CN112245842A - 煤矿井下移动式低温液态智能防灭火系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种煤矿井下移动式低温液态智能防灭火系统，属于煤矿防灭火安全技术领域，包括数据采集单元：用于采集采空区环境数据；灭火单元：采用灭火介质灭火；智能控制器，用于控制灭火单元且接受灭火单元反馈；工业环网：智能控制器和数据采集单元通过工业环网将数据传递至地面服务器；控制终端：获取地面服务器的数据信息并通过工业环网对智能控制器下发指令。本发明设计合理，能在较短的时间内控制和扑灭气体、液体、固体和电气火灾，能够实现智能远程自动控制的煤矿井下移动式低温液态智能防灭火系统。
Description
技术领域
本发明涉及一种多层次的数据采集、处理和应用平台,具体涉及一种煤矿火灾监控平台，属于煤矿防灭火安全技术领域。
背景技术
目前煤矿事故的发生虽然整体上呈现下降趋势，但特大事故仍然存在，而且危害严重、影响恶劣、形势非常严峻，而且矿山领域安全生产事故高发生率的形势，也反映出我国矿山安全生产令人担忧的现状和特点，也暴露出了其中存在的问题。
我国大多数矿山(尤其是煤矿)地质条件复杂，容易引发重大事故，给安全生产造成极大的困难，而且随着开采深度的不断增加，冲击地压的危险性也增大，围岩温度增高，致使煤炭自燃发火日趋严重，煤炭自燃极易引起瓦斯、煤尘爆炸，使得煤矿安全生产管理更是面临巨大考验。
煤矿火灾不仅仅是损失了数亿吨的煤炭，矿井火灾与煤尘瓦斯爆炸还会酿成煤矿重大恶性事故，冻结大量煤炭资源和生产设备，造成巨大的经济损失和人员伤亡。
目前煤矿防灭火主要是用于采煤工作面后部遗煤高温自燃发火，一般用液态二氧化碳罐车，人工开启阀门，依靠液态二氧化碳气化所产生的2Mpa左右压力进行自然释放，顺管道到达工作面后部进行防灭火应用。
液态二氧化碳防灭火罐车，就是一压力容器，靠人工手工操作，由于液体自重及管路的阻力，输送距离受限，且易堵管路，容易造成管路爆裂事故，具有一定危险性，无法适应远程智能操控的要求。
发明内容
根据以上现有技术中的不足，本发明要解决的问题是：提供一种设计合理，能在较短的时间内控制和扑灭气体、液体、固体和电气火灾，能够实现智能远程自动控制的煤矿井下移动式低温液态智能防灭火系统。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
所述的煤矿井下移动式低温液态智能防灭火系统，包括，
数据采集单元：用于采集采空区环境数据；
灭火单元：采用灭火介质灭火；
智能控制器，用于控制灭火单元且接受灭火单元反馈；
工业环网：智能控制器和数据采集单元通过工业环网将数据传递至地面服务器；
控制终端：获取地面服务器的数据信息并通过工业环网对智能控制器下发指令。
优选的，所述控制终端通过智能开关接入井下工业环网，从而控制数据采集单元、智能控制器，所述数据采集单元通过无线火灾多组分传感器采集采空区环境数据传递至工业环网，灭火单元中的低温液态罐的参数通过智能控制器连接工业环网。
优选的，灭火单元包括液态罐、低温电磁阀、低温输液泵，所述液态罐包括低温液态罐车，所述低温液态罐车与智能控制器分别置于井下平板车或组装于一平台上，依靠电机车或井下吊车输送到工作地点，低温液态罐车通过矿用高压胶管连接低温电磁阀，低温电磁阀通过矿用高压胶管连接低温输液泵，所述输液泵用于增加输液动力。
优选的，所述采空区环境数据可通过煤矿井下微色谱、束管监测系统采样分析、煤矿光纤传感，进行火情及发展趋势判断分析，也可通过无线火灾多组分传感器进行火情及发展趋势判断。
所述的微色谱监测系统包括气体采样管、井下微色谱主站、井下正压输气泵站，气体采样管一端通过回风巷插入到采空区内，气体采样管的另一端连接井下微色谱主站，井下微色谱主站连接井下正压输气泵站和防爆开关，井下正压输气泵站连接防爆开关，井下微色谱主站的信号输出端通过交换机连接工业环网；
所述的工业环网连接地面服务器，地面服务器连接控制终端。
所述的煤矿井下移动式低温液态智能防灭火系统，包括以下使用方法：
(1)无线火灾多组分传感器采集采空区环境数据；
(2)采空区环境数据上传至工业环网；
(3)地面服务器接收工业环网的数据；
(4)控制终端调取工业环网的数据处理后通过工业环网下发至智能控制器；
(5)智能控制器通过控制低温电磁阀控制液态罐的内介质的流通。
优选的，还包括以下使用方法：
所述液态罐内压力及液位参数传递至智能控制器,智能控制器通过工业环网将参数数据传递至地面服务器供控制终端使用。
优选的，还包括以下使用方法：
所述智能控制器还通过控制低温输液泵控制管路内介质的流通
优选的，所述的微色谱监测系统的检测方法为：通过气体采样管采集采空区内的气体，采集的气体通过干燥过滤器进行除尘除水处理后，在井下正压输气泵站的动力作用下，所采集的气体进入井下微色谱主站，通过井下微色谱主站进行检测分析，并将检测结果通过交换机上传至工业环网；所述的防爆开关为井下微色谱主站和井下正压输气泵站提供电源。
本发明所具有的有益效果是：
该发明能在较短的时间内控制和扑灭气体、液体、固体和电气火灾，具有灭火能力强、速度快、使用范围广、对环境不会造成污染等特点，同时能够实现智能远程自动控制。与煤矿正在实施的5G、智慧化矿山、无人综采工作面等融为一体，实现在危险区域无人值守，更大限度的确保人身安全。同时由于为移动式，能够快速到达着火点防灭火，特别适用于煤矿井下有轨道到达的各处着火点。
附图说明
图1为本发明系统工作原理图；
图2为本发明电气原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例做进一步描述：
实施例1：
如图1、图2所示，本发明所述的煤矿井下移动式低温液态智能防灭火系统，包括，
数据采集单元：用于采集采空区环境数据；
灭火单元：采用灭火介质灭火；
智能控制器，用于控制灭火单元且接受灭火单元反馈；
工业环网：智能控制器和数据采集单元通过工业环网将数据传递至地面服务器；
控制终端：获取地面服务器的数据信息并通过工业环网对智能控制器下发指令。
优选的，所述控制终端通过智能开关接入井下工业环网，从而控制数据采集单元、智能控制器，所述数据采集单元通过无线火灾多组分传感器采集采空区环境数据传递至工业环网，灭火单元中的低温液态罐的参数通过智能控制器连接工业环网。
优选的，灭火单元包括液态罐、低温电磁阀、低温输液泵，所述液态罐包括低温液态罐车，所述低温液态罐车与智能控制器分别置于井下平板车或组装于一平台上，依靠电机车或井下吊车输送到工作地点，低温液态罐车通过矿用高压胶管连接低温电磁阀，低温电磁阀通过矿用高压胶管连接低温输液泵，所述输液泵用于增加输液动力。
优选的，所述采空区环境数据可通过煤矿井下微色谱、束管监测系统采样分析、煤矿光纤传感，进行火情及发展趋势判断分析，也可通过无线火灾多组分传感器进行火情及发展趋势判断。
所述的微色谱监测系统包括气体采样管、井下微色谱主站、井下正压输气泵站，气体采样管一端通过回风巷插入到采空区内，气体采样管的另一端连接井下微色谱主站，井下微色谱主站连接井下正压输气泵站和防爆开关，井下正压输气泵站连接防爆开关，井下微色谱主站的信号输出端通过交换机连接工业环网；
所述的工业环网连接地面服务器，地面服务器连接控制终端。
所述的煤矿井下移动式低温液态智能防灭火系统，包括以下使用方法：
(1)无线火灾多组分传感器采集采空区环境数据；
(2)采空区环境数据上传至工业环网；
(3)地面服务器接收工业环网的数据；
(4)控制终端调取工业环网的数据处理后通过工业环网下发至智能控制器
(5)智能控制器通过控制低温电磁阀控制液态罐的内介质的流通。
优选的，还包括以下使用方法：
所述液态罐内压力及液位参数传递至智能控制器,智能控制器通过工业环网将参数数据传递至地面服务器供控制终端使用。
优选的，还包括以下使用方法：
所述智能控制器还通过控制低温输液泵控制管路内介质的流通
优选的，所述的微色谱监测系统的检测方法为：通过气体采样管采集采空区内的气体，采集的气体通过干燥过滤器进行除尘除水处理后，在井下正压输气泵站的动力作用下，所采集的气体进入井下微色谱主站，通过井下微色谱主站进行检测分析，并将检测结果通过交换机上传至工业环网；所述的防爆开关为井下微色谱主站和井下正压输气泵站提供电源。
本发明通过无线火灾多组分传感器进行火情监测趋势判断分析(通过工业环网在地面观察采空区气体变化及一段时间的趋势变化)井下气体升高出现报警，地面人员可迅速观察发现，通过地面服务器启动智能控制器，进行低温液态防火介质的输送，达到灭火目的，同时智能控制器配有急停开关，报警灯，可实现就地人工开停，确保了工作现场的安全。
通过采集矿井原有气体、温度等分析数据，或装设无线火灾多组分传感器，或人工采样分析，进行火情及发展趋势判断。液态防灭火介质可以但不限于是液态CO2，本发明也可采用液N2等惰性材料。罐车由于煤矿井下空间限制，由一个或多个组合。控制终端通过智能开关接入井下工业环网、4G、5G，可实现地面、远程或就地控制。增加低温输液泵，可增加输液动力，使液体在管路的流速增快，不仅加快了液体输送(释放)速度，同时确保了液体不会在管路里形成干冰堵管子现象，省去了堵管现象而需要等待的时间，同时使液体的流速增快，提高了灭火速度及效率。根据需要输液泵可实现变频控制。通过火情数据分析，智能判别火情及发展趋势，根据需要自动开、停控制，进行低温液态防灭火介质的输送，达到防灭火目的。同时也可以远程或就地人工开停。
本发明能够有效的减少煤矿自燃火灾的发生，在自燃火灾发生后也能够在第一时间得到治理，减少煤矿因自燃火灾造成的巨大损失，同时能够辅助煤矿管理部门进行更系统科学化的管理，减少人为因素给煤矿带来的损失，为煤矿的安全生产、效益提升提供可靠的帮助。
本发明并不仅限于上述具体实施方式，本领域普通技术人员在本发明的实质范围内做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种煤矿井下移动式低温液态智能防灭火系统，其特征在于：包括，
数据采集单元:用于采集采空区环境数据；
灭火单元：采用灭火介质灭火；
智能控制器，用于控制灭火单元且接受灭火单元反馈；
工业环网：智能控制器和数据采集单元通过工业环网将数据传递至地面服务器；
控制终端：获取地面服务器的数据信息并通过工业环网对智能控制器下发指令。
2.根据权利要求1所述的一种煤矿井下移动式低温液态智能防灭火系统，其特征在于：所述控制终端通过智能开关接入井下工业环网，从而控制数据采集单元、智能控制器，所述数据采集单元通过无线火灾多组分传感器采集采空区环境数据传递至工业环网，灭火单元中的低温液态罐的参数通过智能控制器连接工业环网。
3.根据权利要求1所述的一种煤矿井下移动式低温液态智能防灭火系统，其特征在于：灭火单元包括液态罐、低温电磁阀、低温输液泵，所述液态罐包括低温液态罐车，所述低温液态罐车与智能控制器分别置于井下平板车或组装于一平台上，依靠电机车或井下吊车输送到工作地点，低温液态罐车通过矿用高压胶管连接低温电磁阀，低温电磁阀通过矿用高压胶管连接低温输液泵，所述输液泵用于增加输液动力。
4.根据权利要求1所述的一种煤矿井下移动式低温液态智能防灭火系统，其特征在于：所述采空区环境数据可通过煤矿井下微色谱、束管监测系统采样分析、煤矿光纤传感，进行火情及发展趋势判断分析，也可通过无线火灾多组分传感器进行火情及发展趋势判断。
所述的微色谱监测系统包括气体采样管、井下微色谱主站、井下正压输气泵站，气体采样管一端通过回风巷插入到采空区内，气体采样管的另一端连接井下微色谱主站，井下微色谱主站连接井下正压输气泵站和防爆开关，井下正压输气泵站连接防爆开关，井下微色谱主站的信号输出端通过交换机连接工业环网；
所述的工业环网连接地面服务器，地面服务器连接控制终端。
5.根据权利要求1-4任一项所述的一种煤矿井下移动式低温液态智能防灭火系统，其特征在于：包括以下使用方法：
(1)无线火灾多组分传感器采集采空区环境数据；
(2)采空区环境数据上传至工业环网；
(3)地面服务器接收工业环网的数据；
(4)控制终端调取工业环网的数据处理后通过工业环网下发至智能控制器
(5)智能控制器通过控制低温电磁阀控制液态罐的内介质的流通。
6.根据权利要求5所述的一种煤矿井下移动式低温液态智能防灭火系统，其特征在于：还包括以下使用方法：
所述液态罐内压力及液位参数传递至智能控制器,智能控制器通过工业环网将参数数据传递至地面服务器供控制终端使用。
7.根据权利要求5所述的一种煤矿井下移动式低温液态智能防灭火系统，其特征在于：还包括以下使用方法：
所述智能控制器还通过控制低温输液泵控制管路内介质的流通。
8.根据权利要求4所述的一种煤矿井下移动式低温液态智能防灭火系统，其特征在于：
所述的微色谱监测系统的检测方法为：通过气体采样管采集采空区内的气体，采集的气体通过干燥过滤器进行除尘除水处理后，在井下正压输气泵站的动力作用下，所采集的气体进入井下微色谱主站，通过井下微色谱主站进行检测分析，并将检测结果通过交换机上传至工业环网；所述的防爆开关为井下微色谱主站和井下正压输气泵站提供电源。
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