CN115508309B - 一种矿用井下火灾束管监测系统 - Google Patents

一种矿用井下火灾束管监测系统 Download PDF

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Abstract

一种矿用井下火灾束管监测系统，属于矿用火灾检测系统及装置领域。其特征在于采样输气管的前端设置在各个矿井下采样区，采样输气管的后端连接气体采样控制箱，气体采样控制箱连接束管输气泵站；气体采样控制箱通过采样控制器控制选取各根采样输气管中的一路气体，通过检测输气管输送到激光多气体分析装置内；气体进入激光多气体分析装置的各个激光分析仪内进行气体成分及浓度分析并生成分析数据，激光分析仪能够将分析数据通过光纤电缆和交换机传输给地面服务器和电脑。本发明能够通过激光分析仪精确分析样品数据，快速发现潜在危险；本发明还针对采样装置做出改进，能够精确控制选取定点位置气样，精准定位险情位置。

Description

一种矿用井下火灾束管监测系统
技术领域
本发明属于矿用火灾检测系统及装置领域，具体涉及一种矿用井下火灾束管监测系统。
背景技术
煤矿井下进回风大巷、采掘工作面进回风巷道、煤仓及其它需要控制液体或气路开闭的场合需要配备火灾检测系统，用以监测火情并及时将火情扑灭在初始状态。现有矿井用火灾检测系统多采用气相色谱仪检测和分析井下有害气体的浓度，如公开号为105758969A的中国发明专利《一种矿井下用气相色谱仪及使用方法》，该专利所述技术虽然相较于老式气相色谱仪做出了部分改进，但是受限于气相分析技术本身，其对气体的分析和反应速度都较激光分析仪要慢；此外，传统的采样工作依托于矿内原有少量束管结构作为样品气体的输送管，精准调控性能差，导致采样速度和准确度较低；而且，在矿内复杂环境中，采样气体中往往混杂有大量的粉尘杂质及水分，导致样品会堵塞束管、降低检测仪器灵敏度，严重时会损伤检测设备。
鉴于此，申请人研发了一种矿用井下火灾束管监测系统，能够通过激光分析仪精确分析样品数据，快速发现潜在危险；本发明还针对采样装置做出改进，能够精确控制选取定点位置气样，精准定位险情位置；本发明针对气体采集装置做出改进，能够方便大范围布设采样输气管，且能够采集到相对洁净干燥的优质气体样本，方便样本的传输分析，提升系统作业效率和耐用度。
发明内容
为解决背景技术中的技术问题，本发明提供如下技术方案：一种矿用井下火灾束管监测系统，包括采样输气管、束管输气泵站、气体采样控制箱、激光多气体分析装置、光纤电缆、交换机、地面服务器和电脑，采样输气管的前端分别设置在各个矿井下采样区，采样输气管的后端连接气体采样控制箱，气体采样控制箱连接束管输气泵站；气体采样控制箱通过采样控制器控制选取各根采样输气管中的一路气体，通过检测输气管输送到激光多气体分析装置内；气体进入激光多气体分析装置的各个激光分析仪内进行气体成分及浓度分析并生成分析数据，激光分析仪能够将分析数据通过光纤电缆和交换机传输给地面服务器和电脑。
优选的，所述气体采样控制箱包括控制箱体，在控制箱体内设置采样控制器；采样控制器包括中央处理器、数据输入部和指令执行部，数据输入部分别连接中央处理器和指令执行部，数据输入部连接交换机，交换机通过光纤电缆连接地面服务器，地面服务器连接电脑；通过电脑和地面服务器能够向数据输入部输入控制指令；
所述数据输入部包括数据写入接口、数字滤波器、调制器和数据选择器，交换机通过数据写入接口顺序连接数字滤波器、调制器和数据选择器；数据选择器分别连接中央处理器和指令执行部；
所述指令执行部包括执行部CPU、执行部数据存储器、执行部程序存储器、时钟电路、计数器/定时器电路和执行部输出接口；数据输入部的数据选择器通过数模转换器连接执行部CPU、执行部数据存储器、执行部程序存储器、计数器/定时器电路和执行部输出接口，执行部CPU通过时钟电路连接并控制计数器/定时器电路；执行部输出接口连接束管输气泵站、二位三通真空电磁阀和LED显示屏。
优选的，在控制箱体内设置三组以上的二位三通真空电磁阀，二位三通真空电磁阀的数量与采样输气管的接入数量一一对应；采样控制器连接并控制各个二位三通真空电磁阀；
二位三通真空电磁阀为一进两出式，二位三通真空电磁阀的进路端连接采样输气管，二位三通真空电磁阀的第一出路端通过泵站连接管连接束管输气泵站，二位三通真空电磁阀的第二出路端连接检测输气管；采样控制器能够控制选定的二位三通真空电磁阀，令与之相连的采样输气管内的气样进入到检测输气管中。当采样控制器控制二位三通真空电磁阀的线圈通电时，进路端通向第一出路端，进路端与第二出路端之间关闭；当采样控制器控制二位三通真空电磁阀的线圈断电时，进路端通向第二出路端，进路端与第一出路端之间关闭。
优选的，激光多气体分析装置包括分析箱体，在分析箱体上设置防爆显示屏；在分析箱体内设置三种以上的激光分析仪，各个激光分析仪的样品仓均连通检测输气管；
所述激光分析仪包括激光甲烷分析传感器、激光氧气分析传感器、激光硫化氢分析传感器、激光氨气分析传感器、激光乙烯分析传感器、激光一氧化碳分析传感器、激光氢气/丙烯/丙烷传感器和激光多参数气体分析传感器。
优选的，设置在各个矿井下采样区的采样输气管的前端安装粉尘过滤器，在粉尘过滤器外套装防积尘式管头保护器，在粉尘过滤器和气体采样控制箱之间的采样输气管上串联设置正负压防水滤水装置。
优选的，所述粉尘过滤器包括外罩筒、端部带有固定法兰的内芯筒和端盖体，所述外罩筒的周壁上开设有外罩通孔，在外罩筒的外壁上设置安装板，并在安装板上开设固定螺纹孔；外罩筒一端为敞口端，外罩筒的另一端为连接端，连接端的内壁上设置环形沉孔，在环形沉孔的内周壁上设置内螺纹；在内芯筒的周壁上开设内芯通孔，内芯筒同轴设置在外罩筒中，内芯筒的固定法兰设置在环形沉孔中；端盖体上开设端盖通孔，在端盖通孔上插装设置直通接头，端盖体的连接端外周壁上设置外螺纹，端盖体通过外螺纹安装在环形沉孔的内螺纹中并挤紧固定法兰，从而将内芯筒固定在外罩筒内；内芯筒与直通接头的内端相互连通，直通接头的外端与采样输气管相互连通。
优选的，防积尘式管头保护器包括拉绳式发条驱动装置、齿轮传动组、缺齿式驱动齿轮和防尘网罩，所述拉绳式发条驱动装置固定在粉尘过滤器的外罩筒的外壁上；在拉绳式发条驱动装置的外壳上固定齿轮传动安装板，并在固定齿轮传动安装板上固定齿轮传动组的各个传动齿轮；齿轮传动组的各个传动齿轮相互啮合传动，最前端的传动齿轮套装固定在拉绳式发条驱动装置的动力输出轴上，最后端的传动齿轮与缺齿式驱动齿轮相互啮合；所述缺齿式驱动齿轮的外轮面间隔布设拨齿区和缺齿区；
所述防尘网罩为一端敞口一端封闭的圆筒形网体，防尘网罩的封闭端套装在外罩筒的敞口端，防尘网罩的敞口端设置四根以上的网罩支撑杆；在粉尘过滤器的外罩筒上固定与网罩支撑杆数量相同的弹簧杆筒，在弹簧杆筒的两端设置挡环；网罩支撑杆贯穿式插装在弹簧杆筒；在网罩支撑杆的中部设置弹簧挡板，弹簧挡板设置在弹簧杆筒中，在弹簧杆筒中弹簧挡板两侧的网罩支撑杆上分别套装前网罩弹簧和后网罩弹簧，前网罩弹簧和后网罩弹簧被两端的挡环阻挡，无法从弹簧杆筒中脱出；在其中一根网罩支撑杆上沿母线方向安装支撑杆驱动齿条；
拉动拉绳式发条驱动装置的拉绳，能够令拉绳式发条驱动装置的动力输出轴带动最前端的传动齿轮转动，继而通过各个中间的传动齿轮啮合带动最后端的传动齿轮转动，最后端的传动齿轮与缺齿式驱动齿轮相互啮合，当缺齿式驱动齿轮的拨齿区啮合带动支撑杆驱动齿条前移一段预设行程后，缺齿式驱动齿轮的缺齿部继而正对支撑杆驱动齿条，此时支撑杆驱动齿条在前网罩弹簧和后网罩弹簧的弹复力作用下向后滑移并恢复到初始位置，直至下一段拨齿区转动啮合支撑杆驱动齿条，如此反复实现防尘网罩的抖动除尘。
优选的，所述正负压防水滤水装置包括滤水箱，在滤水箱内安装若干组滤水功能组；每组滤水功能组均包括一个滤水筒，滤水筒的上端安装进出气筒盖，进出气筒盖的左右两侧分别开设进气口和出气口，进出气筒盖的进气口通过采样输气管连接粉尘过滤器，进出气筒盖的出气口通过采样输气管连接气体采样控制箱；在滤水筒的下端开设出液孔，出液孔通过出液管连接电磁阀和抽水泵。
优选的，在正负压防水滤水装置和气体采样控制箱之间的采样输气管通过理线管架固定在矿井侧壁上；所述理线管架包括能够开合的夹壳和“T”字形壳芯，夹壳包括左夹臂和右夹臂，左夹臂呈“[”形，右夹臂呈“]”形，左夹臂和右夹臂的下端通过铰接轴铰接连接在一起，左夹臂和右夹臂的上端能够围绕铰接轴自由开合；在左夹臂和右夹臂的侧壁上分别纵向设置若干个安装隔板，在相邻的两个安装隔板之间固定若干组侧壁管架；侧壁管架包括管体支撑弧板和弹性支架，管体支撑弧板通过弹性支架安装固定在左夹臂和右夹臂的内侧壁上；所述弹性支架包括“O”型弹性圈，弹性圈通过固定柱安装在相邻的两个安装隔板之间，弹性圈的一侧铰接固定在左夹臂或右夹臂的侧壁上，弹性圈的另一侧安装固定管体支撑弧板；
壳芯的横截面呈“T”字形，壳芯包括上盖体和芯柱，在上盖体的下底面上设置环形挡圈，在上盖体的下底面上垂直安装螺纹柱，在芯柱的上端开设螺纹孔，螺纹柱通过螺纹旋转固定在螺纹孔中；在芯柱的左右两侧分别对应左夹臂和右夹臂上的管体支撑弧板开设左侧管体嵌孔和右侧管体嵌孔；
旋转卸下上盖体，向左右两侧打开左夹臂和右夹臂，采样输气管分为两个竖列分别排列在左夹臂的管体支撑弧板和左侧管体嵌孔之间，以及右夹臂的管体支撑弧板和右侧管体嵌孔之间；围绕铰接轴合拢左夹臂和右夹臂，令左夹臂和右夹臂抱紧芯柱；而后将上盖体的螺纹柱旋转安装进入芯柱的螺纹孔中，直至上盖体的环形挡圈从外侧箍紧右夹臂和左夹臂的上端，完成理线管架对采样输气管的分列顺序固定。
优选的，还包括温湿传感器、灭火装置和声光报警器，所述温湿传感器、灭火装置和声光报警器安装在各个矿井下采样区中，并分别通过光纤电缆和交换机传输信号给地面服务器和电脑。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.该系统能够在线实时监测煤矿井下采空区、密闭区、巷道、工作面等火灾多发区域内可燃气体的浓度以及环境温度和湿度等信息，是用于矿井井下采空区自然发火监测监控的成套技术设备。该系统主要功能是感知火情，通过研究采空区发火机理，重点研究可燃性标志气体的变化规律及发火趋势，通过激光光谱原理，实现对采空区发火标志性气体的实时在线监测，并根据可燃气体发生到引发火灾的规律研究，准确把握和控制采空区的发火趋势。
2.本系统采用激光光谱技术进行气体浓度的实时在线检测，综合优化并利用煤矿束管系统的优点，降低了气体取样难度。
本发明所述的激光多气体分析装置，是基于光谱吸收技术测量气体浓度时，利用可调谐激光二极管的波长随电流大小调制的特点对激光输出波长进行调制，再利用锁相放大器优异的微弱信号的提取能力，实现对气体吸收光谱信号的分析，提升探测灵敏度，从而高精度地进行气体浓度检测。取样控制装置能够切换各路采样输气管，抽取各检测点的气样输送至激光多气体分析装置中，分析其气体浓度，采样输气管的管路可以根据需要设置为1-24路。激光多气体分析装置与气体采样控制箱配合可实现单传感器多检测点气体检测的功能。本系统能够同时检测11中不同气体（甲烷、一氧化碳、二氧化碳、乙烯、乙炔、氧气、氮气、硫化氢气、氨气、丙烯和丙烷等）的浓度；本系统的特点在于能够实现实时在线检测、测量精度高、响应速度快、抗干扰能力强（不受11种气体之间的相互干扰及外界其他气体的干扰），精确得出检测结果并快速反馈给系统，防范风险于未然。
3.本系统改进了采样输气管前端的粉尘过滤装置，通过在各个矿井下采样区的采样输气管的前端安装粉尘过滤器，在粉尘过滤器外套装防积尘式管头保护器，在粉尘过滤器和气体采样控制箱之间的采样输气管上串联设置正负压防水滤水装置，保证了采集到的待检测气体保持清洁干燥的状态，使得检测结果精准且还能够保护检测仪器和输气管道系统。尤其是系统中设置的防积尘式管头保护器，无需额外配备驱动电源，而是只需在该区域作业的工人，在该气路处于非采样状态时，手动拉动拉绳式发条驱动装置，即可带动防尘网罩的抖动除尘，更为经济、实用。
4.由于本系统依托于多路采样输气管针对矿井下采用区进行高密度定点采样，因此采样输气管的使用数量较大，当将各路采样输气管汇集到气体采样控制箱时，多路采样输气管需要很好的整流归纳；鉴于此，在本系统中采用了理线管架装置，其能分类卡装不同区域内的采样输气管，并固定在矿井侧壁或井内线管中，方便归纳理顺的同时，令线路在井下布设更加规范，防止给矿井下作业带来不便。
附图说明
图1为本发明的系统连接和信号传输结构示意图(图中：粗实线内表示矿井区域，双点划线表示气路连接，粗虚线表示信号传输线路)；
图2为本发明的主要设备连接结构示意图；
图3为气体采样控制箱的控制原理结构示意图；
图4为采样控制器的结构示意图；
图5为二位三通真空电磁阀与束管输气泵站的连接结构示意图；
图6为激光多气体分析装置的结构示意图；
图7为粉尘过滤器的结构示意图；
图8为粉尘过滤器的内芯筒的结构示意图；
图9为防积尘式管头保护器套装在粉尘过滤器上的结构示意图；
图10为图9的A部放大图；
图11为正负压防水滤水装置的内部结构示意图；
图12为图11的B-B向剖视图；
图13为图11的C-C向剖视图；
图14为理线管架的结构示意图；
图15为理线管架的壳芯结构示意图；
图16为理线管架的夹壳结构示意图；
图中：1、防积尘式管头保护器；101、拉绳式发条驱动装置；102、防尘网罩；103、最前端的传动齿轮；104、传动齿轮；105、缺齿式驱动齿轮；106、支撑杆驱动齿条；107、弹簧杆筒；108、网罩支撑杆；109、前网罩弹簧；110、弹簧挡板；111、后网罩弹簧；
2、粉尘过滤器；201、外罩通孔；202、内芯筒；203、安装板；204、外罩筒；205、端盖体；206、直通接头；207、内芯通孔；208、固定法兰；
3、采样输气管；
4、正负压防水滤水装置；401、出气口；402、进出气筒盖；403、进气口；404、滤水筒；405、出液孔；406、电磁阀；407、抽水泵；408、滤水功能组；
5、理线管架；501、侧壁管架；502、环形挡圈；503、壳芯；504、弹性支架；505、管体支撑弧板；506、安装隔板；507、左夹臂；508、右夹臂；509、上盖体；510、螺纹柱；511、左侧管体嵌孔；512、螺纹孔；513、芯柱；514、右侧管体嵌孔；515、固定柱；516、弹性圈；517、铰接轴；
6、泵站连接管；
7、气体采样控制箱；701、采样控制器；702、控制箱体；703、二位三通真空电磁阀；704、进路端；705、第二出路端；706、第一出路端；
8、检测输气管；
9、激光多气体分析装置；901、防爆显示屏；902、激光氢气/丙烯/丙烷传感器；903、激光一氧化碳分析传感器；904、激光乙烯分析传感器；905、激光氨气分析传感器；906、激光甲烷分析传感器；907、激光硫化氢分析传感器；908、激光氧气分析传感器；909、激光多参数气体分析传感器；
10、光纤电缆；11、电脑；12、地面服务器；13、矿井；14、交换机；15、声光报警器；16、灭火装置；17、矿井下采样区；18、束管输气泵站；19、本安电源。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1和2，本发明实施例中，本发明所述的一种矿用井下火灾束管监测系统，包括采样输气管3、束管输气泵站18、气体采样控制箱7、激光多气体分析装置9、光纤电缆10、交换机14、地面服务器12和电脑11，采样输气管3的前端分别设置在各个矿井下采样区17，采样输气管3的后端连接气体采样控制箱7，气体采样控制箱7连接束管输气泵站18。气体采样控制箱7通过采样控制器701控制选取各根采样输气管3中的一路气体，通过检测输气管8输送到激光多气体分析装置9内；气体进入激光多气体分析装置9的各个激光分析仪内进行气体成分及浓度分析并生成分析数据，激光分析仪能够将分析数据通过光纤电缆10和交换机14传输给地面服务器12和电脑11。如图1所示，本系统还包括温湿传感器、灭火装置16和声光报警器15，所述温湿传感器、灭火装置16和声光报警器15分别通过光纤电缆10和交换机14传输给地面服务器12和电脑11。
如图3和4所示，所述气体采样控制箱7包括控制箱体702，在控制箱体702内设置采样控制器701；采样控制器701包括中央处理器、数据输入部和指令执行部，数据输入部分别连接中央处理器和指令执行部，数据输入部连接交换机14，交换机14通过光纤电缆10连接地面服务器12，地面服务器12连接电脑11；工作人员通过电脑11和地面服务器12能够向数据输入部输入控制指令。
所述数据输入部包括数据写入接口、数字滤波器、调制器和数据选择器，交换机14通过数据写入接口顺序连接数字滤波器、调制器和数据选择器；数据选择器分别连接中央处理器和指令执行部。
所述指令执行部包括执行部CPU、执行部数据存储器、执行部程序存储器、时钟电路、计数器/定时器电路和执行部输出接口；数据输入部的数据选择器通过数模转换器连接执行部CPU、执行部数据存储器、执行部程序存储器、计数器/定时器电路和执行部输出接口，执行部CPU通过时钟电路连接并控制计数器/定时器电路；执行部输出接口连接束管输气泵站18、二位三通真空电磁阀703和LED显示屏。
如图3所示，在控制箱体702内设置三组以上的二位三通真空电磁阀703，二位三通真空电磁阀703的数量与采样输气管3的接入数量一一对应；采样控制器701连接并控制各个二位三通真空电磁阀703。
如图5所示，二位三通真空电磁阀703为一进两出式，二位三通真空电磁阀703的进路端704连接采样输气管3，二位三通真空电磁阀703的第一出路端706通过泵站连接管6连接束管输气泵站18，二位三通真空电磁阀703的第二出路端705连接检测输气管8；采样控制器701能够控制选定的二位三通真空电磁阀703，令与之相连的采样输气管3内的气样进入到检测输气管8中。当采样控制器701控制二位三通真空电磁阀703的线圈通电时，进路端704通向第一出路端706，进路端704与第二出路端705之间关闭；当采样控制器701控制二位三通真空电磁阀703的线圈断电时，进路端704通向第二出路端705，进路端704与第一出路端706之间关闭。
如图6所示，激光多气体分析装置9包括分析箱体，在分析箱体上设置防爆显示屏901；在分析箱体内设置三种以上的激光分析仪，各个激光分析仪的样品仓均连通检测输气管8。
所述激光分析仪包括激光甲烷分析传感器906、激光氧气分析传感器908、激光硫化氢分析传感器907、激光氨气分析传感器905、激光乙烯分析传感器904、激光一氧化碳分析传感器903、激光氢气/丙烯/丙烷传感器902和激光多参数气体分析传感器909。
如图7和9所示，设置在各个矿井下采样区17的采样输气管3的前端安装粉尘过滤器2，在粉尘过滤器2外套装防积尘式管头保护器1，在粉尘过滤器2和气体采样控制箱7之间的采样输气管3上串联设置正负压防水滤水装置4。
如图7和8所示，所述粉尘过滤器2包括外罩筒204、端部带有固定法兰208的内芯筒202和端盖体205，所述外罩筒204的周壁上开设有外罩通孔201，在外罩筒204的外壁上设置安装板203，并在安装板203上开设固定螺纹孔；外罩筒204一端为敞口端，外罩筒204的另一端为连接端，连接端的内壁上设置环形沉孔，在环形沉孔的内周壁上设置内螺纹；在内芯筒202的周壁上开设内芯通孔207，内芯筒202同轴设置在外罩筒204中，内芯筒202的固定法兰208设置在环形沉孔中；端盖体205上开设端盖通孔，在端盖通孔上插装设置直通接头206，端盖体205的连接端外周壁上设置外螺纹，端盖体205通过外螺纹安装在环形沉孔的内螺纹中并挤紧固定法兰208，从而将内芯筒202固定在外罩筒204内；内芯筒202与直通接头206的内端相互连通，直通接头206的外端与采样输气管3相互连通。
如图9和10所示，防积尘式管头保护器1包括拉绳式发条驱动装置101、齿轮传动组、缺齿式驱动齿轮105和防尘网罩102，所述拉绳式发条驱动装置101固定在粉尘过滤器2的外罩筒204的外壁上；在拉绳式发条驱动装置101的外壳上固定齿轮传动安装板，并在固定齿轮传动安装板上固定齿轮传动组的各个传动齿轮104；齿轮传动组的各个传动齿轮104相互啮合传动，最前端的传动齿轮103套装固定在拉绳式发条驱动装置101的动力输出轴上，最后端的传动齿轮104与缺齿式驱动齿轮105相互啮合；所述缺齿式驱动齿轮105的外轮面间隔布设拨齿区和缺齿区。
所述防尘网罩102为一端敞口一端封闭的圆筒形网体，防尘网罩102的封闭端套装在外罩筒204的敞口端，防尘网罩102的敞口端设置四根以上的网罩支撑杆108；在粉尘过滤器2的外罩筒204上固定与网罩支撑杆108数量相同的弹簧杆筒107，在弹簧杆筒107的两端设置挡环；网罩支撑杆108贯穿式插装在弹簧杆筒107；在网罩支撑杆108的中部设置弹簧挡板110，弹簧挡板110设置在弹簧杆筒107中，在弹簧杆筒107中弹簧挡板110两侧的网罩支撑杆108上分别套装前网罩弹簧109和后网罩弹簧111，前网罩弹簧109和后网罩弹簧111被两端的挡环阻挡，无法从弹簧杆筒107中脱出；在其中一根网罩支撑杆108上沿母线方向安装支撑杆驱动齿条106。
拉动拉绳式发条驱动装置101的拉绳，能够令拉绳式发条驱动装置101的动力输出轴带动最前端的传动齿轮103转动，继而通过各个中间的传动齿轮104啮合带动最后端的传动齿轮104转动，最后端的传动齿轮104为缺齿式驱动齿轮，当缺齿式驱动齿轮的拨齿区啮合带动支撑杆驱动齿条106前移一段预设行程后，缺齿式驱动齿轮的缺齿部继而正对支撑杆驱动齿条106，此时支撑杆驱动齿条106在前网罩弹簧109和后网罩弹簧111的弹复力作用下向后滑移并恢复到初始位置，直至下一段拨齿区转动啮合支撑杆驱动齿条106，如此反复实现防尘网罩102的抖动除尘。本专利所述的拉绳式发条驱动装置101为成熟的现有技术，机械钟、表和发条玩具里都装有发条驱动装置，其基本原理是在装置内卷紧片状钢条，拉绳驱动钢条卷紧，利用其弹力逐渐松开时产生动力，并将该转动里动力通过动力输出轴传递出来，实现驱动功能。
如图11、12和13所示，所述正负压防水滤水装置4包括滤水箱，在滤水箱内安装若干组滤水功能组408；每组滤水功能组408均包括一个滤水筒404，滤水筒404的上端安装进出气筒盖402，进出气筒盖402的左右两侧分别开设进气口403和出气口401，进出气筒盖402的进气口403通过采样输气管3连接粉尘过滤器2，进出气筒盖402的出气口401通过采样输气管3连接气体采样控制箱7；在滤水筒404的下端开设出液孔405，出液孔405通过出液管连接电磁阀406和抽水泵407。
在正负压防水滤水装置4和气体采样控制箱7之间的采样输气管3通过理线管架5固定在矿井13侧壁上。如图14、15和16所示，所述理线管架5包括能够开合的夹壳和“T”字形壳芯503，夹壳包括左夹臂507和右夹臂508，左夹臂507呈“[”形，右夹臂508呈“]”形，左夹臂507和右夹臂508的下端通过铰接轴517铰接连接在一起，左夹臂507和右夹臂508的上端能够围绕铰接轴517自由开合；在左夹臂507和右夹臂508的侧壁上分别纵向设置若干个安装隔板506，在相邻的两个安装隔板506之间固定若干组侧壁管架501；侧壁管架501包括管体支撑弧板505和弹性支架504，管体支撑弧板505通过弹性支架504安装固定在左夹臂507和右夹臂508的内侧壁上；所述弹性支架504包括“O”型弹性圈516，弹性圈516通过固定柱515安装在相邻的两个安装隔板506之间，弹性圈516的一侧铰接固定在左夹臂507或右夹臂508的侧壁上，弹性圈516的另一侧安装固定管体支撑弧板505。
壳芯503的横截面呈“T”字形，壳芯503包括上盖体509和芯柱513，在上盖体509的下底面上设置环形挡圈502，在上盖体509的下底面上垂直安装螺纹柱510，在芯柱513的上端开设螺纹孔512，螺纹柱510能够通过螺纹旋转固定在螺纹孔512中；在芯柱513的左右两侧分别对应左夹臂507和右夹臂508上的管体支撑弧板505开设左侧管体嵌孔511和右侧管体嵌孔514。
旋转卸下上盖体509，向左右两侧打开左夹臂507和右夹臂508，采样输气管3分为两个竖列分别排列在左夹臂507的管体支撑弧板505和左侧管体嵌孔511之间，以及右夹臂508的管体支撑弧板505和右侧管体嵌孔514之间；围绕铰接轴517合拢左夹臂507和右夹臂508，令左夹臂507和右夹臂508抱紧芯柱513；而后将上盖体509的螺纹柱510旋转安装进入芯柱513的螺纹孔512中，直至上盖体509的环形挡圈502从外侧箍紧右夹臂508和左夹臂507的上端，完成理线管架5对采样输气管3的分列顺序固定。
本实施例所述的理线管架5用于固定不同区域内多根并行设置的采样输气管3，如用于固定粉尘过滤器2与正负压防水滤水装置4之间的采样输气管3，也可用于固定正负压防水滤水装置4与气体采样控制箱7之间的采样输气管3；在某些空间区域较大的矿井下采样区17内，往往需要布设较多根采样输气管3，用于提取该区域内不同位置的气样，理线管架5也适用于理顺和固定该区域内的多根并行设置的采样输气管3。
本系统的作业过程如下：
将各个采样输气管3的前端布设到矿井下采样区17内的定点区域，采样输气管3的后端串联正负压防水滤水装置4后，连接气体采样控制箱7内的各个二位三通真空电磁阀703的进路端704。通过气体采样控制箱7的采样控制器701控制束管输气泵站18启动，令选定的二位三通真空电磁阀703开启，与该二位三通真空电磁阀703相连的采样输气管3内的气样即可顺由二位三通真空电磁阀703及检测输气管8，进入到激光多气体分析装置9的各个激光分析仪内进行气体成分及浓度分析并生成分析数据，激光分析仪能够将分析数据通过光纤电缆10和交换机14传输给地面服务器12和电脑11。如果检测结果超出预设值，电脑11会通过地面服务器12和交换机14向灭火装置16和声光报警器15发送灭火及报警信号，以及时提醒火情并将其扑灭。
需要指出的是，本案所述的以上所述的束管输气泵站18，是指申请人申请的公开号为CN216306185U、专利名称为《矿用束管输气泵站》的中国实用新型专利，以及申请人申请的公开号为214698216U、专利名称为《矿用束管输气泵站气阀联动切换装置》中记载的设备及技术。上述专利已获得授权并公开，其能够根据需要灵活调整抽吸作业位置及抽吸进气量，更加适宜在不同传输距离及抽吸量的复杂矿井气体检测使用，在此不再赘述其结构和具体原理。此外，本系统中的气体采样控制箱7、激光多气体分析装置9及束管输气泵站18均由本安电源19供电。
上述实施例仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种矿用井下火灾束管监测系统，其特征在于包括采样输气管（3）、束管输气泵站（18）、气体采样控制箱（7）、激光多气体分析装置（9）、光纤电缆（10）、交换机（14）、地面服务器（12）和电脑（11），采样输气管（3）的前端分别设置在各个矿井下采样区（17），采样输气管（3）的后端连接气体采样控制箱（7），气体采样控制箱（7）连接束管输气泵站（18）；气体采样控制箱（7）通过采样控制器（701）控制选取各根采样输气管（3）中的一路气体，通过检测输气管（8）输送到激光多气体分析装置（9）内；气体进入激光多气体分析装置（9）的各个激光分析仪内进行气体成分及浓度分析并生成分析数据，激光分析仪能够将分析数据通过光纤电缆（10）和交换机（14）传输给地面服务器（12）和电脑（11）；
设置在各个矿井下采样区（17）的采样输气管（3）的前端安装粉尘过滤器（2），在粉尘过滤器（2）外套装防积尘式管头保护器（1），在粉尘过滤器（2）和气体采样控制箱（7）之间的采样输气管（3）上串联设置正负压防水滤水装置（4）；
所述粉尘过滤器（2）包括外罩筒（204）、端部带有固定法兰（208）的内芯筒（202）和端盖体（205），所述外罩筒（204）的周壁上开设有外罩通孔（201），在外罩筒（204）的外壁上设置安装板（203），并在安装板（203）上开设固定螺纹孔；外罩筒（204）一端为敞口端，外罩筒（204）的另一端为连接端，连接端的内壁上设置环形沉孔，在环形沉孔的内周壁上设置内螺纹；在内芯筒（202）的周壁上开设内芯通孔（207），内芯筒（202）同轴设置在外罩筒（204）中，内芯筒（202）的固定法兰（208）设置在环形沉孔中；端盖体（205）上开设端盖通孔，在端盖通孔上插装设置直通接头（206），端盖体（205）的连接端外周壁上设置外螺纹，端盖体（205）通过外螺纹安装在环形沉孔的内螺纹中并挤紧固定法兰（208），从而将内芯筒（202）固定在外罩筒（204）内；内芯筒（202）与直通接头（206）的内端相互连通，直通接头（206）的外端与采样输气管（3）相互连通。
2.根据权利要求1所述的一种矿用井下火灾束管监测系统，其特征在于，所述气体采样控制箱（7）包括控制箱体（702），在控制箱体（702）内设置采样控制器（701）；采样控制器（701）包括中央处理器、数据输入部和指令执行部，数据输入部分别连接中央处理器和指令执行部，数据输入部连接交换机（14），交换机（14）通过光纤电缆（10）连接地面服务器（12），地面服务器（12）连接电脑（11）；通过电脑（11）和地面服务器（12）能够向数据输入部输入控制指令；
所述数据输入部包括数据写入接口、数字滤波器、调制器和数据选择器，交换机（14）通过数据写入接口顺序连接数字滤波器、调制器和数据选择器；数据选择器分别连接中央处理器和指令执行部；
所述指令执行部包括执行部CPU、执行部数据存储器、执行部程序存储器、时钟电路、计数器/定时器电路和执行部输出接口；数据输入部的数据选择器通过数模转换器连接执行部CPU、执行部数据存储器、执行部程序存储器、计数器/定时器电路和执行部输出接口，执行部CPU通过时钟电路连接并控制计数器/定时器电路；执行部输出接口连接束管输气泵站（18）、二位三通真空电磁阀（703）和LED显示屏。
3.根据权利要求2所述的一种矿用井下火灾束管监测系统，其特征在于，在控制箱体（702）内设置三组以上的二位三通真空电磁阀（703），二位三通真空电磁阀（703）的数量与采样输气管（3）的接入数量一一对应；采样控制器（701）连接并控制各个二位三通真空电磁阀（703）；
二位三通真空电磁阀（703）为一进两出式，二位三通真空电磁阀（703）的进路端（704）连接采样输气管（3），二位三通真空电磁阀（703）的第一出路端（706）通过泵站连接管（6）连接束管输气泵站（18），二位三通真空电磁阀（703）的第二出路端（705）连接检测输气管（8）；采样控制器（701）能够控制选定的二位三通真空电磁阀（703），令与之相连的采样输气管（3）内的气样进入到检测输气管（8）中。
4.根据权利要求3所述的一种矿用井下火灾束管监测系统，其特征在于，激光多气体分析装置（9）包括分析箱体，在分析箱体上设置防爆显示屏（901）；在分析箱体内设置三种以上的激光分析仪，各个激光分析仪的样品仓均连通检测输气管（8）；
所述激光分析仪包括激光甲烷分析传感器（906）、激光氧气分析传感器（908）、激光硫化氢分析传感器（907）、激光氨气分析传感器（905）、激光乙烯分析传感器（904）、激光一氧化碳分析传感器（903）、激光氢气/丙烯/丙烷传感器（902）和激光多参数气体分析传感器（909）。
5.根据权利要求4所述的一种矿用井下火灾束管监测系统，其特征在于，防积尘式管头保护器（1）包括拉绳式发条驱动装置（101）、齿轮传动组、缺齿式驱动齿轮（105）和防尘网罩（102），所述拉绳式发条驱动装置（101）固定在粉尘过滤器（2）的外罩筒（204）的外壁上；在拉绳式发条驱动装置（101）的外壳上固定齿轮传动安装板，并在固定齿轮传动安装板上固定齿轮传动组的各个传动齿轮（104）；齿轮传动组的各个传动齿轮（104）相互啮合传动，最前端的传动齿轮（103）套装固定在拉绳式发条驱动装置（101）的动力输出轴上，最后端的传动齿轮与缺齿式驱动齿轮（105）相互啮合；所述缺齿式驱动齿轮（105）的外轮面间隔布设拨齿区和缺齿区；
所述防尘网罩（102）为一端敞口一端封闭的圆筒形网体，防尘网罩（102）的封闭端套装在外罩筒（204）的敞口端，防尘网罩（102）的敞口端设置四根以上的网罩支撑杆（108）；在粉尘过滤器（2）的外罩筒（204）上固定与网罩支撑杆（108）数量相同的弹簧杆筒（107），在弹簧杆筒（107）的两端设置挡环；网罩支撑杆（108）贯穿式插装在弹簧杆筒（107）中；在网罩支撑杆（108）的中部设置弹簧挡板（110），弹簧挡板（110）设置在弹簧杆筒（107）中，在弹簧杆筒（107）中弹簧挡板（110）两侧的网罩支撑杆（108）上分别套装前网罩弹簧（109）和后网罩弹簧（111），前网罩弹簧（109）和后网罩弹簧（111）被两端的挡环阻挡，无法从弹簧杆筒（107）中脱出；在其中一根网罩支撑杆（108）上沿母线方向安装支撑杆驱动齿条（106）；
拉动拉绳式发条驱动装置（101）的拉绳，能够令拉绳式发条驱动装置（101）的动力输出轴带动最前端的传动齿轮（103）转动，继而通过各个中间的传动齿轮（104）啮合带动最后端的传动齿轮转动，最后端的传动齿轮与缺齿式驱动齿轮（105）相互啮合，当缺齿式驱动齿轮（105）的拨齿区啮合带动支撑杆驱动齿条（106）前移一段预设行程后，缺齿式驱动齿轮（105）的缺齿部继而正对支撑杆驱动齿条（106），此时支撑杆驱动齿条（106）在前网罩弹簧（109）和后网罩弹簧（111）的弹复力作用下向后滑移并恢复到初始位置，直至下一段拨齿区转动啮合支撑杆驱动齿条（106），如此反复实现防尘网罩（102）的抖动除尘。
6.根据权利要求5所述的一种矿用井下火灾束管监测系统，其特征在于，所述正负压防水滤水装置（4）包括滤水箱，在滤水箱内安装若干组滤水功能组（408）；每组滤水功能组（408）均包括一个滤水筒（404），滤水筒（404）的上端安装进出气筒盖（402），进出气筒盖（402）的左右两侧分别开设进气口（403）和出气口（401），进出气筒盖（402）的进气口（403）通过采样输气管（3）连接粉尘过滤器（2），进出气筒盖（402）的出气口（401）通过采样输气管（3）连接气体采样控制箱（7）；在滤水筒（404）的下端开设出液孔（405），出液孔（405）通过出液管连接电磁阀（406）和抽水泵（407）。
7.根据权利要求6所述的一种矿用井下火灾束管监测系统，其特征在于，在正负压防水滤水装置（4）和气体采样控制箱（7）之间的采样输气管（3）通过理线管架（5）固定在矿井（13）的侧壁上；所述理线管架（5）包括能够开合的夹壳和“T”字形壳芯（503），夹壳包括左夹臂（507）和右夹臂（508），左夹臂呈“[”形，右夹臂（508）呈“]”形，左夹臂和右夹臂（508）的下端通过铰接轴（517）铰接连接在一起，左夹臂（507）和右夹臂（508）的上端能够围绕铰接轴（517）自由开合；在左夹臂（507）和右夹臂（508）的侧壁上分别纵向设置若干个安装隔板（506），在相邻的两个安装隔板（506）之间固定若干组侧壁管架（501）；侧壁管架（501）包括管体支撑弧板（505）和弹性支架（504），管体支撑弧板（505）通过弹性支架（504）安装固定在左夹臂（507）和右夹臂（508）的内侧壁上；所述弹性支架（504）包括“O”型弹性圈（516），弹性圈（516）通过固定柱（515）安装在相邻的两个安装隔板（506）之间，弹性圈（516）的一侧铰接固定在左夹臂（507）或右夹臂（508）的侧壁上，弹性圈（516）的另一侧安装固定管体支撑弧板（505）；
壳芯（503）的横截面呈“T”字形，壳芯（503）包括上盖体（509）和芯柱（513），在上盖体（509）的下底面上设置环形挡圈（502），在上盖体（509）的下底面上垂直安装螺纹柱（510），在芯柱（513）的上端开设螺纹孔（512），螺纹柱（510）通过螺纹旋转固定在螺纹孔（512）中；在芯柱（513）的左右两侧分别对应左夹臂（507）和右夹臂（508）上的管体支撑弧板(505)开设左侧管体嵌孔（511）和右侧管体嵌孔（514）；
旋转卸下上盖体（509），向左右两侧打开左夹臂（507）和右夹臂（508），采样输气管（3）分为两个竖列分别排列在左夹臂（507）的管体支撑弧板（505）和左侧管体嵌孔（511）之间，以及右夹臂(508)的管体支撑弧板（505）和右侧管体嵌孔（514）之间；围绕铰接轴（517）合拢左夹臂（507）和右夹臂（508），令左夹臂（507）和右夹臂（508）抱紧芯柱（513）；而后将上盖体（509）的螺纹柱（510）旋转安装进入芯柱（513）的螺纹孔（512）中，直至上盖体（509）的环形挡圈（502）从外侧箍紧左夹臂（507）和右夹臂（508）的上端，完成理线管架（5）对采样输气管（3）的分列顺序固定。
8.根据权利要求7所述的一种矿用井下火灾束管监测系统，其特征在于，还包括温湿传感器、灭火装置（16）和声光报警器（15），所述温湿传感器、灭火装置（16）和声光报警器（15）安装在各个矿井下采样区（17）中，并分别通过光纤电缆（10）和交换机（14）传输信号给地面服务器（12）和电脑（11）。
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