分站具有较强的振动信号采集功能，无源振动信号接收天线可采集频率为0.5～80Hz振动信号，有源振动信号接收天线可采集0～300Hz振动信号接收天线，信号采集覆盖面较宽。
电磁信号采集：
分站具有较强的电磁信号采集功能，电磁信号接收天线可采集频率为0～400Hz的电磁信号。
甲烷浓度信号采集：
分站具有与关联的甲烷浓度传感器配接实现甲烷浓度监测的功能。
信号调制和双向传输功能：
分站可将采集到的信号调制成光信号，并可以通过光调制解调器对信号进行调制，利用以太网进行传输。
信号存储功能：
可将采集到的信号存储的数据存储器上，定期将监测分站拿到地面，对其数据存储器中的数据进行分析。
声光报警功能：
分站具有与关联的声光报警器配接实现声光报警的功能。
本发明的一个具体的实施例的技术参数如下：
1总则
分站符合GB3836-2000、MT 209-1990国家标准和企业标准Q/BZAK01-2008的有关规定，并按经规定程序批准的图样及技术文件制造和成套。
2环境条件
2.1分站在下列环境条件下应能正常工作：
a.温度：-10℃～40℃；
b.相对湿度：≤95％(+25℃)；
c.大气压力：80～110kPa；
d.允许在有瓦斯、煤尘爆炸危险环境中使用；
e.周围介质无腐蚀性气体。
2.2分站承受最恶劣的储运条件
高温：+60℃；
低温：-40℃；
平均相对湿度：95％(+25℃)；
振动：加速度50m/s2；
冲击：峰值加速度500m/s2；
3供电电源
交流供电电源：
a.抽头式AC380V/660V(75％～110％)、100VA；
b.输入电流：≤0.25A(380V)或≤0.15A(660V)
c.谐波：不大于10％；
d.频率：50Hz，允许偏差±5％。
4基本功能
4.1分站具有利用光介质信号和以太网进行双向通信功能。
4.2分站具有1～1000Hz振动信号、0～400Hz电磁信号、0～4％甲烷浓度信号采集和接收功能；
4.3分站具有信号存储功能，存储容量为30G。连续存储时间为8小时；
4.4分站具有声光报警功能。
5主要技术指标
5.1模拟信号采集
模拟量输入：
有源宽频振动信号：1～1000Hz，输出电平在-3.6V～+3.6V之间；
无源限频振动信号：1～80Hz，输出电平在-4V～+4V之间；
有源电磁信号：0～400Hz，输出电平在-3V～+3V之间；
甲烷浓度信号：检测范围0～4％，频率型信号，200Hz～1000Hz，输出高电平时应不小于3V(输出电流为2mA时)，输出低电平时不大于0.5V，其正脉冲和负脉冲宽度均不得小于0.3ms；1200Hz～2000Hz，输出高电平时应不小于3V(输出电流为2mA时)，输出低电平时不大于0.5V，其正脉冲和负脉冲宽度均不得小于0.15ms。
5.2开关量信号输出
电流型信号：0mA/10mA电流信号，0代表正常，10mA代表报警
5.3系统信号传输
——分站光信号传输方式：10BaseT和100BaseTX以太网；
——传输速率：10/100Mbps自动调节；
——传输芯线：光缆；
——兼容性：IEEE802.3
5.4最大传输距离
单模光纤、双向传输距离20km；
5.5最大监控容量
分站输入量为10路，输出2路。
5.6本安输出电源2路，其中每路：
——本安输出电压(额定电压)：±5V(DC)、±12V(DC)
——电压输出偏离值：≤3％
——额定工作电流：≤2A(DC)、1.5A(DC)
——最高开路电压：13V(DC)、5.6V(DC)
——过流保护电流值：≤100mA
——最大短路电流值：120mA
——周期与随机偏移峰峰值：≤150mV
——源效应：≤3％
——负载效应：≤5％
5.7传输电缆
a.主通信电缆：采用煤矿用阻燃光缆。
b.天线电缆(长度小于30米)：MHYVPR型矿用通信电缆。
本发明可以预测采掘过程中深部采场结构的变化对煤岩动力灾害的影响，从而能够有效防范煤岩动力灾害，进行深部煤层开采；可以从煤岩体应力的变化和电磁波、弹性波释放两个方面，利用应力、电磁辐射、微震、声发射监测手段建立煤岩动力灾害监测预警系统，对工作面的煤岩动力灾害的危险性进行预测，提高已经进入开采深部煤层的矿井对灾害预测的准确性；对于掘进工作面，可以通过监测巷道顶板围岩的稳定性，研究巷道防止煤岩动力灾害的有效的支护措施。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种煤岩动力灾害监测分站，其特征在于，包括信号接收天线单元、分站监测主机、电源转换单元、光信号调制传输单元；
所述的信号接收天线单元采集煤岩动力灾害信号，并将采集到的信号输入给所述分站监测主机；
所述分站检测主机对接收到的信号进行处理，并将处理后的信号向外部输出和/或输入给所述光信号调制传输单元；
所述光信号调制传输单元包括光信号调制解调器，能将接收到的电信号转换为光信号向外部输出，并能将外部传来的光信号转换为电信号输入给所述分站检测主机。
2.根据权利要求1所述的煤岩动力灾害监测分站，其特征在于，所述信号接收天线单元包括以下一种或多种天线：
有源振动信号接收天线、无源振动信号接收天线、电磁信号接收天线。
3.根据权利要求2所述的煤岩动力灾害监测分站，其特征在于，所述有源振动信号接收天线、无源振动信号接收天线和电磁信号接收天线分别为三轴接收天线。
4.根据权利要求1所述的煤岩动力灾害监测分站，其特征在于，包括甲烷传感器，所述甲烷传感器监测甲烷浓度信息，并将检测到的信息输入给所述分站监测主机。
5.根据权利要求1所述的煤岩动力灾害监测分站，其特征在于，包括声光报警器，所述声光报警器接收所述分站监测主机的报警信号，并具有声光报警功能。
6.根据权利要求5所述的煤岩动力灾害监测分站，其特征在于，所述声光报警器为矿用本质安全型声光报警器。
7.根据权利要求1所述的煤岩动力灾害监测分站，其特征在于，所述电源转换单元包括变压器、电源转换电路板，所述变压器将380v和/或660v交流电转换成220v交流电，给所述电源转换电路板和所述光信号调制解调器供电；
所述电源转换电路板将220v交流电转换为以下至少一种直流电：24v直流电、±12v直流电、±5v直流电，并为以下一个或多个元件供电：分站监测主机、有源振动信号接收天线、无源振动信号接收天线、有源电磁信号接收天线。
8.根据权利要求1所述的煤岩动力灾害监测分站，其特征在于，所述分站监测主机连接有存储器，并设有供电接口、12路数据接口、网络接口。
9.根据权利要求2或3所述的煤岩动力灾害监测分站，其特征在于，所述煤岩动力灾害信号包括振动信号，所述无源振动信号接收天线能采集频率为0.5～80Hz振动信号；所述有源振动信号接收天线能采集0～300Hz振动信号。
10.根据权利要求2或3所述的煤岩动力灾害监测分站，其特征在于，所述煤岩动力灾害信号包括电磁信号，所述电磁信号接收天线能采集频率为0～400Hz的电磁信号。
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104454012A (zh) * | 2014-12-22 | 2015-03-25 | 中国矿业大学(北京) | 基于图像的煤矿掘进工作面冲击地压报警方法 |
| CN105068123A (zh) * | 2015-08-05 | 2015-11-18 | 中国矿业大学 | 一种煤岩动力灾害电磁辐射定位方法 |
| CN106321149A (zh) * | 2016-09-06 | 2017-01-11 | 北京科技大学 | 矿山典型动力灾害电‑震耦合监测预警方法 |
| CN106437854A (zh) * | 2016-10-08 | 2017-02-22 | 中国矿业大学 | 分布式煤岩动力灾害声电同步监测系统及方法 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN2856425Y (zh) * | 2005-07-15 | 2007-01-10 | 刘立 | 矿山安全动态监测管理系统 |
| CN2871852Y (zh) * | 2006-04-25 | 2007-02-21 | 张红彬 | 基于Zigbee技术无线网络的矿山井下综合信息系统 |
| CN100538017C (zh) * | 2006-04-25 | 2009-09-09 | 深圳威迪泰通信技术有限公司 | 矿井安全预警与救援信息系统 |
| CN201202495Y (zh) * | 2008-05-09 | 2009-03-04 | 山东大学 | 矿山井下灾害无电光纤振动呼救装置 |
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Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104454012A (zh) * | 2014-12-22 | 2015-03-25 | 中国矿业大学(北京) | 基于图像的煤矿掘进工作面冲击地压报警方法 |
| CN105068123A (zh) * | 2015-08-05 | 2015-11-18 | 中国矿业大学 | 一种煤岩动力灾害电磁辐射定位方法 |
| CN106321149A (zh) * | 2016-09-06 | 2017-01-11 | 北京科技大学 | 矿山典型动力灾害电‑震耦合监测预警方法 |
| CN106321149B (zh) * | 2016-09-06 | 2018-03-30 | 北京科技大学 | 矿山典型动力灾害电‑震耦合监测预警方法 |
| CN106437854A (zh) * | 2016-10-08 | 2017-02-22 | 中国矿业大学 | 分布式煤岩动力灾害声电同步监测系统及方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |