CN114764965A - 一种火灾监测与自动灭火实现方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种火灾监测与自动灭火实现方法,由如下步骤组成:首先使火情检测报警与灭火系统组成一个完整的系统,由一个控制器进行控制;其次通过安装在不同防火区域和部位的多个灵敏度和延时时间;火情具体位置的确定及精准灭火的实现:在火情检测部位安装数个火焰、烟雾传感器及灭火或装置,在上述基础上,本发明接着提出一种火灾监测与自动灭火实现系统,采用本发明的方法及系统能够实时监测火情发生并在必要时及时报警、指示火情发生的具体位置,实现无延时的针对火源的精准灭火,功能较为完善。
Description
技术领域
本发明属于煤矿采空区防火灭火技术领域,具体涉及一种火灾监测与自动灭火实现方法及系统。
背景技术
煤自燃是一个极其复杂的物理、化学作用过程,其实质是破碎煤体表面力场失去平衡,与空气中的氧发生一系列的物理吸附、化学吸附和化学反应,从而放出热量,在一定的散热环境下,当这些反应产生的热量大于散热时,煤体就会升温。若供氧充分,煤体温度升高则会加快煤体对氧的化学吸附和化学反应,同时使放出的热量增加,而放热量增加又使煤体升温速度加快,如此反复循环,最终导致煤体自燃发火。在自燃过程中,煤与氧气相互作用并放出热量与气体,加热周围介质并向外溢出气体。煤矿自燃火源探测技术就是通过对煤层自燃过程中,煤层本身或周围介质相关物理与化学指标的异常变化量进行监测、分析和判断来实现。
目前国内外煤矿自燃火区火源探测方法主要有:磁探法、电阻率法、气体测量法、同位素测氧法、无线电波法、遥感法、计算机数值模拟法、温度法、红外探测法为了解决自燃火源探测的难题,国内外科技工作者对此做过一些试验研究,其探测原理均是测煤自嫩过程中其本身或周围介质的物理性质或化学性质的改变量。
目前国内外除同位素测氛法外,大部分停留在试验研究阶段,未形成实用技术,如井下探测法的测温法、无线电波法、地质雷达法、双元示踪法等:地面探测法的遥感技术、火灾气体测量法、地面物探测法等。
对于采空区火灾,目前是采用束管抽气,然后通过对气体成份进行分析,间接地进行火灾预警。但受到束管埋设地点限制,这种方法的局限性很大。由于采空区中无法进行人工维护,目前尚未有合适的温度监测方法来对采空区火灾进行预警。传统的高冒火区的检查监测往往是通过插管对查明的高冒区渊T氧化碳检查和分析,同时配合测温仪渊T温度检查。这种点对点式的检查,无法全面掌握整个区域火区分布,很多隐蔽区域无法及尺寸掌握,以至形成检查盲区,最终只能在隐患发生后,才能采取红外热成像仪的引进和应用,提高了高冒火区前期检查的效率和覆盖范围。不仅保证了检查的准确性,同时也确保了检查的全面性,能够给成功的实现了自燃前期火区的及时发现及处理,保证了矿井的安全生产。由于这些区域属于巷道石门揭煤和地质构造区域,巷道周围煤岩体完整性差,很多地点虽然采取了一定的充填措施,并喷浆封闭,但高冒区会有遗漏。
发明内容
针对上述情况,本发明提供了一种火灾监测与自动灭火实现方法及系统,用以解决上述问题。
本发明所采用的技术方案包括如下步骤:
一种火灾监测与自动灭火实现方法,由如下步骤组成:
( 1) 首先使火情检测报警与灭火系统组成一个完整的系统,由一个控制器进行控制;
( 2) 其次通过安装在不同防火区域和部位的多个灵敏度和延时时间可大范围连续调节的烟雾传感器和火焰传感器进行火情信息的捕捉,并将该信息传送到控制器,由控制器实时发出指令启动声光报警系统及灭火系统;
( 3) 火情具体位置的确定及精准灭火的实现: 控制器根据发出火情信息的传感器编号完全可以确定火情发生的区域及具体部位,从而启动相应的灯光及报警装置进行报警,与此同时启动相应的灭火机构执行灭火操作。
(4)在火情检测部位安装数个火焰、烟雾传感器及灭火或装置。传感器将检测到的信息上传至中心控制器,中心控制器将接受到的信息进行汇总分析,判断火情发生与否以及发生位置,实时发出声光报警,并及时启动相应位置的执行机构实施灭火。
在上述基础上,本发明接着提出一种火灾监测与自动灭火实现系统,包括中心控制器以及若干个传感器端,若干个报警灭火组合,所述中心控制器和若干个传感器端形成控制连接,且所述若干个报警灭火组合和中心控制器形成控制连接。
作为本发明之优选,所述中心控制器为PLC可编程序控制器,所述传感器为开关量输出型的烟雾、火焰传感器,或为分布式光纤传感器,所述报警灭火组合为声光报警模块和灭火执行机构的组合。
作为本发明之进一步优选,所述传感器端的数量为三个以上,所述报警灭火组合的数量为三对以上。
采用本发明的方法及系统能够实时监测火情发生并在必要时及时报警、指示火情发生的具体位置,实现无延时的针对火源的精准灭火,功能较为完善。
附图说明
图1所示为本发明中光纤后向散射光图;
图2所示为本发明中光纤后向散射光频率分布图;
图3所示为本发明中光纤后向散射原理示意图;
图4火所示为本发明中火情检测报警与灭火装置组成框图;
图5火所示为本发明中火灾检测报警与灭火系统整体接线图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明专利的实施例做详细说明:本实施例以本发明技术方案为前提进行实施,给出了详细的实施方式和过程,但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
一种火灾监测与自动灭火实现方法及系统,用以解决上述问题。
本发明所采用的技术方案包括如下步骤:
一种火灾监测与自动灭火实现方法,由如下步骤组成:
( 1) 首先使火情检测报警与灭火系统组成一个完整的系统,由一个控制器进行控制;
( 2) 其次通过安装在不同防火区域和部位的多个灵敏度和延时时间可大范围连续调节的烟雾传感器和火焰传感器进行火情信息的捕捉,并将该信息传送到控制器,由控制器实时发出指令启动声光报警系统及灭火系统;
( 3) 火情具体位置的确定及精准灭火的实现: 控制器根据发出火情信息的传感器编号完全可以确定火情发生的区域及具体部位,从而启动相应的灯光及报警装置进行报警,与此同时启动相应的灭火机构执行灭火操作。
(4)在火情检测部位安装数个火焰、烟雾传感器及灭火或装置,传感器将检测到的信息上传至中心控制器,中心控制器将接受到的信息进行汇总分析,判断火情发生与否以及发生位置,实时发出声光报警,并及时启动相应位置的执行机构实施灭火。
在上述基础上,本发明接着提出一种火灾监测与自动灭火实现系统,包括中心控制器以及若干个传感器端,若干个报警灭火组合,所述中心控制器和若干个传感器端形成控制连接,且所述若干个报警灭火组合和中心控制器形成控制连接。
在本发明中,优选的中心控制器为PLC可编程序控制器,传感器为开关量输出型的烟雾、火焰传感器,或为分布式光纤传感器,报警灭火组合为声光报警模块和灭火执行机构的组合。同时,在本发明中,传感器端的数量为三个以上,所述报警灭火组合的数量为三对以上。
上面所提到的分布式光纤传感器测量是利用光纤的一维特性进行测量的技术,可以同时获得被测物理量及其时间和空间分布,可以用一条光纤来取代传统 的数百个点阵组成的传感器阵列,从而降低了系统复杂度。当激光脉冲射入传感用的光纤中,在光脉冲向前的传播过程中,由于光纤的密度、应力、材料组成、温度和弯曲变形等原因发生散射现象,有一部分的散射光会按照入射光相反的方向 传播,称之为后向散射光。如图 1 所示。
参考图2和图3,返回的后向散射光包括: 瑞利( Rayleigh) 散射,由光纤折射率的微小变化引起,其频率与入射光脉冲一致; 拉曼( Raman) 散射,由光子与光声子相互作用引起,其频率与入射光脉冲相差几十太赫兹,拉曼散射分斯托克拉曼散射和反斯托克拉曼散射; 布里渊( Brillouin) 散射,由光子与光纤内弹性声波场低频声子相互作用引起,其频率与入射光脉冲相差几十吉赫兹。
采用拉曼散射原理和光时域反射技术可以实现温度和距离的测定。拉曼散射是依据光在光纤中传播过程中,产生后向拉曼散射光谱的温度效应。当入射的光量子与光纤物质分子产生碰撞时,产生弹性碰撞和非弹性碰撞。弹性碰撞时,光量子和物质分子之间没有能量交换,光量子的频率不发生任何改变,表现为瑞利散射光保持与入射光相同的波长;在非弹性碰撞时,发生能量交换,光量子可以释放或吸收声子,表现为产生一个波长较长的斯托克斯光和一个波长较短的反斯托克斯光。由于反斯托克斯光受温度影响比较敏感,系统采用以斯托克斯光通道作为参考通道,反斯托克斯光通道作为信号通道,两者的比值可以消除光源信号波动、光纤弯曲等非温度因素,实现对温度信息的采集。
本发明采用PLC可编程序控制器进行控制,系统具有灵活性很高、可靠性强、稳定性强、易扩展容量、易检修和维护等优点。PLC采取了一系列硬件和软件抗干扰措施,具有很强的抗干扰能力,平均无故障时间达到数万小时以上,可以直接用于有强烈干扰的工业生产现场。该系统采用 PLC 技术,使系统具有可靠性强,稳定性强,易扩展容量,易检修和维护,并且性价比高,PLC与传感器直接连接,使PLC 能够在第一时间内接收到火灾信号。而且PLC 无论是和前端传感器,还是和后端声光报警器、灭火执行机构都有很好的互联互通性,编程也简单方便,因此选用PLC 系列产品作为控制器(请参考图4)。
在本发明中,烟雾、火焰、温度传感器的选择设定了两个方案。
方案一: 选用模拟输出型的烟雾、火焰传感器。选用该类型的传感器的优点在于plc 可以将接收到的模拟信息按照适当的算法进行处理,进而可以精准的判断火情发生与否,可以有效的避免火灾的漏报与错报的发生。缺点是需要增加 PLC 模拟量输入模块,增加成本,而且编程复杂度大大增加。
方案二: 选用开关量输出型的烟雾、火焰传感器。选用该类型的传感器,可以直接将传感器的开关量输出接入PLC 输入端。况且。由于该传感器具有较宽的灵敏度和延时时间调节范围,尤其是适合在安装现场进行调试,而且非常适合根据现场的光照度、气体组成等进行精准调节,可以更加有效的避免火灾漏报与错报的发生。
在本发明中,关于声光报警与电磁阀的选择。
在 PLC接收到信号并执行后,即把信号传送给电磁阀及声光报警器,电磁阀和声光报警器在收到信号后会发出报警声音以及闪烁灯光,并执行喷水操作,从而减少和避免财产损失及人员伤亡。
声光报警器又叫声光警号,能够满足报警响度和安装位置的特殊要求而设置。同时发出声、光二种警报信号。用在危险场所,通过声音和各种光来向人们发出示警信号的一种报警信号装置。该系统选用的声光报警器是所接电源电压是交流 220 V,功率10 W。
安全性,可靠性,适用性,经济性是电磁阀选取的四大原则。本系统选择的电磁阀是交流电压 220 V,常闭式,型号是 UW- 15,适用的温度范围是- 5 ~ 99 ℃ 。压力: 0~ 1. 0 MPa 工作形式: 常闭型 接口形式: 螺纹 接口范围: DN15-DN50。硬件整体连接图可参考图5。
采用本发明的方法及系统能够实时监测火情发生并在必要时及时报警、指示火情发生的具体位置,实现无延时的针对火源的精准灭火,功能较为完善。
Claims (4)
1.一种火灾监测与自动灭火实现方法,其特征在于,由如下步骤组成:
( 1) 首先使火情检测报警与灭火系统组成一个完整的系统,由一个控制器进行控制;
( 2) 其次通过安装在不同防火区域和部位的多个灵敏度和延时时间可大范围连续调节的烟雾传感器和火焰传感器进行火情信息的捕捉,并将该信息传送到控制器,由控制器实时发出指令启动声光报警系统及灭火系统;
( 3) 火情具体位置的确定及精准灭火的实现: 控制器根据发出火情信息的传感器编号完全可以确定火情发生的区域及具体部位,从而启动相应的灯光及报警装置进行报警,与此同时启动相应的灭火机构执行灭火操作;
(4)在火情检测部位安装数个火焰、烟雾传感器及灭火或装置;
传感器将检测到的信息上传至中心控制器,中心控制器将接受到的信息进行汇总分析,判断火情发生与否以及发生位置,实时发出声光报警,并及时启动相应位置的执行机构实施灭火。
2.如权利要求1所述的一种火灾监测与自动灭火实现系统,其特征在于,包括中心控制器以及若干个传感器端,若干个报警灭火组合,所述中心控制器和若干个传感器端形成控制连接,且所述若干个报警灭火组合和中心控制器形成控制连接。
3.如权利要求2所述的一种火灾监测与自动灭火实现系统,其特征在于,所述中心控制器为PLC可编程序控制器,所述传感器为开关量输出型的烟雾、火焰传感器,或为分布式光纤传感器,所述报警灭火组合为声光报警模块和灭火执行机构的组合。
4.如权利要求2所述的一种火灾监测与自动灭火实现系统,其特征在于,所述传感器端的数量为三个以上,所述报警灭火组合的数量为三对以上。
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