CN102866434B - 矿井突水实时监测方法及系统 - Google Patents

Abstract

一种矿井突水实时监测方法及系统，属于矿井突水监测方法及系统。系统包括：突水源探测器、隔水顶板监测器、煤层含水监测器、涌水量监测器、水质监测器、多路数据集控器、网关、工业以太网和监测主机；突水源探测器、隔水顶板监测器、煤层含水监测器、涌水量监测器和水质监测器均与多路数据集控器的输入端连接，多路数据集控器的输出端通过网关和工业以太网与监测主机通讯；方法是：突水源探测器、隔水顶板监测器、煤层含水监测器、涌水量监测器和水质监测器五种监测信号均通过多路数据集控器、网关和工业以太网到达监测主机，监测主机对所有接收到的信号分别进行分析，全面监测矿井突水的危险源和前兆信息，对矿井突水实时监测进行预警。

Description

矿井突水实时监测方法及系统

技术领域

本发明涉及一种矿井突水监测方法及系统，特别是一种矿井突水实时监测方法及系统。

技术背景

矿井突水是煤矿生产的重大灾害之一。长期以来，矿井安全监测系统缺少对矿井突水监测的技术和装备，致使煤矿经常发生突水事故，造成人员伤亡和经济损失。

发明内容

本发明的目的是要提供一种矿井突水实时监测方法及系统，实现矿井突水的实时监测预警，避免矿井突水重大灾害的发生。

为实现本发明的矿井突水实时监测包括方法和系统，系统包括：突水源探测器、隔水顶板监测器、煤层含水监测器、涌水量监测器、水质监测器、多路数据集控器、网关、工业以太网和监测主机；突水源探测器、隔水顶板监测器、煤层含水监测器、涌水量监测器和水质监测器均与多路数据集控器的输入端连接，多路数据集控器的输出端通过网关和工业以太网与监测主机通讯。

所述的突水源探测器由定向天线、高频发射器、高频接收器、变频振荡器、发射控制器和无线通信电路组成；变频振荡器产生三种不同频率的高频信号，变频振荡器的输出端与高频发生器的输入端连接，发射控制器的输出端与高频发射器的输入端连接，高频发射器和高频接收器的输出端与定向天线连接。

所述的隔水顶板监测器是声发射传感器，获取顶板破裂信息。

所述的煤层含水监测器是一种电导率传感器，用于检测煤质电导率，获得煤层含水量大小的装置。

所述的涌水量监测器是检测出水压力而间接测量涌水量的装置。

所述的水质监测器是检测PH值参数判断出水水质异常变化的装置。

实时监测方法是：突水源探测器连续发射三束不同频率的电磁波，通过煤岩内部不同深度的电磁波反射信号通过多路数据集控器、网关和工业以太网到达监测主机，监测主机对接收的电磁波反射信号进行分析，对采矿工作面前方突水危险源进行监测；隔水顶板监测器有声发射传感器，声发射传感器实时监测顶板的破裂，产生声发射信号，声反射信号通过多路数据集控器、网关和工业以太网到达监测主机，监测主机对接收的声反射信号进行分析，及时发现隔水层破坏的前兆信息；煤层含水监测器通过煤的导电率检测煤层的水分，导电率信号通过多路数据集控器、网关和工业以太网到达监测主机，监测主机对接收的导电率信号进行分析，及时发现煤层中透水的情况，为突水预警提供依据；涌水量监测器通过出水压力信号监测涌水量，水压力信号通过多路数据集控器、网关和工业以太网到达监测主机，监测主机对接收的水压力信号进行分析，发现导水通道的变化情况，为突水预警提供依据；水质监测器监测水的PH值，PH值信号通过多路数据集控器、网关和工业以太网到达监测主机，监测主机对接收的水的PH值信号进行分析，分析出水的异常变化情况，监测是否有其它水源通道打开的情况，为突水预警提供依据；

以上五种监测信号均通过多路数据集控器、网关和工业以太网到达监测主机，监测主机对所有接收到的信号分别进行分析，全面监测矿井突水的危险源和前兆信息，对矿井突水实时监测进行预警。

有益效果，由于采用了上述方案，突水源探测器通过连续发射三束不同频率的电磁波，通过煤岩内部不同深度的电磁波反射信号的接收分析，达到监测采矿工作面前方突水危险源的目的；隔水顶板监测器采用声发射传感原理，通过监测顶板的破裂产生的声发射信号，发现隔水层破坏的前兆信息；煤层含水监测器通过煤的导电率检测煤层的水分，由此发现煤层中透水的情况，为突水预警提供依据；涌水量监测器通过出水压力监测涌水量，由此发现导水通道的变化情况，为突水预警提供依据；水质监测器通过水PH值分析水的异常变化情况，以监测是否有其它水源通道打开的情况，为突水预警提供依据。通过以上五种监测方法，全面监测矿井突水的危险源和前兆信息，实现矿井突水的实时监测预警，避免了矿井突水重大灾害的发生，达到了本发明的目的。

优点：对突水危险源探测，隔水通道的监测和涌水量和水源的监测，全方位对矿井突水灾害的前兆信息进行监测，以实现突水灾害的实时监测和预警，避免灾害的发生。

附图说明

图1是本发明的结构图。

图2是本发明的突水源探测器的结构图。

图中，1、突水源探测器；2、隔水顶板监测器；3、煤层含水监测器；4、涌水量监测器；5、水质监测器；6、多路数据集控器；7、网关；8、工业以太网；9、监测主机；10、定向天线；11、高频发射器；12、高频接收器；13、变频振荡器；14、发射控制器；15、无线通信电路。

具体实施方式

实施例1：矿井突水实时监测包括方法和系统，系统包括：突水源探测器1、隔水顶板监测器2、煤层含水监测器3、涌水量监测器4、水质监测器5、多路数据集控器6、网关7、工业以太网8和监测主机9；突水源探测器1、隔水顶板监测器2、煤层含水监测器3、涌水量监测器4和水质监测器5均与多路数据集控器6的输入端连接，多路数据集控器6的输出端通过网关7和工业以太网8与监测主机9通讯。

所述的突水源探测器1由定向天线10、高频发射器11、高频接收器12、变频振荡器13、发射控制器14和无线通信电路15组成；变频振荡器13产生三种不同频率的高频信号，变频振荡器13的输出端与高频发生器11的输入端连接，掘进机悬臂的倾斜传感器的输入信号与发射控制器14输入端连接，发射控制器14的输出端与高频发射器11的输入端连接，高频发射器11和高频接收器12的输出端与定向天线10连接。

所述的隔水顶板监测器2是声发射传感器，获取顶板破裂信息。声发射传感器可以采用VS系列传感器。

所述的煤层含水监测器3是一种电导率传感器，用于检测煤质电导率，获得煤层含水量大小的装置。可以采用DDG–819 型工业电导率变送器

所述的涌水量监测器4是检测出水压力而间接测量涌水量的装置。压力传感器可以采用ZPM3620型智能数显压力变送器。

所述的水质监测器5是检测PH值参数判断出水水质异常变化的装置。PH传感器可以采用CPS11型号的传感器。

实时监测方法是：突水源探测器1连续发射三束不同频率的电磁波，通过煤岩内部不同深度的电磁波反射信号通过多路数据集控器、网关和工业以太网到达监测主机，监测主机对接收的电磁波反射信号进行分析，对采矿工作面前方突水危险源进行监测；隔水顶板监测器2有声发射传感器，声发射传感器实时监测顶板的破裂，产生声发射信号，声反射信号通过多路数据集控器、网关和工业以太网到达监测主机，监测主机对接收的声反射信号进行分析，及时发现隔水层破坏的前兆信息；煤层含水监测器3通过煤的导电率检测煤层的水分，导电率信号通过多路数据集控器、网关和工业以太网到达监测主机，监测主机对接收的导电率信号进行分析，及时发现煤层中透水的情况，为突水预警提供依据；涌水量监测器4通过出水压力信号监测涌水量，水压力信号通过多路数据集控器、网关和工业以太网到达监测主机，监测主机对接收的水压力信号进行分析，发现导水通道的变化情况，为突水预警提供依据；水质监测器5监测水的PH值信号，水的PH值信号通过多路数据集控器、网关和工业以太网到达监测主机，监测主机对接收的水的PH值信号进行分析，分析出水的异常变化情况，监测是否有其它水源通道打开的情况，为突水预警提供依据。

以上五种监测信号均通过多路数据集控器、网关和工业以太网到达监测主机，监测主机对所有接收到的信号分别进行分析，全面监测矿井突水的危险源和前兆信息，对矿井突水实时监测进行预警。

图1为本发明矿井突水实时监测方法及系统的原理示意图。突水源探测器1、隔水顶板监测器2、煤层含水监测器3、涌水量监测器4和水质监测器5的输出端接多路数据集控器6的输入端，多路数据集控器6的输出端接网关7的输入端，网关7的输出端接人工业以太网8，工业以太网8连接地面的监测主机9。

在图2中，本发明矿井突水实时监测方法及系统中突水源探测器1由定向天线10、高频发射器11、高频接收器12、变频振荡器13、发射控制器14和无线通信电路15组成。其中变频振荡器13的输出接高频发生器11，发射控制器14的输出接和高频发射器11，高频发射器11和高频接收器12的输出接定向天线10，变频振荡器13产生三种不同频率的高频信号。

Claims (2)

1.一种矿井突水实时监测系统，其特征是：它包括突水危险源探测器、隔水顶板监测器、煤层含水监测器、涌水量监测器、水质监测器、多路数据集控器、网关、工业以太网和监测主机；突水源探测器、隔水顶板监测器、煤层含水监测器、涌水量监测器和水质监测器均与多路数据集控器的输入端连接，多路数据集控器的输出端通过网关和工业以太网与监测主机通讯；

所述的突水危险源探测器由定向天线、高频发射器、高频接收器、变频振荡器、发射控制器和无线通信电路组成；变频振荡器产生三种不同频率的高频信号，变频振荡器的输出端与高频发生器的输入端连接，发射控制器的输出端与高频发射器的输入端连接，高频发射器和高频接收器的输出端与定向天线连接；

所述的隔水顶板监测器是声发射传感器，获取顶板破裂信息；

所述的煤层含水监测器是一种电导率传感器，通过检测煤质电导率，获得煤层含水量大小的装置；

所述的涌水量监测器是压力传感器，通过检测出水压力而间接测量涌水量的装置；

所述的水质监测器是PH值传感器，通过水的PH值判断出水质异常变化的装置；

突水危险源探测器连续发射三束不同频率的电磁波，通过煤岩内部不同深度的电磁波反射信号通过多路数据集控器、网关和工业以太网到达监测主机，监测主机对接收的电磁波反射信号进行分析，对采矿工作面前方突水危险源进行监测；监测主机对接收的水的PH值信号进行分析，分析出水的异常变化情况，监测是否有其它水源通道打开的情况，为突水预警提供依据。

2.一种使用权利要求1所述系统的矿井突水实时监测方法，其特征是：突水危险源探测器连续发射三束不同频率的电磁波，通过煤岩内部不同深度的电磁波反射信号通过多路数据集控器、网关和工业以太网到达监测主机，监测主机对接收的电磁波反射信号进行分析，对采矿工作面前方突水危险源进行监测；隔水顶板监测器有声发射传感器，声发射传感器实时监测顶板的破裂，产生声发射信号，声反射信号通过多路数据集控器、网关和工业以太网到达监测主机，监测主机对接收的声反射信号进行分析，及时发现隔水层破坏的前兆信息；煤层含水监测器通过煤的导电率检测煤层的水分，导电率信号通过多路数据集控器、网关和工业以太网到达监测主机，监测主机对接收的导电率信号进行分析，及时发现煤层中透水的情况，为突水预警提供依据；涌水量监测器通过出水压力信号监测涌水量，水压力信号通过多路数据集控器、网关和工业以太网到达监测主机，监测主机对接收的水压力信号进行分析，发现导水通道的变化情况，为突水预警提供依据；水质监测器监测水的PH值，水的PH值信号通过多路数据集控器、网关和工业以太网到达监测主机，监测主机对接收的水的PH值信号进行分析，分析出水的异常变化情况，监测是否有其它水源通道打开的情况，为突水预警提供依据；

以上五种监测信号均通过多路数据集控器、网关和工业以太网到达监测主机，监测主机对所有接收到的信号分别进行分析，全面监测矿井突水的危险源和前兆信息，对矿井突水实时监测进行预警。