CN113107461A - 煤矿瓦斯抽采智能监测、控制系统及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种煤矿瓦斯抽采智能监测、控制系统及其使用方法，所述监测、控制系统包括地面服务器、环网系统、井下环网交换机、PLC控制器、数据集成器、钻孔监控器，所述地面服务器用于发出指令、接收和存储数据，所述环网系统用于传输指令和数据，所述地面服务器通过所述环网系统与所述井下环网交换机相连，所述PLC控制器与所述井下环网交换机相连，所述数据集成器与所述PLC控制器相连，所述钻孔监控器分别与所述PLC控制器和所述数据集成器相连。根据本发明实施例的瓦斯抽采智能监测系统能够有效对抽采工作面全部钻孔进行智能监控，并对抽采管进行远程控制，节省人力物力，为实现煤矿瓦斯现代化智能抽采提供有力的技术支撑。

Description

煤矿瓦斯抽采智能监测、控制系统及其使用方法

技术领域

本发明涉及瓦斯抽采技术领域，尤其涉及一种煤矿瓦斯抽采智能监测、控制系统及其使用方法。

背景技术

近年来瓦斯灾害不仅严重造成了的人身安全与财产损失，还制约了矿井的安全生产。尤其是近年来煤炭开采逐渐进入深部，瓦斯灾害问题对矿井安全生产的威胁更加严重。要实现瓦斯灾害的防范与治理，需开采前将赋存于煤层内的瓦斯进行抽采，消除瓦斯事故发生的根源。在瓦斯抽采过程中，对于抽采钻孔的监测，通常都是采用便携式设备对管道压力、孔口瓦斯浓度或者流量每日进行人工检测，并在地面进行数据的汇总与处理，其操作流程繁琐，费时费力，不能满足现代智能化矿山生产的需求。因此，为了有效地对瓦斯抽采钻孔进行实时智能监测，减少瓦斯抽采过程中的人力物力消耗，亟需实现传统监测方式向智能动态钻孔监测方式的转变，这为现代化智能矿山的建设提供有力的技术支撑。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的实施例提出一种煤矿瓦斯抽采智能监测、控制系统及其使用方法，所述智能监测、控制系统能够有效对抽采工作面全部钻孔进行智能监控。

根据本发明实施例的煤矿瓦斯抽采智能监测、控制系统包括地面服务器、环网系统、井下环网交换机、PLC控制器、数据集成器、钻孔监控器，所述地面服务器用于发出指令、接收和存储数据，所述环网系统用于传输指令和数据，所述地面服务器通过所述环网系统与所述井下环网交换机相连，所述PLC控制器与所述井下环网交换机相连，所述PLC控制器用于阈值的编程和储存数据，所述数据集成器与所述PLC控制器相连，所述钻孔监控器分别与所述PLC控制器和所述数据集成器相连，所述钻孔监控器用于控制抽采管的通断以及检测瓦斯抽采效果和钻孔封孔质量。

根据本发明实施例的煤矿瓦斯抽采智能监测、控制系统能够有效对抽采工作面全部钻孔进行智能监控，通过地面服务器可以实时查看到瓦斯的抽采情况，还可以对封孔质量进行检测，并对抽采管进行远程控制，节省人力物力，有效提高了瓦斯抽采效率，保证了瓦斯的抽采效果。

在一些实施例中，钻孔监控器包括抽采管、抽采质量检测装置、封孔质量检测装置和控制阀，所述抽采管伸入钻孔内以抽取所述钻孔内的瓦斯，所述抽采质量检测装置包括数据线路集成器和多个传感器，所述多个传感器均设在所述抽采管上，所述多个传感器均与所述数据线路集成器相连，所述抽采质量检测装置用于检测所述抽采管内瓦斯的抽采效果，所述封孔质量检测装置用于根据所述抽采质量检测装置检测结果检测钻孔的封孔质量，所述控制阀设在所述抽采管上且位于所述抽采质量检测装置远离所述钻孔的一侧，所述控制阀与所述PLC控制器相连，所述控制阀根据所述抽采质量检测装置和所述封孔质量检测装置的检测结果控制所述抽采管的通断。

在一些实施例中，所述多个传感器包括瓦斯流量传感器、瓦斯浓度传感器和负压传感器。

在一些实施例中，所述封孔质量检测装置包括封堵件、第一孔段、进气管、排气管、示踪气体浓度传感器和便携式示踪气体检测仪，所述封堵件位于所述钻孔内以封堵所述钻孔的孔口，所述钻孔内设有用于封堵所述钻孔的封孔段，所述封孔段与所述封堵件间隔布置，所述第一孔段为所述封堵件与所述封孔段之间的部分，所述进气管穿过所述封堵件伸入所述第一孔段，以向所述第一孔段内注入示踪气体，所述进气管上设有进气管阀门，所述排气管穿过所述封堵件并伸入所述第一孔段，所述排气管上设有排气管阀门，便携式示踪气体检测仪，所述示踪气体浓度传感器设在所述抽采管上且位于所述钻孔外，所述示踪气体浓度传感器与所述数据线路集成器相连，所述便携式示踪气体检测仪设在所述排气管位于所述钻孔外侧一端的管口处。

在一些实施例中，煤矿瓦斯抽采智能监测、控制系统还包括多个监控分站，所述数据集成器通过所述监控分站与所述PLC控制器相连，每个所述监控分站可收集多个所述数据集成器中的数据并上传至所述PLC控制器。

在一些实施例中，煤矿瓦斯抽采智能监测、控制系统还包括子控制器，所述PLC控制器通过所述子控制器与所述钻孔监控器相连。

根据本发明另一方面实施例的煤矿瓦斯抽采智能监测、控制系统的使用方法包括：

地面服务器依次通过环网系统、井下交换机向PLC控制器发出上传数据的指令，由PLC 控制器控制子控制器向钻孔监控器发出上传瓦斯抽采效果数据的指令，监测数据经由监控分站上传到PLC控制器，由PLC控制器继续完成上传和储存，PLC控制器每隔12小时将监控数据上传至地面服务器；

如果钻孔监控器上传的瓦斯浓度和瓦斯流量均在阈值内，且抽采负压达到阈值，则表示瓦斯抽采效果达标，并继续抽采；如果钻孔监控器上传的瓦斯浓度不在阈值内，或者瓦斯流量不在阈值内，或者抽采负压达不到阈值，则表示瓦斯抽采效果不达标，PLC控制器会上传报警信号至地面服务器；

如果PLC控制器报警次数超过阈值，则PLC控制器通过子控制器关闭控制阀，或者，在地面服务器接收到报警信号后，工作人员通过地面服务器向PLC控制器发出关闭控制阀的指令，PLC控制器通过子控制器关闭控制阀；

工作人员对接收的监控数据进行分析，判断是否需要对钻孔封孔质量进行检测，如果需要检测，则工作人员使用封孔质量检测装置对钻孔封孔质量进行检测，钻孔监控器将封孔质量检测结果依次通过数据集成器、监控分站、PLC控制器、井下环网交换机、环网系统将数据上传至地面服务器；

工作人员根据地面服务器接收的数据判定钻孔的封孔质量，如果判定钻孔封孔质量出现问题，则停止瓦斯抽采并做出相应措施，如果判定钻孔封孔质量未出现问题，则继续抽采并对钻孔抽采数据进行重点监测。

在一些实施例中，瓦斯浓度不在阈值内为瓦斯浓度在10天内连续下降至50％以下且10 天之后瓦斯浓度不再上升并有继续下降的趋势；瓦斯流量不在阈值内为瓦斯流量在10天内连续下降至0.003m³/min以下且10天之后瓦斯流量不再上升并有继续下降的趋势；抽采负压达不到阈值为瓦斯抽采钻孔内的抽采负压在抽采过程中，其负压值偏离设计值的±5％以上并有持续的衰减变化。

在一些实施例中，所述PLC控制器每隔1小时报警1次，报警次数超过阈值为所述PLC 控制器向地面服务器上传报警信号的次数超过10次。

在一些实施例中，封孔质量检测方法包括：使用封堵件对瓦斯抽采钻孔的孔口进行封堵；在封堵件上分别插入进气管和排气管，打开进气管阀门和排气管阀门，通过所述进气管向所述钻孔的第一孔段内注入示踪气体，直至便携式示踪气体检测仪检测到所述排气管排出示踪气体，关闭进气管阀门和排气管阀门；地面服务器依次通过环网系统、井下交换机、PLC控制器、子控制器向钻孔监控器发出打开控制阀的指令，使用抽采管进行瓦斯抽采，并使用示踪气体浓度传感器对抽出的气体进行检测，检测结果上传至PLC控制器，如果在控制阀打开后的60小时内，示踪气体浓度传感器在一段时间内能持续检测出示踪气体，且示踪气体的浓度不小于300ppm，则判定所述钻孔的封孔质量出现问题，PLC控制器向地面服务器发出警报信号，如果未检测出示踪气体,则对钻孔进行重点监测以对钻孔实施下一步的措施。

附图说明

图1是根据本发明实施例的煤矿瓦斯抽采智能监测、控制系统的示意图；

图2是根据本发明实施例的PLC控制器、子控制器和数据集成器的连接关系示意图；

图3是根据本发明实施例的钻孔监控器的示意图；

图4是根据本发明实施例的封孔装置的示意图。

附图标记：

钻孔1，第一孔段11，第二孔段12，

抽采管2，

封孔段3，

抽采质量检测装置4，数据线路集成器41，瓦斯流量传感器42，瓦斯浓度传感器43，负压传感器44，

封孔质量检测装置5，封堵件51，进气管52，进气管阀门521，排气管53，排气管阀门531，示踪气体浓度传感器54，

控制阀6，

地面服务器71，环网系统72，井下环网交换机73，PLC控制器74，监控分站75，数据集成器76，子控制器77，钻孔监控器78。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

如图1-图4所示，根据本发明实施例的煤矿瓦斯抽采智能监测、控制系统包括地面服务器71、环网系统72、井下环网交换机73、PLC控制器74、数据集成器76和钻孔监控器 78。

地面服务器71通过环网系统72与井下环网交换机73相连，井下环网交换机73与PLC 控制器74相连，PLC控制器74分别与数据集成器76和钻孔监控器78相连，且数据集成器76还与钻孔监控器78相连。

地面服务器71用于发出指令、接收和存储数据，环网系统72用于传输指令和数据，PLC控制器74可以接收和发出指令，还可以进行阈值编程、储存和上传数据。

钻孔监控器78用于控制抽采管2的通断以及检测瓦斯抽采效果和钻孔1封孔质量，并将检测的结果通过数据集成器76上传至PLC控制器74，再由PLC控制器74上传至地面服务器71。需要说明的是，钻孔监控器78设在抽采管2上，且抽采管2与抽采支管相连，每个抽采支管上有10个抽采钻孔并入，每个抽采支管上有一个数据集成器76来对10个抽采钻孔的数据进行上传。

抽采管2通断的控制机制为：由地面服务器71经由环网系统72、井下交换机向PLC控制器74关闭或开启抽采管2阀门的指令，再由PLC控制器74向钻孔监控器78发出指令，钻孔监控器78对抽采管2通断进行调节。

钻孔监控器78监测数据的上传运行机制为：由地面服务器71经由环网系统72、井下交换机向PLC控制器74发出上传数据的指令，再由PLC控制器74向钻孔监控器78发出指令，钻孔监控器78收集数据并把数据传给数据集成器76，数据集成器76再将数据上传到PLC控制器74并储存，由PLC控制器74开始设置好的程序继续向上级反馈，数据经由PLC 控制器74、井下环网交换机73、环网系统72上传到地面服务器71。

智能监测、控制系统工作时，先向钻孔监控器78发出上传抽采效果数据的指令，钻孔监控器78通过PLC控制器74将数据上传至地面服务器71，工作人员对接收的监控数据进行分析，判断是否需要对钻孔封孔质量进行检测，如果需要检测，则由工作人员对封孔质量进行检测，钻孔监控器78将传检测数据上传至地面服务器71，地面服务器71接收到数据后，工作人员对数据进行分析，若判定钻孔封孔质量未出现问题，则继续抽采，若判定钻孔封孔质量出现问题，则由地面服务器71向钻孔监控器78发出停止抽采的指令，钻孔监控器78将抽采管2断开，停止抽采并对钻孔1进行重新封孔或者关闭钻孔1。

根据本发明实施例的煤矿瓦斯抽采智能监测、控制系统能够有效对抽采工作面全部钻孔进行智能监控，通过地面服务器71可以实时了解到瓦斯的抽采情况，还可以对封孔质量进行检测，并对抽采管2进行远程控制，节省人力物力，有效提高了瓦斯抽采效率，保证了瓦斯的抽采效果。

在一些实施例中，钻孔监控器78包括抽采管2、抽采质量检测装置4、封孔质量检测装置5和控制阀6。

其中，抽采管2伸入钻孔1内用于抽采钻孔1内的瓦斯，抽采质量检测装置4设在抽采管2上，抽采质量检测装置4用于检测抽采管2内瓦斯的抽采效果，并且可以实时监测。具体地，抽采质量检测装置4包括数据线路集成器41和多个传感器，多个传感器均设在抽采管2上，多个传感器用于对瓦斯的抽采效果进行检测，且多个传感器均与数据线路集成器41相连，传感器将采集到的数据通过数据线路集成器41传递至数据集成器76，数据集成器76依次通过PLC控制器74、井下环网交换机73和环网系统72上传至地面服务器71，数据更加直观。

封孔质量检测装置5用于根据抽采质量检测装置4检测结果检测钻孔1的封孔质量，当抽采质量检测装置4检测出的抽采效果不达标时，则需要使用封孔质量检测装置5对封孔质量进行检测。

控制阀6设在抽采管2上，且控制阀6位于抽采质量检测装置4远离钻孔1的一侧，控制阀6与PLC控制器74相连以执行PLC控制器74发出的指令，控制阀6可指令控制抽采管2的通断。

多个传感器包括瓦斯流量传感器42、瓦斯浓度传感器43和负压传感器44，瓦斯流量传感器42用于采集抽采管2内瓦斯的流量，瓦斯浓度传感器43用于采集抽采管2内瓦斯的浓度，负压传感器44用于采集抽采管2内的负压。

在一些实施例中，封孔质量检测装置5包括封堵件51、第一孔段521、进气管52、排气管53、示踪气体浓度传感器54和便携式示踪气体检测仪。

钻孔1内还设有封孔段3，封孔段3用于封堵钻孔1，封堵件51的材料为聚氨酯，封堵件51位于钻孔1内且与封孔段3间隔开以封堵钻孔1的孔口，封堵件51和封孔段3之间的孔段为第一孔段11，封孔段3远离第一孔段11的一侧为第二孔段12，抽采管2穿过封堵件51和封孔段3以伸入位于封孔段3内侧的第二孔段12内，并从第二孔段12内抽取瓦斯。

进气管52穿过封堵件51伸入封堵件51和封孔段3之间的第一孔段11内，以向第一孔段11内注入示踪气体，排气管53穿过封堵件51并伸入第一孔段11，当进气管52向第一孔段11内注入示踪气体时，第一孔段11内的空气可通过排气管53向外界排出。

示踪气体浓度传感器54设在抽采管2上且位于钻孔1外，且示踪气体浓度传感器54与数据线路集成器41相连，在使用封孔质量检测装置5对封孔质量进行检测时，先通过进气管52向第一孔段11内注入示踪气体，直至排气管53向外界排出示踪气体，表示第一孔段11内已充满示踪气体，此时使用抽采管2抽取第二孔段12内的瓦斯，如果示踪气体浓度传感器54检测到抽采管2抽出的瓦斯内存在示踪气体，则代表钻孔1的封孔质量存在问题，钻孔1周围存在漏气通道，此时应停止抽采并对钻孔1进行二次封孔或者关闭钻孔1，如果示踪气体浓度传感器54未从抽采管2抽出的瓦斯内检测到示踪气体，则继续抽采，但是需要重点监测钻孔瓦斯抽采的其他指标以对钻孔瓦斯抽采情况实施下一步措施。

便携式示踪气体检测仪设在排气管53位于钻孔1外侧一端的管口处，当便携式示踪气体检测仪检测到排气管53有示踪气体排出时，则表示第一孔段11内已充满示踪气体，此时，可以停止充气，便携式示踪气体检测仪可以随用随取，且检测结果准确。

所述封孔质量检测装置5通过示踪气体浓度传感器54来检测钻孔1是否存在漏气通道，相对于人工检测，结果更加准确，并且封孔质量检测装置5的结构和操作流程简单，大大提高了钻孔1封孔质量的检测效率。

在一些实施例中，进气管52伸入第一孔段11内，排气管53伸入第一孔段11内，进气管52和排气管53伸入第一孔段11内的位置可以根据钻孔1的方位进行调节。

具体地，当钻孔1为水平孔和下行孔时，进气管52伸入第一孔段11的一端与封孔段3 之间的距离为5cm。排气管53伸入第一孔段11的一端与封堵件51之间的距离为5cm。当钻孔1为上行孔时，进气管52伸入第一孔11段的一端与封堵件51之间的距离为5cm,排气管53伸入第一孔段11的一端与封孔段3之间的距离为5cm。

示踪气体的密度均大于空气密度，进气管52送入示踪气体，可以从第一孔段11将空气全部被置换出来，待排气管53内出现失踪气体时，即可证明第一孔段11内完全充满示踪气体。

在一些实施例中，煤矿瓦斯抽采智能监测、控制系统还包括监控分站75和子控制器77，数据集成器76通过监控分站75与PLC控制器74相连，PLC控制器74通过子控制器77与钻孔监控器78相连。换言之，监控分站75设在PLC控制器74和数据集成器76之间，子控制器77设在PLC控制器74与钻孔监控器78之间。

如图2所示，监控分站75和数据集成器76均为多个，每个监控分站75可收集多个数据集成器76中的数据并上传至PLC控制器74，每个监控分站可同时收集100个数据集成器76中的数据，以此实现对煤矿开采工作面上所有瓦斯抽采钻孔的监测。

如此设置，PLC控制器74先向子控制器77发出指令，再由子控制器77向钻孔监控器78发出指令，可以实现多个钻孔同时监控，钻孔监控器78采集的数据依次经数据集成器 76和监控分站75上传至PLC控制器74。

本发明的实施例还提出一种煤矿瓦斯抽采智能监测、控制系统的使用方法，包括以下步骤：

1)地面服务器71依次通过环网系统72、井下交换机向PLC控制器74发出上传数据的指令，由PLC控制器74控制子控制器77向钻孔监控器78发出上传瓦斯抽采效果数据的指令，钻孔监控器78将检测的数据依次通过数据集成器76、监控分站75上传至PLC控制器 74，PLC控制器74每隔12小时将监控数据通过井下环网交换机73和环网系统72上传至地面服务器71；

2)如果钻孔监控器78上传的瓦斯浓度和瓦斯流量均在阈值内，且抽采负压达到阈值，则表示瓦斯抽采效果达标，继续抽采，如果钻孔监控器78上传的瓦斯浓度不在阈值内，或者瓦斯流量不在阈值内，或者抽采负压达不到阈值，则表示瓦斯抽采效果不达标，PLC控制器74会每间隔1小时传1次报警信号至地面服务器71；

3)当PLC控制器74报警次数超过阈值时，则PLC控制器74通过子控制器77关闭控制阀6，或者，在地面服务器71接收到报警信号后，工作人员通过地面服务器71向PLC 控制器74发出关闭控制阀的指令，PLC控制器74通过子控制器77关闭控制阀6；

3)工作人员对接收到的监控数据进行分析，判断是否需要对钻孔封孔质量进行检测，如果需要检测，则工作人员使用封孔质量检测装置5对钻孔封孔质量进行检测，钻孔监控器78将封孔质量检测结果依次通过数据集成器76、监控分站75、PLC控制器74、井下环网交换机73、环网系统72将数据上传至地面服务器71；

4)工作人员根据地面服务器71接收的数据判定钻孔1的封孔质量，如果判定钻孔封孔质量出现问题，则停止瓦斯抽采并做出相应措施，如果判定钻孔封孔质量未出现问题，则继续抽采，并对钻孔1的抽采数据重点监测。

在一些实施例中，瓦斯浓度不在阈值内是指瓦斯浓度在10天内连续下降至50％以下且 10天之后瓦斯浓度不再上升并有继续下降的趋势。瓦斯流量不在阈值内是指瓦斯流量在10 天内连续下降至0.003m³/min以下且10天之后瓦斯流量不再上升并有继续下降的趋势。抽采负压达不到阈值是指瓦斯抽采钻孔内的抽采负压在抽采过程中，其负压值偏离设计值的±5％以上并有持续的衰减变化。

PLC控制器74每个1小时报警1次，报警次数超过阈值是指PLC控制器74向地面服务器71上传报警信号的次数超过10次。

封孔质量检测方法包括以下步骤：

1)关闭控制阀6，使用聚氨酯材料作封堵件51对瓦斯抽采钻孔1的孔口进行封堵；

2)待聚氨酯材料微硬化后，在封堵件51上分别插入进气管52和排气管53，打开进气管阀门521和排气管阀门531，进气管52和排气管53进入封堵件51的距离根据钻孔的方位进行调节，通过进气管52向第一孔段11注入示踪气体，直至排气管53排出示踪气体，关闭进气管阀门521和排气管阀门531；

3)地面服务器71依次通过环网系统72、井下环网交换机73、PLC控制器74、子控制器77向钻孔监控器78发出打开控制阀6的指令，通过抽采管2进行瓦斯抽采，并使用示踪气体浓度传感器54对抽出的气体进行检测，检测结果上传至PLC控制器74，如果在控制阀6打开后的60小时内，示踪气体浓度传感器54在一段时间内能持续检测出示踪气体，且示踪气体的浓度不小于300ppm，则判定钻孔1的封孔质量出现问题，PLC控制器74向地面服务器71发出报警信号，如果未检测出示踪气体，则可以继续抽采，并需要重点监测钻孔1内瓦斯抽采数据以对钻孔1瓦斯抽采情况实施下一步措施。

所述封孔质量检测方法不仅检测流程简单，检测效率高，可节省人力物力，还通过示踪气体浓度传感器54进行检测，检测结果更加准确，可以最大程度上避免因误判导致瓦斯抽采效果受到不良影响的情况发生。

根据本发明实施例的煤矿瓦斯抽采智能监测、控制系统的使用方法具有以下优点：

1.可以对瓦斯抽采钻孔的瓦斯浓度、流量和负压进行实时智能监测，减少了瓦斯抽采过程中的人力物力消耗，有效地避免个别钻孔存在质量问题影响抽采效果。

2.可以将工作面所有的钻孔监控器78内的数据上传反馈到地面服务器71，用于存储、分析。节省了人工操作的繁琐。

3.PLC控制器74为整个系统的核心，可以执行地面服务器71的指令对钻孔监控器78 进行控制，也可以通过内定程序上传并储存各种数据，大大减少了操作人员的劳动强度，对现代化智能矿山提供了技术支持。

4.通过监测钻孔监控器78内的各种数据判别钻孔封孔质量，针对封孔质量不合格的钻孔可以对钻孔进行示踪气体检测来判别钻孔是否存在漏气通道，从而进一步来改善封孔质量。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种煤矿瓦斯抽采智能监测、控制系统，其特征在于，包括：

地面服务器，所述地面服务器用于发出指令、接收和存储数据；

环网系统和井下环网交换机，所述环网系统用于传输指令和数据，所述地面服务器通过所述环网系统与所述井下环网交换机相连；

PLC控制器，所述PLC控制器与所述井下环网交换机相连，所述PLC控制器用于阈值的编程和储存数据；

数据集成器，所述数据集成器与所述PLC控制器相连；

钻孔监控器，所述钻孔监控器分别与所述PLC控制器和所述数据集成器相连，所述钻孔监控器用于控制抽采管的通断以及检测瓦斯抽采效果和钻孔封孔质量。

2.根据权利要求1所述的智能监测、控制系统，其特征在于，所述钻孔监控器包括：

抽采管，所述抽采管伸入钻孔内以抽取所述钻孔内的瓦斯；

抽采质量检测装置，所述抽采质量检测装置包括数据线路集成器和多个传感器，所述多个传感器均设在所述抽采管上，所述多个传感器均与所述数据线路集成器相连，所述抽采质量检测装置用于检测所述抽采管内瓦斯的抽采效果；

封孔质量检测装置，所述封孔质量检测装置用于根据所述抽采质量检测装置检测结果检测钻孔的封孔质量；

控制阀，所述控制阀设在所述抽采管上且位于所述抽采质量检测装置远离所述钻孔的一侧，所述控制阀与所述PLC控制器相连，所述控制阀根据所述抽采质量检测装置和所述封孔质量检测装置的检测结果控制所述抽采管的通断。

3.根据权利要求2所述的智能监测、控制系统，其特征在于，所述多个传感器包括瓦斯流量传感器、瓦斯浓度传感器和负压传感器。

4.根据权利要求2所述的智能监测、控制系统，其特征在于，所述封孔质量检测装置包括：

封堵件，所述封堵件位于所述钻孔内以封堵所述钻孔的孔口；

第一孔段，所述钻孔内设有用于封堵所述钻孔的封孔段，所述封孔段与所述封堵件间隔布置，所述第一孔段为所述封堵件与所述封孔段之间的部分；

进气管，所述进气管穿过所述封堵件伸入所述第一孔段，以向所述第一孔段内注入示踪气体，所述进气管上设有进气管阀门；

排气管，所述排气管穿过所述封堵件并伸入所述第一孔段，所述排气管上设有排气管阀门；

示踪气体浓度传感器，所述示踪气体浓度传感器设在所述抽采管上且位于所述钻孔外，所述示踪气体浓度传感器与所述数据线路集成器相连；

便携式示踪气体检测仪，所述便携式示踪气体检测仪设在所述排气管位于所述钻孔外侧一端的管口处。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的智能监测、控制系统，其特征在于，还包括多个监控分站，所述数据集成器通过所述监控分站与所述PLC控制器相连，每个所述监控分站可收集多个所述数据集成器中的数据并上传至所述PLC控制器。

6.根据权利要求1-4中任一项所述的智能监测、控制系统，其特征在于，还包括子控制器，所述PLC控制器通过所述子控制器与所述钻孔监控器相连。

7.一种煤矿瓦斯抽采智能监测、控制系统的使用方法，其特征在于，包括：

地面服务器依次通过环网系统、井下交换机向PLC控制器发出上传数据的指令，由PLC控制器控制子控制器向钻孔监控器发出上传瓦斯抽采效果数据的指令，监测数据经由监控分站上传到PLC控制器，由PLC控制器继续完成上传和储存，PLC控制器每隔12小时将监控数据上传至地面服务器；

如果钻孔监控器上传的瓦斯浓度和瓦斯流量均在在阈值内，且抽采负压达到阈值，则表示瓦斯抽采效果达标，继续抽采；如果钻孔监控器上传的瓦斯浓度不在阈值内，或者瓦斯流量不在阈值内，或者抽采负压达不到阈值，则表示瓦斯抽采效果不达标，PLC控制器会上传报警信号至地面服务器；

当PLC控制器报警次数超过阈值时，则PLC控制器通过子控制器关闭控制阀，或者，在地面服务器接收到报警信号后，工作人员通过地面服务器向PLC控制器发出关闭控制阀的指令，PLC控制器通过子控制器关闭控制阀；

工作人员对接收到的监控数据进行分析，判断是否需要对钻孔封孔质量进行检测，如果需要检测，则工作人员使用封孔质量检测装置对钻孔封孔质量进行检测，钻孔监控器将封孔质量检测结果依次通过数据集成器、监控分站、PLC控制器、井下环网交换机、环网系统将数据上传至地面服务器；工作人员根据地面服务器接收的数据判定钻孔的封孔质量，如果判定钻孔封孔质量出现问题，则停止瓦斯抽采并做出相应措施，如果判定钻孔封孔质量未出现问题，则继续抽采并对钻孔抽采数据进行重点监测。

8.根据权利要求7所述的智能监测、控制系统的使用方法，其特征在于，瓦斯浓度不在阈值内为瓦斯浓度在10天内连续下降至50％以下且10天之后瓦斯浓度不再上升并有继续下降的趋势；瓦斯流量不在阈值内为瓦斯流量在10天内连续下降至0.003m³/min以下且10天之后瓦斯流量不再上升并有继续下降的趋势；抽采负压达不到阈值为瓦斯抽采钻孔内的抽采负压在抽采过程中，其负压值偏离设计值的±5％以上并有持续的衰减变化。

9.根据权利要求7所述的智能监测、控制系统的使用方法，其特征在于，所述PLC控制器每隔1小时报警1次，报警次数超过阈值为所述PLC控制器向地面服务器上传报警信号的次数超过10次。

10.根据权利要求7所述的智能监测、控制系统的使用方法，其特征在于，封孔质量检测方法包括：

使用封堵件对瓦斯抽采钻孔的孔口进行封堵；

在封堵件上分别插入进气管和排气管，打开进气管阀门和排气阀门，通过所述进气管向所述钻孔的第一孔段内注入示踪气体，直至便携式示踪气体检测仪检测到所述排气管排出示踪气体，关闭进气管阀门和排气管阀门；

地面服务器依次通过环网系统、井下交换机、PLC控制器、子控制器向钻孔监控器发出打开控制阀的指令，使用抽采管进行瓦斯抽采，并使用示踪气体浓度传感器对抽出的气体进行检测，检测结果上传至PLC控制器，如果在控制阀打开后的60小时内，示踪气体浓度传感器在一段时间内能持续检测出示踪气体，且示踪气体的浓度不小于300ppm，则判定所述钻孔的封孔质量出现问题，PLC控制器向地面服务器发出报警信号，如果未检测出示踪气体，则对钻孔进行重点监测以对钻孔实施下一步的措施。

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