CN104678065B - 煤矿突水在线监测智能预警系统 - Google Patents

Abstract

一种煤矿突水在线监测智能预警系统，具有工作站主机、声光预警装置、变送器、集成智能水质传感器监测箱，所述的监测箱具有筒体、多个水质传感器、设于筒体两端的过滤网、安装于筒体内的呈横向设置并延伸至筒体两端过滤网处的上稳流板和下稳流板、安装于筒体内的呈纵向排列并延伸至筒体两端过滤网处的多排分体稳流板，上稳流板和下稳流板以及多排分体稳流板上皆分布有多个导流孔，多排分体稳流板位于上稳流板和下稳流板之间，每排分体稳流板皆具有左段板和右段板且该左段板和右段板之间断开而连通筒体的上稳流板和下稳流板之间的腔体。它不仅有效的解决了在矿井下超前探水时对水质的快速检测，而且还能对发生的突水情况做出超前预警。

Description

煤矿突水在线监测智能预警系统

技术领域

本发明涉及一种水质检测预警设备，特别是一种煤矿突水在线监测智能预警系统，它能在矿区水文地质、工程地质、环境地质及隧道工程等领域广泛应用。

背景技术

目前，公知的水质检测预警设备（预警仪）有两类，其中一类的水质检测预警设备是由测定仪、消解器、专用试剂、专用比色管和冷却（试管）架等装置组成，在检测水质时，步骤是需要先取得水样，然后在水样中加入试剂，按照要求进行消解和冷却，最后在检测仪中进行测量和读数，在整个测量过程中，存在这样几个问题：一是操作过程相对复杂，需要专业技术人员进行操作；二是需要在实验室或工作室完成大部分操作过程，测量时间较长，无法进行快速判别；三是测定水质中不同的离子需要添加不同的试剂，操作相对繁琐。而另一类的水质检测预警设备是大型的水质检测工作平台，它由矿井水源快速识别工作站主机、纯水机（或超纯水机）、电磁搅拌器、系统工作台、化学试验水台、相应的化学试剂及水源快速识别工作站软件组成，检测水质时，首先需要将水样采集出来，然后拿到实验室中，按照需要测量的离子添加相应的试剂，根据要求放到系统工作台或化学试验水台上进行离子检测和读数，在整个测量过程中，存在这些问题：一是操作过程比较复杂，必须由专业的试验研究员来完成；二是需要将水样送到实验室，并且全部操作过程必须在实验室完成，检测时间较长，无法实现快速判别、预警；三是试验时，测试不同的离子需要添加不同的试剂，并且需要在相应的工作台上去操作，测试过程相对繁琐，对操作人员素质要求很高。CN202994773U公开了一种水质监测终端及水质监测系统，其中的水质监测终端包括：置于采集现场，采集待监测水体的水质数据的水质传感器；对水质数据进行数据处理的中央处理器；将处理后的水质数据通过无线网络发送给监测中心、由监测中心对水质数据进行分析及显示的无线收发器；向中央处理器供电的供电电路。CN203037285U公开了一种水文水质远程监测系统，包括：水文传感器；水质传感器；数据采集器，与水文传感器和水质传感器连接，接收各传感器的测量数据；太阳能供电系统，与数据采集器和水文传感器、水质传感器连接；天线，与数据采集器连接；第一无线通讯网络，与天线连接；服务器，与第一无线通讯网络连接，收到数据采集器采集的测量数据后，以邮件或短信的方式发送出去；第二无线通讯网络，与服务器连接；终端设备，与第二无线通讯网络连接，接收包含测量数据的邮件或短信，获取水体当前的水文水质信息。CN203772850U公开了一种罗非鱼养殖水质实时监测预警集成装置，其特征在于：其包括采样泵，输水管，检测槽，水质传感器，多参数水质自动分析仪，信号转换器，数据服务器，无线传输模块。本实用新型可以分步检测水体中溶解氧、温度、pH、氨氮、亚硝氮、总磷等离子浓度，数据进入数据服务器，数据服务器通过精确记录水质传感器和多参数水质自动分析仪采样、检测所用时间差将两者检测的数据进行整合，获得某一采样时间点水体的全部因子参数；服务器通过预装的比较算法将采集的数据与预设的罗非鱼养殖水体因子安全范围进行比对，将结果用无线传输至用户手机终端。

以上技术对于如何使煤矿突水在线监测智能预警系统不仅能够有效的解决在矿井下超前探水时对水质的快速检测，而且还能对发生的突水情况做出超前预警，并未给出具体的指导方案。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种煤矿突水在线监测智能预警系统，它不仅能够有效的解决在矿井下超前探水时对水质的快速检测，而且还能对发生的突水情况做出超前预警；它使用方便，操作简单，检测结果准确。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种煤矿突水在线监测智能预警系统，具有工作站主机、声光预警装置、变送器，其技术方案在于所述的煤矿突水在线监测智能预警系统还具有在煤矿巷道的排水沟中采集水样的集成智能水质传感器监测箱，集成智能水质传感器监测箱具有筒体、安装于筒体上的多个水质传感器、分别设于筒体两端的过滤网、固定安装于筒体内的呈横向设置并延伸至筒体两端过滤网处的上稳流板和下稳流板、固定安装于筒体内的呈纵向排列并延伸至筒体两端过滤网处的多排分体稳流板；上稳流板和下稳流板以及多排分体稳流板上皆分布有多个导流孔（水流孔），多排分体稳流板位于上稳流板和下稳流板之间，每排分体稳流板皆具有左段板和右段板且该左段板和右段板之间断开而连通筒体的上稳流板和下稳流板之间的腔体；筒体的外壁顶部沿其长度方向分布有多个传感器安装孔，每个水质传感器安装于与其对应的一个传感器安装孔上，每个水质传感器的探头落入筒体的位于上稳流板上面的腔体内。

上述技术方案中，所述的筒体最好呈圆柱体形。上述每排分体稳流板最好皆呈横向设置。上述的筒体的内径最好为200mm，其长度最好为1000~1100mm，每个导流孔的直径最好为15~20mm。上述分体稳流板的数量可以为三排，上稳流板、三排分体稳流板、下稳流板形成的组合体中任意上下相邻的两个稳流板之间的距离最好是相等的，每排分体稳流板中左段板和右段板之间断开的距离最好皆为筒体的内径的1/6。

上述技术方案中，所述的筒体最好呈圆柱体形。上述分体稳流板的数量可以为三排，三排分体稳流板中最顶端的分体稳流板其左段板和右段板向下倾斜（弯折）5o~10o，三排分体稳流板中最底端的分体稳流板其左段板和右段板向上倾斜（弯折）5o~10o，三排分体稳流板中中间的分体稳流板呈横向设置，每排分体稳流板中左段板和右段板之间断开的距离皆为筒体的内径的1/6。

本发明的集成智能水质传感器监测箱在煤矿巷道的排水沟中采集水样，并将采集数据通过变送器转换为数字信号，通过通信母线传输到工作站主机，（通过预制软件）对所检测的水样进行及时数据分析，并在工作站主机的显示屏上显示结果，并做出相应的预警提示（预警判断），同时将预警提示传输给声光预警装置（系统由220V交流电源供电），根据检测结果可以迅速监测出探水过程中，前方是否存在透水可能，本发明的水质预警系统在线监测，使用方便、操作简单、方便，检测结果准确，预警及时。

与现有的水质检测仪相比，本发明有益效果是快速、及时、准确的提供水质检测结果，操作简便，并能及时做出超前预判，其检测精度提高了15%以上。

综上所述，本发明不仅有效的解决了在矿井下超前探水时对水质的快速检测，而且还能对发生的突水情况做出超前预警。它使用方便，操作简单，检测结果准确。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明第一个实施例的集成智能水质传感器监测箱中上稳流板和下稳流板、三排分体稳流板的结构示意图（立体图）。

图3为本发明第一个实施例的集成智能水质传感器监测箱的结构示意图（俯视图）。

图4为图3中沿A-A线的剖视图。

图5为图3中沿B-B线的剖视图（已放大）。

图6为本发明第二个实施例的集成智能水质传感器监测箱中筒体、上稳流板和下稳流板、三排分体稳流板相连接的结构示意图。

具体实施方式

实施例1：如图1、图2、图3、图4、图5所示，本发明的煤矿突水在线监测智能预警系统（第一个实施例）具有工作站主机1、声光预警装置3、变送器4，其特征在于所述的煤矿智能在线监测水质预警系统还具有在煤矿巷道的排水沟中采集水样的集成智能水质传感器监测箱2，集成智能水质传感器监测箱具有筒体201、安装于筒体上的多个水质传感器202、分别设于筒体两端的过滤网203、固定安装于筒体内的呈横向设置并延伸至筒体两端过滤网处的上稳流板205和下稳流板207、固定安装于筒体内的呈纵向排列并延伸至筒体两端过滤网处的多排分体稳流板206。过滤网203的结构本身为已有技术。筒体201的内径可以为200mm，其长度可以为1000~1100mm（选择1100mm，沿筒体的长度方向，筒体两端的过滤网可以各占去50mm）。上稳流板205和下稳流板207以及多排分体稳流板206上皆分布有多个导流孔（水流孔）204，每个导流孔204的直径可以为15~20mm（选择20mm）。多排分体稳流板206位于上稳流板205和下稳流板207之间，每排分体稳流板206皆具有左段板和右段板且该左段板和右段板之间断开而连通筒体的上稳流板和下稳流板之间的腔体。筒体201的外壁顶部沿其长度方向分布有多个传感器安装孔208，每个水质传感器202安装于与其对应的一个传感器安装孔208上，每个水质传感器202的探头落入筒体的位于上稳流板上面的腔体内（位于采集水样内）。上述的筒体201呈圆柱体形。上述的每排分体稳流板206皆呈横向设置。分体稳流板206的数量为三排，上稳流板、三排分体稳流板、下稳流板形成的组合体中任意上下相邻的两个稳流板之间的距离是相等的，每排分体稳流板中左段板和右段板之间断开的距离皆为筒体201的内径的1/6。多个水质传感器202的信号输出端（接头）分别与变送器4的信号输入端相连接，变送器4的信号输出端通过通信母线5与工作站主机1的信号输入端相连接，工作站主机1的信号输出端与声光预警装置3相连接。上述筒体201、上稳流板205、下稳流板207、多排分体稳流板206皆可以由工程塑料或者其它材料制成。

实施例2：如图1、图6所示，本发明的煤矿突水在线监测智能预警系统（第二个实施例）具有工作站主机1、声光预警装置3、变送器4，其特征在于所述的煤矿智能在线监测水质预警系统还具有在煤矿巷道的排水沟中采集水样的集成智能水质传感器监测箱2，集成智能水质传感器监测箱具有筒体201、安装于筒体上的多个水质传感器202、分别设于筒体两端的过滤网203、固定安装于筒体内的呈横向设置并延伸至筒体两端过滤网处的上稳流板205和下稳流板207、固定安装于筒体内的呈纵向排列并延伸至筒体两端过滤网处的多排分体稳流板206。筒体201的内径可以为200mm，其长度可以为1000~1100mm（选择1000mm，沿筒体的长度方向，筒体两端的过滤网可以各占去50mm）。上稳流板205和下稳流板207以及多排分体稳流板206上皆分布有多个导流孔（水流孔）204，每个导流孔204的直径可以为15~20mm（选择15mm）。多排分体稳流板206位于上稳流板205和下稳流板207之间，每排分体稳流板206皆具有左段板和右段板且该左段板和右段板之间断开而连通筒体的上稳流板和下稳流板之间的腔体。筒体201的外壁顶部沿其长度方向分布有多个传感器安装孔208，每个水质传感器202安装于与其对应的一个传感器安装孔208上，每个水质传感器202的探头落入筒体的位于上稳流板上面的腔体内（位于采集水样内）。上述的筒体201呈圆柱体形，分体稳流板206的数量为三排，三排分体稳流板中最顶端的分体稳流板其左段板和右段板向下倾斜（弯折）5o~10o（选择5o），三排分体稳流板中最底端的分体稳流板其左段板和右段板向上倾斜（弯折）5o~10o（选择5o），三排分体稳流板中中间的分体稳流板呈横向设置，每排分体稳流板中左段板和右段板之间断开的距离皆为筒体201的内径的1/6。由于三排分体稳流板选择了合适的设置角度，与现有的水质检测仪相比，本实施例的检测精度提高了25%以上，这样检测结果更加准确。当然上述分体稳流板的倾斜（弯折）角度也可选择8o或者10o。

本发明的操作步骤为：在矿井下使用超前探水时，将集成智能水质传感器监测箱固定在巷道排水沟中，将智能分析箱（变送器、声光预警装置）固定于监测箱上方的墙壁上，连接好220V交流电源，并和工作站主机通过通信母线连接，打开工作站主机和数据处理分析软件，集成智能水质传感器监测箱会每隔1分钟将其检测的数据通过变送器和通信母线传输给工作站主机，此时水质监测结果若为正常的煤系地层的水，工作站数据处理软件会对数据及时进行存储，并提示为煤系地层的水；若此时检测出奥灰水或老窑水的可能，工作站主机会发出预警提示，并启动声光预警装置，工作站数据处理软件对数据进行存储，并显示奥灰水或老窑水等危险水质提醒。此时若没有发现奥灰水突水的可能，主机会以正常频率报警提示，屏幕会显示相应的水质提示；此时若检测出奥灰水的可能，主机会以较快频率发出蜂鸣报警提示，屏幕会显示出奥灰水等危险水质提示，井下相关工作人员应当立即停止工作，并采集水样准备撤离。

本发明的特点是，在矿井探水时能及时检测判断出探水的水质，并作出是否有突水的可能，及时监测，快速检测，操作简便，操作界面友好，与现有的水质检测仪相比，以上各实施例的检测精度都提高了15%以上。它非常适合矿井下地质人员操作使用。

Claims (2)

1.一种煤矿突水在线监测智能预警系统，具有工作站主机（1）、声光预警装置（3）、变送器（4），其特征在于所述的煤矿突水在线监测智能预警系统还具有在煤矿巷道的排水沟中采集水样的集成智能水质传感器监测箱（2），集成智能水质传感器监测箱具有筒体（201）、安装于筒体上的多个水质传感器（202）、分别设于筒体两端的过滤网（203）、固定安装于筒体内的呈横向设置并延伸至筒体两端过滤网处的上稳流板和下稳流板（205、207）、固定安装于筒体内的呈纵向排列并延伸至筒体两端过滤网处的多排分体稳流板（206）；上稳流板和下稳流板（205、207）以及多排分体稳流板（206）上皆分布有多个导流孔（204），多排分体稳流板（206）位于上稳流板和下稳流板（205、207）之间，每排分体稳流板（206）皆具有左段板和右段板且该左段板和右段板之间断开而连通筒体的上稳流板和下稳流板之间的腔体；筒体（201）的外壁顶部沿其长度方向分布有多个传感器安装孔（208），每个水质传感器（202）安装于与其对应的一个传感器安装孔（208）上，每个水质传感器（202）的探头落入筒体的位于上稳流板上面的腔体内；

上述的筒体（201）呈圆柱体形，上述的每排分体稳流板（206）皆呈横向设置。

2.根据权利要求1所述的煤矿突水在线监测智能预警系统，其特征在于上述的筒体（201）的内径为200mm，其长度为1000~1100mm，每个导流孔（204）的直径为15~20mm。