CN203299983U

CN203299983U - 基于光纤传感技术的煤矿采空区火灾监测系统

Info

Publication number: CN203299983U
Application number: CN2013203317955U
Authority: CN
Inventors: 李儒峰
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-06-08
Filing date: 2013-06-08
Publication date: 2013-11-20
Anticipated expiration: 2023-06-08

Abstract

本实用新型涉及一种基于光纤传感技术的煤矿采空区火灾监测系统，包括：传感器，设于煤矿采空区的相应位置并实时采集环境中相应的信息；监测仪，通过光纤与传感器连接并接收来自传感器的测量信号，所述传感器为温度传感器和/或气体传感器，所述监测仪相应的为温度监测仪和/或气体监测仪，所述传感器的数量为多个，并设于采空区的多个测量点，实现对采空区内整个空间环境参数的实时监测。本实用新型的监测系统不带电，不受电磁场干扰，测量距离长，可实时动态监测井下采空区、巷道及工作面内等沿光纤区域的温度分布及变化规律，并且，具有灵活高效、反应快速、运行可靠的优点，可以实现对煤矿采空区的温度进行实时在线监测。

Description

基于光纤传感技术的煤矿采空区火灾监测系统

技术领域

本实用新型涉及一种煤矿采空区火灾监测系统，尤其是一种基于光纤传感技术的煤矿采空区火灾监测系统。

背景技术

矿井火灾是煤矿主要灾害之一，矿井火灾一旦发生，轻则影响安全生产，重则烧毁煤炭资源和物资设备，甚至引发瓦斯、煤尘爆炸，造成人员伤亡。而由于采煤面具有推进距离长、煤层厚、沿空侧两道遗煤多等特点，而且顶板易破碎，容易向采空区产生漏风供氧，使得采空区的发火在煤矿火灾中占到的很高比例，因此，采空区是防治发火的重点区域。因此，做好采空区内的发火预测预警和定位对于减少生命财产损失具有重要意义。

通常，对采空区内部环境的监测主要是通过检测温度和气体含量来实现的。

目前，对温度的检测主要是采用观测孔和束管相结合，通过检测闭墙内的一氧化碳等标志性气体的浓度来推算温度。该种方法需要人工打孔、采样、化验、分析等，存在效率低，检测周期长，且数据不准确等缺点，更由于闭墙数量太多，工作量大，维护困难，故通常采用抽检的方式，因此，可以说采空区内部的温度现今没有连续在线的监测手段，属于检测盲区，而抽检的方式很容易造成检测不及时，漏检等，使得问题不能被及时发现，存在极大的安全隐患。

另外，还有一些其他的温度监测方式，主要有红外探测﹑电子温度传感器等方式。但是，均存在一定的不足，主要表现如下：

红外探测方式是一种非接触式测量方式，采空区内的真实情况无法实现准确的实时在线监测；

电子温度传感器属于带电器件，不适合于煤矿等易发生火灾的工作环境，而且其传输距离短，不适合于煤矿等地理范围跨度较大的生产区域。

目前，对采空区气体含量的监测也是结合观测孔和束管对闭墙内气体进行取样化验分析来实现的，同样存在上述问题，即无法实现连续在线监测，监测数据不及时，且工作量大，维护困难，成本高，而且，现场环境（如束管积水等）即可能导致束管系统检测不准。

虽然目前可以采用瓦斯传感器进行瓦斯气体的即时监测，但是由于瓦斯传感器也采用的是电信号传输，因此，同样受到距离限制，且抗干扰能力差，容易出现误报，调校周期短，维护工作量大，使用寿命短，受现场环境影响比较大，配套系统费用较高。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺陷，本实用新型目的在于提供一种基于光纤传感技术的煤矿采空区火灾监测系统，能够实现对煤矿采空区、巷道及工作面等处温度和可燃气体含量的实时动态监测，减少火灾的发生，并能降低火灾损失，有效保证安全生产。

为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种基于光纤传感技术的煤矿采空区火灾监测系统，其包括：

传感器，设于煤矿采空区的相应位置并实时采集环境中相应的信息；

监测仪，通过光纤与传感器连接并接收来自传感器的测量信号；

监测结果输出装置，与监测仪连接并将来自监测仪的监测结果输出。

所述传感器为温度传感器和/或气体传感器，所述监测仪相应的为温度监测仪和/或气体监测仪。

所述温度传感器为光纤测温探头。

所述温度传感器为测温光纤。

所述温度传感器包括气温采集传感器和水温采集传感器。

所述气体传感器与气体监测仪之间设有转接信号的光端机。

所述气体传感器为光学气体传感器。

上述任一种基于光纤传感技术的煤矿采空区火灾监测系统，其中，所述传感器的数量为多个，并设于下列测量点中的任一处或任几处：采空区侧帮、采空区顺槽、采空区巷道、掘进工作面、连采面、综采工作面、机电设备和硐室。

所述基于光纤传感技术的煤矿采空区火灾监测系统还包括中央处理器，通过电缆与监测仪连接，所述中央处理器连接有输出模块、输入模块、存储模块和分析处理模块。

所述输出模块包括显示输出子模块和报警输出子模块，所述存储模块包括地理位置信息存储子模块、传感器ID存储子模块、报警阙值存储子模块、水温数据存储子模块和气温数据存储子模块，所述分析处理模块包括温度趋势分析处理子模块、火区发展规律分析处理子模块、未来火区发展趋势预测分析处理子模块。

本实用新型的有益效果是：本实用新型采用了先进的光纤传感技术，由于光纤传感器不带电，且不受电磁场干扰，测量距离长，因此，可实时动态监测井下采空区、巷道及工作面内等沿光纤区域的温度分布及变化规律，并且，基于光纤传感技术的温度监测系统具有灵活高效、反应快速、运行可靠的的优点，可以实现对煤矿采空区的温度进行实时在线监测，使得为深入研究煤矿采空区发火机理，掌握自然发火预警规律提供了有效的技术手段，对煤矿采空区灾害监测和控制有着重大意义。

附图说明

图1是本实用新型一个实施例的系统结构示意图；

图2是本实用新型一个实施例与现有技术的监测结果对比图；

图3是本实用新型一个实施例的系统结构示意图；

图4是本实用新型一个实施例与现有技术的监测结果对比图；

图5是本实用新型一个实施例与现有技术的监测结果对比图；

图6是本实用新型一个实施例与现有技术的监测结果对比图；

图7是本实用新型一个实施例与现有技术的监测结果对比图。

具体实施方式

为便于理解，下面结合附图通过具体实施方式对本实用新型作进一步详细描述。

本实用新型提供了一种基于光纤传感技术的煤矿采空区火灾监测系统，其包括：

监测仪，通过光纤与传感器连接并接收来自传感器的测量信号。

所述温度传感器可以为光纤测温探头。

所述温度传感器可以为测温光纤，优选为分布式测温光纤。

例如，可以由变电所、监控中心等位置开始，沿井下采空区巷道铺设至采空区，并实时监测沿途的环境温度分布趋势，以便在采空区温度升高时发出预警信息，便于生产管理者及时作出检查、治理等指导决策。同时，该分布式测温光纤还可以同时铺设于采空区外，实现对巷道环境温度、机电设备温度和硐室环境温度等相关位置的温度监测，其可以连续铺设几公里，布设方便，且具有无源、不带电、感温精度高等诸多优点，显著提高了煤矿采空区的安全性。

所述温度传感器包括气温采集传感器和水温采集传感器，以便能提供实时的火区温度、出水温度。

通过设置多个测量点（采用分布式测温光纤时该测量点自动形成，无需单独设置），使得本实用新型的监测系统，不仅可以实现对采空区环境参数（如温度）的实时在线监测，实现对火点的定位，并报告火区位置以及温度分布趋势等，并且，还可以针对采煤面的缓慢推进和采空区的动态形成，实时掌握工作面及采空区内的温度分布情况，并进一步通过对采空区内温度的空间分布的研究，开展采空区自然发火预测预报工作，保障煤矿的安全生产。

所述气体传感器与气体监测仪之间设有转接信号的光端机。

所述气体传感器为光学气体传感器。

通常，对气体含量进行监测的系统主要包括：微型计算机、传输电缆、监测仪主机、连接光缆、光端机和气体传感器。监测仪主机主要对采集的光学数据进行分析，并按照通信协议标准提供具体监测数据给微型计算机（可提供RS232、RS485、以太网口接口方式），连接光缆（无源）主要用来传输光信号。

同时，由于本实用新型可以同时对采空区的温度和气体含量进行监测，因此，还可以将二者相结合，实现对采空区的多参数在线监测，共同用于对采空区火灾趋势的预测、预报，实现对火灾的提前控制，进一步提高煤矿生产的安全。

为达到上述目的，优选为，所述基于光纤传感技术的煤矿采空区火灾监测系统还包括中央处理器，通过电缆与监测仪连接，所述中央处理器连接有输出模块、输入模块、存储模块和分析处理模块。

参见图1，本实用新型的一个实施例，其包括一个温度监测仪1、若干温度传感器11，以及将温度传感器与温度监测仪连接的光纤2，各温度传感器设于采空区10内的多个位置。通过个温度传感器测量相应位置的温度，通过光纤输送至温度监测仪内，实现对采空区内多个位置的温度监测。

参见图2，本实用新型的一个实施例与现有技术的监测结果对比，二者测量的为采空区内的某一个测温点处在一定时期内的温度监测结果，圆点100表示采用现有技术的方法监测的结果，连续的细线101表示采用本实用新型一个实施例的系统监测的结果，二者在对应时间点的结果基本吻合，而现有技术为非连续的监测，本实用新型实现了连续监测，从本实用新型的监测结果可以清晰地看出，该处测温点的温度先升后降，然后呈现平稳趋势，而现有技术的监测方式不能明显体现出该特征，假设，该温度上升段达到燃点，则利于本实用新型的系统可以及时发现该危险信号，避免了采用现有技术的监测方法存在的潜在危险，安全系数显著提高。

本实用新型的采空区火灾监测系统可以按如下步骤安装施工（以温度监测部分为例）：

光纤传感器（温度传感器）的安装和保护；

光缆熔接和铺设以及监测主机的放置；

Claims

1.一种基于光纤传感技术的煤矿采空区火灾监测系统，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的基于光纤传感技术的煤矿采空区火灾监测系统，其特征在于：所述传感器为温度传感器和/或气体传感器，所述监测仪相应的为温度监测仪和/或气体监测仪。

3.如权利要求2所述的基于光纤传感技术的煤矿采空区火灾监测系统，其特征在于：所述温度传感器为光纤测温探头。

4.如权利要求2所述的基于光纤传感技术的煤矿采空区火灾监测系统，其特征在于：所述温度传感器为测温光纤。

5.如权利要求2所述的基于光纤传感技术的煤矿采空区火灾监测系统，其特征在于：所述温度传感器包括气温采集传感器和水温采集传感器。

6.如权利要求2所述的基于光纤传感技术的煤矿采空区火灾监测系统，其特征在于：所述气体传感器与气体监测仪之间设有转接信号的光端机。

7.如权利要求2所述的基于光纤传感技术的煤矿采空区火灾监测系统，其特征在于：所述气体传感器为光学气体传感器。

8.如权利要求1至7中任一项所述的基于光纤传感技术的煤矿采空区火灾监测系统，其特征在于所述传感器的数量为多个，并设于下列测量点中的任一处或任几处：采空区侧帮、采空区顺槽、采空区巷道、掘进工作面、连采面、综采工作面、机电设备和硐室。

9.如权利要求8所述的基于光纤传感技术的煤矿采空区火灾监测系统，其特征在于：还包括中央处理器，通过电缆与监测仪连接，所述中央处理器连接有输出模块、输入模块、存储模块和分析处理模块。

10.如权利要求9所述的基于光纤传感技术的煤矿采空区火灾监测系统，其特征在于：所述输出模块包括显示输出子模块和报警输出子模块。