CN205654379U - 无源光纤传感及束管煤矿井下多气体在线监测预警系统 - Google Patents

Abstract

无源光纤传感及束管煤矿井下多气体在线监测预警系统，它涉及煤矿井下采空区防灭火技术领域；服务器、光纤束管监测主控制器通过交换机连接在工业环网上；所述的光纤束管监测主控制器通过信号线连接有光纤多气体解调仪和气体采样控制器；所述的光纤多气体解调仪通过气体用混合光缆连接有光纤多气体传感器；所述的气体采样控制器通过控制电缆连接有气体采样装置和抽气泵；所述光纤多气体传感器进气口连接气体采样装置的出气口，气体采样装置的出气口连接抽气泵的吸气口；所述气体采样装置的进气口通过多芯束管与束管分路箱连接。本实用新型解决了传统气相色谱式束管监测系统存在的管路长难维护、易堵塞或折断、实时性差、气体分析设备难操作等的问题。

Description

无源光纤传感及束管煤矿井下多气体在线监测预警系统

技术领域

本实用新型涉及煤矿井下采空区防灭火技术领域，具体涉及无源光纤传感及束管煤矿井下多气体在线监测预警系统。

背景技术

矿井火灾是煤矿主要灾害之一，自然发火占很高比例。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。因此，做好矿区内煤炭的自然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。为此，有效地防治自然发火是防灭火工作的重点，早期预测预报是防灭火的关键。目前采空区安全状态的监测监控主要依赖于传统的气相色谱式束管监测系统，由于该系统中的气体分析必须在地面完成，造成束管管路长达上万米，导致气体分析数据不连续(每天分析1-2次)，管路难维护(水蒸气冷凝堵塞管路、管路易折断)，而且该系统自动化程度低需要专业人员操作，据实际了解煤矿企业中该系统基本处于瘫痪状态，无法做到防患于未然。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种设备体积小、远程控制、全自动化运行可根据监测点位置就近布置，束管布设百米即可满足要求，且可靠性高的无源光纤传感及束管煤矿井下多气体在线监测预警系统。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：它包含服务器、工控机、工业环网、光纤多气体解调仪、光纤多气体传感器、多芯束管、抽气泵、光纤束管监测主控制器、气体采样控制器、束管分路箱、气体用混合光缆、交换机、气体采样装置；所述的服务器、工控机、光纤束管监测主控制器通过交换机连接在工业环网上；所述的光纤束管监测主控制器通过信号线连接有光纤多气体解调仪和气体采样控制器；所述的光纤多气体解调仪通过气体用混合光缆连接有光纤多气体传感器；所述的气体采样控制器通过控制电缆连接有气体采样装置和抽气泵；所述光纤多气体传感器进气口连接气体采样装置的出气口，气体采样装置的出气口连接抽气泵的吸气口；所述气体采样装置的进气口通过多芯束管与束管分路箱连接；所述的束管分路箱与采空区监测点连接。

作为优选，所述的光纤多气体解调仪、光纤多气体传感器、光纤束管监测主控制器、气体采样控制器安装在盘区变电所。

作为优选，所述的气体采样装置的出气口与抽气泵的吸气口通过单芯束管连接。

作为优选，所述的信号线为RS485信号线。

本实用新型的工作原理为：首先通过抽气泵、气体采样装置、气体采样控制器及各个管路将每一个测点采空区内的气体分别依次抽到光纤多气体传感器的气室内，根据光谱吸收原理光纤多气体解调仪发出相应的光穿过光纤多气体传感器的气室进行吸收，吸收后的光返回到光纤多气体解调仪进行解调得到的数据汇总后通过环网传到地面监控室，如此循环即可实时监测井下采空区的安全状态，地面工控机及服务器处理、保持、显示相应的数据。

采用上述结构后，本实用新型产生的有益效果为：

1、工作方式为人工或自动方式；人工方式下，指定工作面/采空区气体异常检测点连续监测预警；自动方式下，可根据已设置的检测点巡检，网络断开情况下也可自行分析检测点处气体浓度。可降低对工作人员要求；

2、相比于传统气相色谱式矿井束管监测系统管路短，故抽气时间缩短；

3、因就近变电所放置多气体束管监测分站。管路管理难度降低，管路堵塞几率降低；

4、采用光纤多气体检测模块，分析气体时间为4min，且预热时间为5min。管路长度缩短，故含抽气时间，单检测点气体取样分析时间不大于20min。故而，监测连续性较高，利于分析监测点气体变化规律。

附图说明

图1是本实用新型的结构框图；

图2是本具体实施方式取样装置的结构图；

图3是本具体实施方式取样装置的流程图。

附图标记说明：

服务器1、工控机2、光纤多气体解调仪3、光纤多气体传感器4、抽气泵5、光纤束管监测主控制器6、气体采样控制器7、束管分路箱8、交换机9、气体采样装置10。

具体实施方式

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

参看如图1所示，本具体实施方式采用如下技术方案：它包含服务器1、工控机2、工业环网、光纤多气体解调仪3、光纤多气体传感器4、多芯束管、抽气泵5、光纤束管监测主控制器6、气体采样控制器7、束管分路箱8、气体用混合光缆、交换机9、气体采样装置10；所述的服务器1、工控机2、光纤束管监测主控制器6通过交换机9连接在工业环网上；所述的光纤束管监测主控制器6通过信号线连接有光纤多气体解调仪3和气体采样控制器7；所述的光纤多气体解调仪3通过气体用混合光缆连接有光纤多气体传感器4；所述的气体采样控制器7通过控制电缆连接有气体采样装置10和抽气泵5；所述光纤多气体传感器4进气口连接气体采样装置10的出气口，气体采样装置10的出气口连接抽气泵5的吸气口；所述气体采样装置10的进气口通过多芯束管与束管分路箱8连接；所述的束管分路箱8与采空区监测点连接。

作为优选，所述的光纤多气体解调仪3、光纤多气体传感器4、光纤束管监测主控制器6、气体采样控制器7安装在盘区变电所。

作为优选，所述的气体采样装置10的出气口与抽气泵5的吸气口通过单芯束管连接。

作为优选，所述的信号线为RS485信号线。

本具体实施方式的工作原理为：首先通过抽气泵5、气体采样装置10、气体采样控制器7及各个管路将每一个测点采空区内的气体分别依次抽到光纤多气体传感器4的气室内，根据光谱吸收原理光纤多气体解调仪3发出相应的光穿过光纤多气体传感器4的气室进行吸收，吸收后的光返回到光纤多气体解调仪3进行解调得到的数据汇总后通过环网传到地面监控室，如此循环即可实时监测井下采空区的安全状态，地面工控机及服务器处理、保持、显示相应的数据。

本具体实施方式的工作方式分为三种模式：其一、全人工模式；其二、全自动模式；其三、智能模式。

1、全人工模式：由地面工控机控制光纤多气体束管监测系统的工作。可根据现场需求，如工作面检测点处多气体含量超出危险指标时，指定该检测点连续监测达到连续监测预警的目的；

2、全自动模式：由地面工控机，预先设置好光纤多气体束管监测系统的检测点相关信息，如检测点位置、检测点巡检顺序。该模式下，光纤多气体束管监测系统，按预先设置好的信息，巡检取样气体样品并分析多气体浓度；

3、智能模式：相比于全自动模式，智能切换束管通路，取样分析多气体浓度功能。如检测点多气体含量超过危险指标时，切换束管通路专门取样分析检测点处多气体浓度，减少巡检时间，提高实时性；

(1)取样控制过程；

参看如图2——图3所示，取样控制装置具有智能判断束管管路堵塞故障状态。取样控制装置每次巡检前先检查每个束管管路的堵塞状态。当预抽管路中负压低于0.04Mpa时，判断该预抽束管管路为堵塞，并标记为故障状态，同时抽气泵站自动泄压，以免损坏泵。且巡检过程中跳过该束管管路抽样检测点气体样品。同样，当采样管路中的负压低于0.04Mpa时，判断该采样束管管路为堵塞，并标记为故障状态，同时抽气泵5泵泄压，以免损坏泵。且巡检过程中跳过该束管管路。

(2)光纤多气体检测过程。

光纤多气体解调仪采用光谱吸收原理，分析多种气体，每次气体分析时间不大于1min。相比传统束管监测系统的气相色谱仪的气体分析时间8～12min有显著的提高。

采用上述结构后，本具体实施方式产生的有益效果为：

1、工作方式为人工或自动方式；人工方式下，指定工作面/采空区气体异常检测点连续监测预警；自动方式下，可根据已设置的检测点巡检，网络断开情况下也可自行分析检测点处气体浓度。可降低对工作人员要求；

2、相比于传统气相色谱式矿井束管监测系统管路短，故抽气时间缩短；

3、因就近变电所放置多气体束管监测分站。管路管理难度降低，管路堵塞几率降低；

4、采用光纤多气体检测模块，分析气体时间为4min，且预热时间为5min。管路长度缩短，故含抽气时间，单检测点气体取样分析时间不大于20min。故而，监测连续性较高，利于分析监测点气体变化规律。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征以及本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (4)

1.无源光纤传感及束管煤矿井下多气体在线监测预警系统，其特征在于：它包含服务器、工控机、工业环网、光纤多气体解调仪、光纤多气体传感器、多芯束管、抽气泵、光纤束管监测主控制器、气体采样控制器、束管分路箱、气体用混合光缆、交换机、气体采样装置；所述的服务器、工控机、光纤束管监测主控制器通过交换机连接在工业环网上；所述的光纤束管监测主控制器通过信号线连接有光纤多气体解调仪和气体采样控制器；所述的光纤多气体解调仪通过气体用混合光缆连接有光纤多气体传感器；所述的气体采样控制器通过控制电缆连接有气体采样装置和抽气泵；所述光纤多气体传感器进气口连接气体采样装置的出气口，气体采样装置的出气口连接抽气泵的吸气口；所述气体采样装置的进气口通过多芯束管与束管分路箱连接；所述的束管分路箱与采空区监测点连接。

2.根据权利要求1所述的无源光纤传感及束管煤矿井下多气体在线监测预警系统，其特征在于：所述的光纤多气体解调仪、光纤多气体传感器、光纤束管监测主控制器、气体采样控制器安装在盘区变电所。

3.根据权利要求1所述的无源光纤传感及束管煤矿井下多气体在线监测预警系统，其特征在于：所述的气体采样装置的出气口与抽气泵的吸气口通过单芯束管连接。

4.根据权利要求1所述的无源光纤传感及束管煤矿井下多气体在线监测预警系统，其特征在于：所述的信号线为RS485信号线。