CN116220817B - 矿井密闭区域综合监测系统 - Google Patents
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Abstract
矿井密闭区域综合监测系统，涉及矿井密闭区域监测技术领域，包括地上操控终端、地下环网、本安型交换机和两条以上的检测线路；在每条检测线路上均设置有本安型监测分站；在本安型监测分站内设置监测主机，监测主机能够通过矿用阻燃通信光缆接收地上操控终端命令，并能向地上操控终端发送监测点数据包。本发明集成多种气体检测用激光传感器，并能检测矿井内的温度和压差等关键数据，为煤矿火灾的防治提供技术支撑。检修维护时，通过拆除箱门的固定螺钉，收缩状态的弹出组件驱动升降组件伸展，释放对导线和气体抽样束管的夹持固定，安装板上升带动监测主机同步移动至防护箱的上方，便于拆装维修，提高检修效率。
Description
技术领域
本发明涉及矿井密闭区域监测技术领域，具体是矿井密闭区域综合监测系统。
背景技术
矿井密闭区域监测系统主要包括监控装置主机、矿用安全型以太网交换机、矿用监测分站及各种传感器，主要用于煤矿自然发火预报和防治、可燃气体爆炸性识别工作，对井下采空区（密闭采样区域）监测点的甲烷、一氧化碳、二氧化碳、氧气等气体含量实时监测，通过井下采集设备对监测点气体的采样分析，及时预测监测点的温度变化和差压变化、判断煤面的氧化情况，为煤矿自然发火预报和防治、可燃气体爆炸性识别提供科学依据，该系统通过网络传输线路，从井下采集设备获取采空区、密闭区及巷道、工作面、灾区的气体的监测数据，进行自然发火数据显示、数据分析、报表输出。
矿用监测分站也称为本安型监测分站，一般由安装在防护壳内的监测主机构成，检测主机内集成了多种检测分析仪器，因此体积较大。现有技术条件下，为避免监测主机内的精密仪器受到矿井内的潮湿气体和粉尘污染，一般将监测主机通过螺钉固定在能够防尘防水的防护壳内；检修时，因防护壳空间限制，在防护壳内旋拧螺钉才能对监测主机进行安装或拆卸，导致操作非常不便，降低了检修效率。基于此，为了方便监测主机的安装和检修，提高作业效率，因此，提出一种矿井密闭区域综合监测系统。
发明内容
本发明的目的在于：为了解决监测主机的安装检修不便、作业效率低的问题，提供矿井密闭区域综合监测系统。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：矿井密闭区域综合监测系统，包括地上操控终端、地下环网、本安型交换机和两条以上的检测线路；在每条检测线路上均设置有本安型监测分站；所述本安型监测分站安装在井下峒室或工作面内，在本安型监测分站内设置监测主机，与监测主机电性连接的压差检测传感器和温度传感器延伸于密闭采样区域；在监测主机内设置有多气体检测模块；多气体检测模块连接气体抽样束管的一端，气体抽样束管的另一端延伸并设置在密闭采样区域内；监测主机能够保存设计参数和本地显示监测点数据；监测主机能够通过矿用阻燃通信光缆接收地上操控终端命令，并能向地上操控终端发送监测点数据包；
所述本安型交换机能够将本安型监测分站的命令及数据通过矿用阻燃通信光缆输送给地上操控终端，并将地上操控终端的命令通过矿用阻燃通信光缆输送给本安型监测分站；所述地上操控终端能够通过矿用阻燃通信光缆接收并存储本安型监测分站传送的监测点数据，显示、分析监测点上传的数据。
作为本发明再进一步的方案：所述多气体检测模块包括甲烷检测用激光传感器、一氧化碳检测用激光传感器、二氧化碳检测用激光传感器和氧气检测用激光传感器；甲烷检测用激光传感器、一氧化碳检测用激光传感器、二氧化碳检测用激光传感器和氧气检测用激光传感器均通过检测气管连接矿用束管输气泵站，矿用束管输气泵站连接各个气体抽样束管。
作为本发明再进一步的方案：所述本安型监测分站的监测主机安装在防护箱内部所述防护箱的顶端转动安装有箱门，所述防护箱的外壁两侧设有多个连接管，所述连接管用于将与所述监测主机相连的导线和气体抽样束管贯穿至所述防护箱的外部，所述防护箱的内部设置有安装机构，用于对监测主机进行升降安装；所述安装机构包括两个压杆、两组夹持组件、两组具有限位轴的升降组件、两组弹出组件、两组固定组件和安装板；所述监测主机通过螺栓固定于安装板的顶端；两组所述夹持组件设于所述安装板上，用于对监测主机进行预夹持固定；所述安装板通过两组所述升降组件进行升降调节；两个所述弹出组件设于所述防护箱的内部两侧，分别对两个所述限位轴进行弹性安装；收缩状态的安装板通过两个所述固定组件对监测主机的导线和气体抽样束管进行夹持固定。
作为本发明再进一步的方案：两组所述夹持组件对称设置于所述安装板上，所述夹持组件包括两个第一弹簧轴、两个夹持弹簧、四个第一轴板和夹持板；两个所述第一弹簧轴通过四个第一轴板固定于所述安装板的底端，所述夹持板通过滑动部滑动安装于两个第一弹簧轴上，所述夹持板延伸至所述安装板的顶端，两个所述夹持弹簧分别套接于两个所述第一弹簧轴的外壁。
作为本发明再进一步的方案：两个所述升降组件对称设置于所述防护箱的内部，所述升降组件包括上导杆、下导杆、第一转动杆、第二转动杆和限位轴；所述上导杆固定于所述安装板的底端，所述下导杆固定于所述防护箱的内部底端；所述上导杆与所述第一转动杆的一端转动连接，所述下导杆与所述第二转动杆的一端转动连接，且所述第一转动杆与所述第二转动杆的中间部位通过连接轴转动连接，所述第二转动杆的另一端通过滑动轴限位滑动安装于所述上导杆的上移动槽内，所述第一转动杆的另一端通过限位轴限位滑动安装于所述下导杆的下移动槽内。
作为本发明再进一步的方案：两组所述弹出组件对称设置于所述防护箱的内部底端，所述弹出组件包括第二弹簧轴、弹簧板、第二弹簧和两个第二轴板；所述第二弹簧轴通过两个第二轴板固定于所述防护箱的内部底端；所述弹簧板滑动安装于所述第二弹簧轴的外壁，并套接于所述限位轴的外壁；所述第二弹簧套接于所述第二弹簧轴的外壁，用于推动弹簧板移动复位。
作为本发明再进一步的方案：两组所述固定组件对称设置，所述固定组件包括固定板、上胶条和下胶条；所述固定板固定于所述安装板的一侧；所述上胶条固定于所述固定板的底端，所述下胶条固定于所述防护箱内部一侧的底端，所述上胶条与所述下胶条接触对导线和气体抽样束管进行夹持固定。
作为本发明再进一步的方案：两个所述压杆固定于所述箱门上，所述压杆呈U型结构，所述固定板的内部开设有供导线和气体抽样束管贯穿的矩形槽。
作为本发明再进一步的方案：所述安装板上开设有供滑动部限位滑动的贯穿槽，所述滑动部的内部成型有与所述第一弹簧轴的外壁相匹配的圆槽。
作为本发明再进一步的方案：所述限位轴的外壁成型有固定环，所述固定环与所述第一转动杆配合将限位轴限位于所述滑动轴下移动槽内，所述滑动轴的一端成型有端块，所述端块用于将限位于所述上移动槽内。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.本发明集成多种气体检测用激光传感器，并同时检测矿井内的温度和压差等关键数据，为煤矿火灾的防治提供了有力的技术支撑。尤其是在监测主机内设置有甲烷检测用激光传感器、一氧化碳检测用激光传感器、二氧化碳检测用激光传感器和氧气检测用激光传感器等关键气体指标的实时采集监测装置，综合利用煤矿内的束管系统，降低了气体取样难度，实现了自然发火标志性气体的实时在线检测，保障了矿井下作业的安全性。
2.本发明通过设置安装机构，实现在对监测主机进行检修维护时，通过拆除箱门的固定螺钉，收缩状态的弹出组件驱动升降组件伸展，展开状态的升降组件驱动安装板上升，与此同时，固定组件释放对导线和气体抽样束管的夹持固定，使安装在安装板上的监测主机移动至防护箱的上方，便于检修人员拆装维修，提高检修效率。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明监测主机与防护箱的安装结构示意图；
图3为本发明监测主机在防护箱内部的连接结构示意图；
图4为本发明图3中的A处放大图；
图5为本发明安装板、升降组件与弹出组件的连接结构示意图；
图6为本发明夹持组件的结构示意图；
图7为本发明升降组件与弹出组件的连接结构示意图。
图中：1、监测主机；2、防护箱；201、箱门；202、连接管；3、安装板；4、夹持组件；401、第一弹簧轴；402、夹持板；4021、滑动部；403、夹持弹簧；404、第一轴板；5、升降组件；501、上导杆；5011、上移动槽；502、下导杆；5021、下移动槽；503、第一转动杆；504、第二转动杆；5041、滑动轴；505、限位轴；6、弹出组件；601、第二弹簧轴；602、弹簧板；603、第二弹簧；604、第二轴板；7、固定组件；701、固定板；702、上胶条；703、下胶条；8、连接轴；9、压杆。
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，本发明实施例中，矿井密闭区域综合监测系统，包括地上操控终端、地下环网、本安型交换机和两条以上的检测线路。在每条检测线路上均设置有本安型监测分站；所述本安型监测分站安装在井下峒室或工作面内，在本安型监测分站内设置监测主机1，与监测主机1电性连接的压差检测传感器和温度传感器延伸于密闭采样区域；在监测主机1内设置有多气体检测模块；多气体检测模块连接气体抽样束管的一端，气体抽样束管的另一端延伸并设置在密闭采样区域内；监测主机1能够保存设计参数和本地显示监测点数据；监测主机1能够通过矿用阻燃通信光缆接收地上操控终端的命令，并能向地上操控终端发送监测点数据包。
所述本安型交换机能够将本安型监测分站的命令及数据通过矿用阻燃通信光缆输送给地上操控终端，并将地上操控终端的命令通过矿用阻燃通信光缆输送给本安型监测分站；所述地上操控终端能够通过矿用阻燃通信光缆接收并存储本安型监测分站传送的监测点数据，显示、分析监测点上传的数据。
所述多气体检测模块包括甲烷检测用激光传感器、一氧化碳检测用激光传感器、二氧化碳检测用激光传感器和氧气检测用激光传感器；甲烷检测用激光传感器、一氧化碳检测用激光传感器、二氧化碳检测用激光传感器和氧气检测用激光传感器均通过检测气管连接矿用束管输气泵站，矿用束管输气泵站连接各个气体抽样束管。所述矿用束管输气泵站的结构如本申请人于2021年5月11日申请的公开号为CN216306185U、专利名称为《矿用束管输气泵站》的中国实用新型专利所述的技术内容，其能够根据需要灵活调整抽吸作业位置及抽吸进气量，更加适宜不同传输距离及抽吸量的复杂矿井气体检测中使用，在此不再赘述其结构和使用方法。
值得说明的是，多个本安型监测分站安装于不同位置的井下峒室或工作面内，多个本安型监测内的监测主机1分站均通过通信线缆与本安型交换机相连接，本安型监测分站及本安型交换机均连接有本安型备用电源，本安型备用电源用于电缆断电时对本安型监测分站及本安型交换机提供应急供电。
请着重参阅图1～图7，本安型监测分站包括安装在防护箱2内部的监测主机1，防护箱2的顶端转动安装有箱门201，防护箱2的外壁两侧设有多个连接管202，连接管202用于与监测主机1相连的导线和气体抽样束管贯穿至防护箱2的外部，防护箱2的内部设置有安装机构，用于对监测主机1进行升降安装。
安装机构包括两个压杆9、两组夹持组件4、两组具有限位轴505的升降组件5、两组弹出组件6、两组固定组件7和安装板3；监测主机1通过螺栓固定于安装板3的顶端；两组夹持组件4设于安装板3上，用于对监测主机1进行预夹持固定；安装板3通过两组升降组件5进行升降调节。
两个弹出组件6设于防护箱2的内部两侧，分别对两个限位轴505进行弹性安装。
收缩状态的安装板3通过两个固定组件7对监测主机1的导线和气体抽样束管进行夹持固定。
在本实施例中：在对监测主机1进行检修维护时，通过拆除箱门201的固定螺钉，收缩状态的弹出组件6驱动升降组件5伸展，展开状态的升降组件5驱动安装板3上升，与此同时，固定组件7释放对导线和气体抽样束管的夹持固定，使安装在安装板3上的监测主机1移动至防护箱2的上方，便于检修人员拆装维修，不受防护箱2的空间限制，并可将监测主机1与安装板3进行拆卸分离。安装恢复时，将监测主机1通过夹持组件4初步固定在安装板3上，再通过螺钉将监测主机1固定于安装板3上，无需手扶监测主机1，关上箱门201，使安装板3带动监测主机1移动至防护箱2的内部底端，与此同时，固定组件7对导线和气体抽样束管进行夹持固定，避免拉扯导线和气体抽样束管造成线路松脱损坏，弹出组件6受力收缩处于收缩状态，再通过螺钉将箱门201固定于防护箱2的顶端。
请着重参阅图2、图5和图6，两组夹持组件4对称设置于安装板3上，夹持组件4包括两个第一弹簧轴401、两个夹持弹簧403、四个第一轴板404和夹持板402；两个第一弹簧轴401通过四个第一轴板404固定于安装板3的底端，夹持板402通过滑动部4021滑动安装于两个第一弹簧轴401上，夹持板402延伸至安装板3的顶端，两个夹持弹簧403分别套接于两个第一弹簧轴401的外壁，安装板3上开设有供滑动部4021限位滑动的贯穿槽，滑动部4021的内部成型有与第一弹簧轴401的外壁相匹配的圆槽。
在本实施例中：将监测主机1的一端推动一个夹持板402移动，使夹持板402通过滑动部4021沿第一弹簧轴401的外壁限位滑动，此时夹持弹簧403受力收缩，然后将监测主机1的另一端移动至另一个夹持板402的内端，使两个夹持板402配合对监测主机1进行夹持预固定，从而在安装时无需手扶或握住监测主机1。
请着重参阅图3、图5和图7，两个升降组件5对称设置于防护箱2的内部，升降组件5包括上导杆501、下导杆502、第一转动杆503、第二转动杆504和限位轴505；上导杆501固定于安装板3的底端，下导杆502固定于防护箱2的内部底端；上导杆501与第一转动杆503的一端转动连接，下导杆502与第二转动杆504的一端转动连接，且第一转动杆503与第二转动杆504的中间部位通过连接轴8转动连接，第二转动杆504的另一端通过滑动轴5041限位滑动安装于上导杆501的上移动槽5011内，第一转动杆503的另一端通过限位轴505限位滑动安装于下导杆502的下移动槽5021内，限位轴505的外壁成型有固定环，固定环与第一转动杆503配合将限位轴505限位于下移动槽5021内，滑动轴5041的一端成型有端块，端块用于将滑动轴5041限位于上移动槽5011内。
在本实施例中：关闭箱门201，使安装板3带动监测主机1收缩至防护箱2内时，安装板3带动上导杆501向下移动，使上导杆501推动滑动轴5041沿上移动槽5011移动复位，使第二转动杆504与第一转动杆503转动时，限位轴505沿下移动槽5021移动复位，此时弹出组件6由伸展状态变成收缩状态，从而使安装板3带动监测主机1收缩至防护箱2内，打开箱门201时，弹出组件6由收缩状态向伸展状态转变，弹出组件6推动限位轴505移动复位，从而使升降组件5伸展展开，使安装板3带动监测主机1上升。
请着重参阅图4、图5和图7，两组弹出组件6对称设置于防护箱2的内部底端，弹出组件6包括第二弹簧轴601、弹簧板602、第二弹簧603和两个第二轴板604；第二弹簧轴601通过两个第二轴板604固定于防护箱2的内部底端；弹簧板602滑动安装于第二弹簧轴601的外壁，并套接于限位轴505的外壁；第二弹簧603套接于第二弹簧轴601的外壁，用于推动弹簧板602移动复位。
在本实施例中：安装板3下移使第一转动杆503推动限位轴505沿下移动槽5021移动，使限位轴505带动弹簧板602沿第二弹簧轴601的外壁限位滑动，使第二弹簧603受力收缩，当打开箱门201时，第二弹簧603推动弹簧板602移动复位，使弹簧板602带动限位轴505移动复位，从而使升降组件5展开后，实现安装板3带动监测主机1上升。
请着重参阅图2、图3、图4和图5，两组固定组件7对称设置，固定组件7包括固定板701、上胶条702和下胶条703；固定板701固定于安装板3的一侧；上胶条702固定于固定板701的底端，下胶条703固定于防护箱2内部一侧的底端，上胶条702与下胶条703接触对导线和气体抽样束管进行夹持固定。
在本实施例中：在安装板3上移时，安装板3通过固定板701带动上胶条702上移，使上胶条702与下胶条703分离，使上胶条702与下胶条703取消对导线和气体抽样束管的夹持，当安装板3下移时，上胶条702下移与下胶条703配合对导线和气体抽样束管进行夹持。
请着重参阅图2，两个压杆9固定于箱门201上，压杆9呈U型结构，固定板701的内部开设有供导线和气体抽样束管贯穿的矩形槽。
在本实施例中：箱门201转动关闭时，箱门201带动两个压杆9转动，使压杆9挤压安装板3向下移动，使安装板3带动监测主机1向下移动，从而将监测主机1收纳安装于防护箱2内。
以上所述的，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 (5)
1.矿井密闭区域综合监测系统，其特征在于，包括地上操控终端、地下环网、本安型交换机和两条以上的检测线路；在每条检测线路上均设置有本安型监测分站；所述本安型监测分站安装在井下峒室或工作面内，在本安型监测分站内设置监测主机（1），与监测主机（1）电性连接的压差检测传感器和温度传感器延伸于密闭采样区域；在监测主机（1）内设置有多气体检测模块；多气体检测模块连接气体抽样束管的一端，气体抽样束管的另一端延伸并设置在密闭采样区域内；监测主机（1）能够保存设计参数和本地显示监测点数据；监测主机（1）能够通过矿用阻燃通信光缆接收地上操控终端命令，并能向地上操控终端发送监测点数据包；
所述本安型交换机能够将本安型监测分站的命令及数据通过矿用阻燃通信光缆输送给地上操控终端，并将地上操控终端的命令通过矿用阻燃通信光缆输送给本安型监测分站；所述地上操控终端能够通过矿用阻燃通信光缆接收并存储本安型监测分站传送的监测点数据，显示、分析监测点上传的数据；
所述本安型监测分站的监测主机（1）安装在防护箱（2）内部，所述防护箱（2）的顶端转动安装有箱门（201），所述防护箱（2）的外壁两侧设有多个连接管（202），所述连接管（202）用于将与所述监测主机（1）相连的导线和气体抽样束管贯穿至所述防护箱（2）的外部，所述防护箱（2）的内部设置有安装机构，用于对监测主机（1）进行升降安装；
所述安装机构包括两个压杆（9）、两组夹持组件（4）、两组具有限位轴（505）的升降组件（5）、两组弹出组件（6）、两组固定组件（7）和安装板（3）；所述监测主机（1）通过螺栓固定于安装板（3）的顶端；两组所述夹持组件（4）设于所述安装板（3）上，用于对监测主机（1）进行预夹持固定；所述安装板（3）通过两组所述升降组件（5）进行升降调节；两个所述弹出组件（6）设于所述防护箱（2）的内部两侧，分别对两个所述限位轴（505）进行弹性安装；收缩状态的安装板（3）通过两个所述固定组件（7）对监测主机（1）的导线和气体抽样束管进行夹持固定；
两组所述夹持组件（4）对称设置于所述安装板（3）上，所述夹持组件（4）包括两个第一弹簧轴（401）、两个夹持弹簧（403）、四个第一轴板（404）和夹持板（402）；
两个所述第一弹簧轴（401）通过四个第一轴板（404）固定于所述安装板（3）的底端，所述夹持板（402）通过滑动部（4021）滑动安装于两个第一弹簧轴（401）上，所述夹持板（402）延伸至所述安装板（3）的顶端，两个所述夹持弹簧（403）分别套接于两个所述第一弹簧轴（401）的外壁；
两个所述升降组件（5）对称设置于所述防护箱（2）的内部，所述升降组件（5）包括上导杆（501）、下导杆（502）、第一转动杆（503）、第二转动杆（504）和限位轴（505）；所述上导杆（501）固定于所述安装板（3）的底端，所述下导杆（502）固定于所述防护箱（2）的内部底端；所述上导杆（501）与所述第一转动杆（503）的一端转动连接，所述下导杆（502）与所述第二转动杆（504）的一端转动连接，且所述第一转动杆（503）与所述第二转动杆（504）的中间部位通过连接轴（8）转动连接，所述第二转动杆（504）的另一端通过滑动轴（5041）限位滑动安装于所述上导杆（501）的上移动槽（5011）内，所述第一转动杆（503）的另一端通过限位轴（505）限位滑动安装于所述下导杆（502）的下移动槽（5021）内；
两组所述弹出组件（6）对称设置于所述防护箱（2）的内部底端，所述弹出组件（6）包括第二弹簧轴（601）、弹簧板（602）、第二弹簧（603）和两个第二轴板（604）；所述第二弹簧轴（601）通过两个第二轴板（604）固定于所述防护箱（2）的内部底端；所述弹簧板（602）滑动安装于所述第二弹簧轴（601）的外壁，并套接于所述限位轴（505）的外壁；所述第二弹簧（603）套接于所述第二弹簧轴（601）的外壁，用于推动弹簧板（602）移动复位；
两组所述固定组件（7）对称设置，所述固定组件（7）包括固定板（701）、上胶条（702）和下胶条（703）；所述固定板（701）固定于所述安装板（3）的一侧；所述上胶条（702）固定于所述固定板（701）的底端，所述下胶条（703）固定于所述防护箱（2）内部一侧的底端，所述上胶条（702）与所述下胶条（703）接触对导线和气体抽样束管进行夹持固定；
通过拆除箱门（201）的固定螺钉，收缩状态的弹出组件（6）驱动升降组件（5）伸展，展开状态的升降组件（5）驱动安装板（3）上升，与此同时，固定组件（7）释放对导线和气体抽样束管的夹持固定，使安装在安装板（3）上的监测主机（1）移动至防护箱（2）的上方。
2.根据权利要求1所述的矿井密闭区域综合监测系统，其特征在于，所述多气体检测模块包括甲烷检测用激光传感器、一氧化碳检测用激光传感器、二氧化碳检测用激光传感器和氧气检测用激光传感器；甲烷检测用激光传感器、一氧化碳检测用激光传感器、二氧化碳检测用激光传感器和氧气检测用激光传感器均通过检测气管连接矿用束管输气泵站，矿用束管输气泵站连接各个气体抽样束管。
3.根据权利要求1所述的矿井密闭区域综合监测系统，其特征在于，两个所述压杆（9）固定于所述箱门（201）上，所述压杆（9）呈U型结构，所述固定板（701）的内部开设有供导线和气体抽样束管贯穿的矩形槽。
4.根据权利要求3所述的矿井密闭区域综合监测系统，其特征在于，所述安装板（3）上开设有供滑动部（4021）限位滑动的贯穿槽，所述滑动部（4021）的内部成型有与所述第一弹簧轴（401）的外壁相匹配的圆槽。
5.根据权利要求4所述的矿井密闭区域综合监测系统，其特征在于，所述限位轴（505）的外壁成型有固定环，所述固定环与所述第一转动杆（503）配合将限位轴（505）限位于所述下移动槽（5021）内，所述滑动轴（5041）的一端成型有端块，所述端块用于将滑动轴（5041）限位于所述上移动槽（5011）内。
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