CN203769852U - 煤矿采空区光纤光栅火灾监测报警系统 - Google Patents
煤矿采空区光纤光栅火灾监测报警系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN203769852U CN203769852U CN201320738194.6U CN201320738194U CN203769852U CN 203769852 U CN203769852 U CN 203769852U CN 201320738194 U CN201320738194 U CN 201320738194U CN 203769852 U CN203769852 U CN 203769852U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- fiber
- optical
- cable
- coal mine
- bragg grating
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Fire Alarms (AREA)
- Fire-Detection Mechanisms (AREA)
- Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
Abstract
本实用新型提供一种煤矿采空区光纤光栅火灾监测报警系统，包括光纤光栅温度传感网、光缆接续装置、传输主光缆、光纤光栅解调仪、信号分析处理装置和报警装置，光纤光栅温度传感网通过光缆接续装置与传输主光缆一端连接，传输主光缆另一端与光纤光栅解调仪的输入端连接，光纤光栅解调仪的输出端通过以太网与信号分析处理装置连接，信号分析处理装置的输出端与报警装置连接。本实用新型采用光纤光栅全光传感网络，现场不使用电磁类设备，本征安全，适合在煤矿井下易燃易爆场合应用；光纤不仅作为敏感元件，也用做传输介质，使得信号传输损耗低，实现对采空区火灾状况的大范围、长距离、实时在线监测。
Description
技术领域
本实用新型属于安全科学技术应用于环境保护领域，特别是涉及煤矿采空区火灾监测报警系统。
背景技术
自燃火灾作为矿井五大自然灾害之一，对我国煤炭生产影响非常严重。据统计，我国煤矿自燃火灾约占矿井火灾的70%，50%以上的国有重点煤矿存在自燃发火的危险，因此治理煤矿自燃火灾具有重要的意义。
一般来说，对采空区的温度和有关标识气体指标的监测是判断采空区自燃的重要手段，尤其是采空区内温度场分布及变化情况是判断采空区是否出现自燃现象的直接依据。对采空区内部温度监测应该是：在不破坏现有温度场的情况下，把足够多的温度传感器布置在采空区的易自燃区域，观测温度场及其随时间的变化趋势，从而判断煤层是否发生自燃及其发展阶段和发展趋势。传统的温度监测方法是，通过向采空区钻孔，然后将测温探头放入钻孔内监测温度，但采用这种方法成本高，影响生产，也无法实现对采空区温度的实时监测。
除上述方法外，目前还有两种主要的监测方法，一种是基于光纤拉曼散射效应的分布式测温方法。这种方法的主要缺点是探测的光信号微弱，难以实现大范围、远距离探测；信号处理过程复杂，报警响应慢；在采用放线装置铺设感温光缆过程中同样影响生产，且不能避免顶板垮落可能造成的损坏。
另一种方法是基于电类传感器的测温方法，该方法的缺点是：使用电类传感器需要电源供电，安装位置受到限制，采空区内环境恶劣，电类传感器不易布设；且传输信号是电信号，需要的电缆接线较多，存在许多安全隐患，信号传输距离难以满足大范围、长距离监测需要。还有一种方法采用无线传输信号的手段来监测温度成本很高，且因为采空区内无线信号极易受到屏蔽，传输信号极差，极大的影响了监测效果。同时，这种监测方法也极易受到采空区积水的影响。
综上所述，现有技术中尚没有同时具备本征安全、成本低、安装方便、适应恶劣环境、能实现大范围、远距离、实时在线的温度监测报警系统。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是：提供一种煤矿采空区光纤光栅火灾监测报警系统，实现对采空区火灾状况的大范围、长距离、实时在线监测。
本实用新型为解决上述技术问题所采取的技术方案为：一种煤矿采空区光纤光栅火灾监测报警系统，其特征在于：它包括光纤光栅温度传感网、光缆接续装置、传输主光缆、光纤光栅解调仪、信号分析处理装置和报警装置，其中光纤光栅温度传感网通过光缆接续装置与传输主光缆一端连接，传输主光缆另一端与光纤光栅解调仪的输入端连接，光纤光栅解调仪的输出端通过以太网与信号分析处理装置连接，信号分析处理装置的输出端与报警装置连接；
光纤光栅温度传感网由至少1条感温光缆组成，每条感温光缆由光缆串接若干个光纤光栅温度传感器而成，光缆包括光纤和包覆在光纤外部的保护元件。
按上述方案，所述的光纤光栅温度传感网由至少2条平行的感温光缆组成。
按上述方案，每条感温光缆上串接有1-20个光纤光栅温度传感器。
按上述方案，所述的保护元件为防爆挠性连接管。
按上述方案，所述的传输主光缆为阻燃铠装光缆。
按上述方案，所述的感温光缆布置间距优先为10米。
按上述方案，所述的光纤光栅温度传感器间距优选为20米。
本实用新型的工作原理为：感温光缆的布设位置与其在光纤光栅解调仪上的通道是对应的，测点位置与其光纤光栅温度传感器的波长值是对应的，即根据测点光纤光栅温度传感器所在的通道和波长值就能确定测点在采空区的准确位置。通过分析温度报警测点的信息确定火灾所在的区域，定位精度为0.25ab面积的区域，其中a为感温光缆的间距，b为光纤光栅温度传感器间距。
本实用新型的有益效果为：
1、本实用新型采用光纤光栅全光传感网络，现场不使用电磁类设备，本征安全，适合在煤矿井下易燃易爆场合应用；光纤不仅作为敏感元件，也用做传输介质，使得信号传输损耗低，实现对采空区火灾状况的大范围、长距离、实时在线监测。
2、本实用新型采用的光纤光栅传感技术复用性强，通过波分复用和空分复用技术可组成大容量光纤传感网络，不仅监测范围大，也降低了系统建设成本。
3、本实用新型安装方便，安装时间和安装位置较为自由，不影响煤炭生产。
4、本实用新型具有稳定性好、火灾定位准确、报警可靠的特点。
附图说明
图1为本实用新型一实施例的连接示意图。
图中：1-感温光缆，2-光缆接续装置，3-传输主光缆，4-光纤光栅解调仪，5-通信线缆，6-以太网，7-信号分析处理装置，8-报警装置。
具体实施方式
下面结合具体实例和附图对本实用新型做进一步说明。
图1为本实用新型一实施例的连接示意图，它包括光纤光栅温度传感网、光缆接续装置2、传输主光缆3、光纤光栅解调仪4、信号分析处理装置7和报警装置8，其中光纤光栅温度传感网通过光缆接续装置2与传输主光缆3（本实施例选用阻燃铠装光缆）一端连接，传输主光缆3另一端与光纤光栅解调仪4的输入端连接，光纤光栅解调仪4的输出端由通信线缆5通过以太网6与信号分析处理装置7连接，信号分析处理装置7的输出端与报警装置8连接；
光纤光栅温度传感网由至少1条感温光缆组成，每条感温光缆由光缆串接若干个光纤光栅温度传感器而成，光缆包括光纤和包覆在光纤外部的保护元件（本实施例中保护元件为防爆挠性连接管）。优选的，光纤光栅温度传感网由至少2条平行的感温光缆组成，感温光缆布置间距优先为10米；每条感温光缆上串接有1-20个光纤光栅温度传感器，光纤光栅温度传感器间距优选为20米。
本实施例中，所述的光缆接续装置2中留有光纤活接口，以方便感温光缆接入。光纤光栅解调仪4有32个数据采集通道，每个通道接入1条感温光缆的信号，该仪器布置在工作面就近的变电所内，安装在防爆箱中做隔爆处理。通信线缆5为超五类屏蔽双绞线。以太网6是煤矿内部的通信局域网，覆盖了井下变电所和地面信息中心，通过该网络，采空区的温度监测数据上传到地面信息中心的信号分析处理装置。信号分析处理装置7实为一台安装了信号分析处理软件的工控机，放置在地面信息中心。报警装置8为语音和发光两种报警方式，并留有与消防系统联动的控制接口。所述的传输主光缆一端接光缆接续装置，另一端连接光纤光栅解调仪，敷设范围从停采线至就近的变电所，距离一般在2Km以内，无需保护，敷设方便。
利用上述系统对采空区火灾进行监测报警，包括如下步骤：
制作感温光缆。确定传感元件（即光纤光栅温度传感器）的间隔距离，光纤的保护元件以及防水处理方法；
确定感温光缆的安装位置，将感温光缆呈直线水平布置在工作面底板上；
将感温光缆信号引到停采线外，将活接头与光缆接续装置中预留的光纤活接口连接，信号传到地面信息中心的信号分析处理系统；
随采煤工作面推进，所述测温点及感温光缆逐渐埋入采空区内；
地面计算机分析处理装置采集并处理温度数据，分析采空区的温度变化信息，实现火灾监测报警目的。
在本实施例中，在所述的步骤中，传感元件采用导热金属材料封装，与保护元件采用螺纹连接，接头处用密封圈密封。感温光缆呈直线水平布置在综放工作面底板上，感温光缆由光纤、光纤光栅温度传感器、保护元件组成，光纤由保护元件保护，光纤光栅温度传感器用导热金属材料封装，与前述的保护元件通过螺纹连接，感温光缆具有较高的抗拉、压强度，并做防水处理。
在本实施例中，在所述的步骤中，信号光缆均穿高强度钢管加以保护。
在本实施例中，在所述的步骤中，省去了除感温光缆外系统其它部分的安装步骤，这些步骤可提前进行。
在本实施例中，在所述的步骤中，实现火灾监测报警的策略如下：
采空区火灾状态分为3级，即正常（Ⅰ级，用绿色图标显示）、预警（Ⅱ级，用橙色图标显示）、报警（Ⅲ级，用红色图标显示）。
（1）当某点的实测温度T测超过预警阀值TA时，即T测≥TA时，系统发出预警提示；当实测温度T测超过报警阀值TB时，即T测≥TB时，系统发出报警提示。
（2）当某点实测的温度变化率ΔT测超过预警阀值ΔTA时，即ΔT测≥ΔTA时，系统发出预警提示；当温度变化ΔT测超过报警阀值ΔTB时，即ΔT测≥ΔTB时，系统发出报警提示。
（3）当某点发生上述报警时，应同时分析相邻测点的温度数据（分析方法同上），当超过2测点同时出现预警或报警提示时，则系统发出预警或报警指令，并联动相应的消防处理措施。
在其它实施例中，感温光缆的间距与所携带的传感元件的数量，根据所监测的采空区工作面的长度和宽度确定。
在其它实施例中，如果布置的感温光缆数量较少，从节省成本的角度考虑，采用8或16通道的光纤光栅解调仪。
Claims (7)
1.一种煤矿采空区光纤光栅火灾监测报警系统，其特征在于：它包括光纤光栅温度传感网、光缆接续装置、传输主光缆、光纤光栅解调仪、信号分析处理装置和报警装置，其中光纤光栅温度传感网通过光缆接续装置与传输主光缆一端连接，传输主光缆另一端与光纤光栅解调仪的输入端连接，光纤光栅解调仪的输出端通过以太网与信号分析处理装置连接，信号分析处理装置的输出端与报警装置连接；
光纤光栅温度传感网由至少1条感温光缆组成，每条感温光缆由光缆串接若干个光纤光栅温度传感器而成，光缆包括光纤和包覆在光纤外部的保护元件。
2.根据权利要求1所述的煤矿采空区光纤光栅火灾监测报警系统，其特征在于：所述的光纤光栅温度传感网由至少2条平行的感温光缆组成。
3.根据权利要求1或2所述的煤矿采空区光纤光栅火灾监测报警系统，其特征在于：每条感温光缆上串接有1-20个光纤光栅温度传感器。
4.根据权利要求1所述的煤矿采空区光纤光栅火灾监测报警系统，其特征在于：所述的保护元件为防爆挠性连接管。
5.根据权利要求1所述的煤矿采空区光纤光栅火灾监测报警系统，其特征在于：所述的传输主光缆为阻燃铠装光缆。
6.根据权利要求2所述的煤矿采空区光纤光栅火灾监测报警系统，其特征在于：所述的感温光缆布置间距为10米。
7.根据权利要求2或3所述的煤矿采空区光纤光栅火灾监测报警系统，其特征在于：所述的光纤光栅温度传感器间距为20米。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201320738194.6U CN203769852U (zh) | 2013-11-21 | 2013-11-21 | 煤矿采空区光纤光栅火灾监测报警系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201320738194.6U CN203769852U (zh) | 2013-11-21 | 2013-11-21 | 煤矿采空区光纤光栅火灾监测报警系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN203769852U true CN203769852U (zh) | 2014-08-13 |
Family
ID=51287052
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201320738194.6U Expired - Fee Related CN203769852U (zh) | 2013-11-21 | 2013-11-21 | 煤矿采空区光纤光栅火灾监测报警系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN203769852U (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104236605A (zh) * | 2014-10-11 | 2014-12-24 | 上海海事大学 | 用于降低事故发生率中的煤矿光纤光栅系统 |
| CN106771474A (zh) * | 2016-11-11 | 2017-05-31 | 天水电气传动研究所有限责任公司 | 一种适用于钻机电控系统的功率点温升预测及报警方法 |
| CN107437319A (zh) * | 2016-05-25 | 2017-12-05 | 中国矿业大学(北京) | 火源探测与报警装置 |
| CN111489515A (zh) * | 2020-05-13 | 2020-08-04 | 武汉地震工程研究院有限公司 | 一种基于家用通信光缆的建筑火灾监测系统及方法 |
-
2013
- 2013-11-21 CN CN201320738194.6U patent/CN203769852U/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104236605A (zh) * | 2014-10-11 | 2014-12-24 | 上海海事大学 | 用于降低事故发生率中的煤矿光纤光栅系统 |
| CN104236605B (zh) * | 2014-10-11 | 2016-08-17 | 上海海事大学 | 用于降低事故发生率中的煤矿光纤光栅系统 |
| CN107437319A (zh) * | 2016-05-25 | 2017-12-05 | 中国矿业大学(北京) | 火源探测与报警装置 |
| CN106771474A (zh) * | 2016-11-11 | 2017-05-31 | 天水电气传动研究所有限责任公司 | 一种适用于钻机电控系统的功率点温升预测及报警方法 |
| CN106771474B (zh) * | 2016-11-11 | 2019-03-08 | 天水电气传动研究所有限责任公司 | 一种适用于钻机电控系统的功率点温升预测及报警方法 |
| CN111489515A (zh) * | 2020-05-13 | 2020-08-04 | 武汉地震工程研究院有限公司 | 一种基于家用通信光缆的建筑火灾监测系统及方法 |
| CN111489515B (zh) * | 2020-05-13 | 2024-03-05 | 武汉地震工程研究院有限公司 | 一种基于家用通信光缆的建筑火灾监测系统及方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2620324C1 (ru) | Выполненная на основе решетки волоконно-оптическая система текущего контроля и измерения температуры и соответствующий способ для выработанного пространства действующего забоя при добыче угля в угольной шахте | |
| CN206113994U (zh) | 一种综合管廊的监测装置 | |
| CN203769852U (zh) | 煤矿采空区光纤光栅火灾监测报警系统 | |
| CN201162545Y (zh) | 矿井安全监控系统 | |
| CN103362553A (zh) | 基于光纤光栅传感器的煤矿井下安全综合监测系统 | |
| CN102418557A (zh) | 煤矿井下采空区全光纤温度监测系统 | |
| CN103528749B (zh) | 基于光纤光栅的煤矿巷道顶板水压在线监测系统及方法 | |
| CN107101743A (zh) | 全方位分布式预防煤矸石山自燃的监测系统及方法 | |
| CN108898778A (zh) | 基于分布式光纤温度传感技术的拱顶储油罐火灾报警系统 | |
| CN203531962U (zh) | 采空区温度场分布式光纤监测预警系统 | |
| CN112345117A (zh) | 一种基于光纤传感器监测风机内电缆温度的方法 | |
| CN109269669A (zh) | 分布式光纤采空区测温及高温预警系统 | |
| CN203519200U (zh) | 一种煤矿井下分布式光纤测温系统 | |
| CN102852556A (zh) | 矿山设备安全预警系统 | |
| CN110989018A (zh) | 基于自然电位法的采空区火源位置探测系统及探测方法 | |
| CN110702625A (zh) | 基于光纤传感和激光光谱分析的煤矿防自然发火监测系统 | |
| CN207081479U (zh) | 一种矿用输送机托辊故障监测定位及报警装置 | |
| CN202417600U (zh) | 煤矿井下采空区全光纤温度监测系统 | |
| CN110702260A (zh) | 一种煤矿用分布式光纤测温系统 | |
| CN202854002U (zh) | 一种光纤式sf6密度监测装置 | |
| CN201935752U (zh) | 油田联合站光纤安全监测系统 | |
| CN207199358U (zh) | 报警电缆及报警系统 | |
| CN209708676U (zh) | 一种光纤复合矿物电缆及其温度监测监控系统 | |
| CN103323138A (zh) | 一种对配电网电缆进行监测的分布式光纤监测方法 | |
| CN203414196U (zh) | 一种煤矿采空区温度监测系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20140813 Termination date: 20161121 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |