CN211715179U - 高瓦斯矿山法隧道综合监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高瓦斯矿山法隧道综合监测系统，包括监控中心(1)、输入模块(2)、LED显示器(3)、瓦斯监控模块(4)和报警模块(8)，其中，所述监控中心(1)通过电缆与输入模块(2)、LED显示器(3)、瓦斯监控模块(4)和报警模块(8)连接，监控中心(1)与人员定位模块(6)之间通过无线通信方式连接。本实用新型的综合监测系统，能够有效地对地铁瓦斯隧道建设过程中的安全风险进行监控、预警和快速处置，实现了地铁瓦斯隧道建设全过程中一体化、智能化、信息化的安全监管，有效提高了瓦斯地层中地铁项目的安全风险管理效率和水平，具有较好的推广应用价值。

Description

高瓦斯矿山法隧道综合监测系统

技术领域

本实用新型属于隧道施工技术领域，更具体地，涉及一种高瓦斯矿山法隧道综合监测系统。

背景技术

地铁高瓦斯隧道其断面小，二衬施工无法紧跟掌子面开挖作业，需在初期支护完成(洞通)后再进行二次衬砌施工。高瓦斯隧道在开挖过程中，极易发生瓦斯溢出的现象，同时掌子面也是人员集中作业的地方，易发生瓦斯爆炸事故；二衬台车施工作业处，施工工序繁杂，瓦斯易积聚；同时高瓦斯隧道回风流中瓦斯浓度能很好的反应整条隧道瓦斯溢出量的状况，严重威胁着工人的人身安全。

为了确保隧道项目的安全施工，有效避免隧道坍塌等事故的发生，必须提供一种能够实时监测隧道施工相关数据的系统，及时发现险情并采取有效的应对措施。目前传统高瓦斯隧道瓦斯监测采取常规的人工检测和通风措施为主，根据《铁路瓦斯隧道技术规范》及有关规定，专职瓦斯检查员必须使用光干涉式甲烷测定器检测瓦斯浓度。光干涉主要检测内容包括 CH₄和CO₂，其他气体以施工过程中出现的需要，确定是否按规定配备检测的人员和仪器设备。随着科学技术的发展，瓦斯自动监控系统的应用可以更加科学高效的对隧道瓦斯进行全面监控(集监测、报警、数据收集等功能于一体)，同时与人工检测相互印证，辅助以一定的自动化监测，但还是无法满足目前施工对安全的要求。

实用新型内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型提供一种高瓦斯矿山法隧道综合监测系统，能够有效地对地铁瓦斯隧道建设过程中的安全风险进行监控、预警和快速处置，实现了地铁瓦斯隧道建设全过程中一体化、智能化、信息化的安全监管，有效提高了瓦斯地层中地铁项目的安全风险管理效率和水平，具有较好的推广应用价值。

为了实现上述目的，本实用新型提供给.一种高瓦斯矿山法隧道综合监测系统，其特征在于，包括监控中心、输入模块、LED显示器、瓦斯监控模块和报警模块，其中，所述监控中心通过电缆与输入模块、LED显示器、瓦斯监控模块和报警模块连接，监控中心与人员定位模块之间通过无线通信方式连接；所述输入模块用于输入预设的甲烷、硫化氢、风速、一氧化碳、二氧化碳、温度以及隧道内瓦斯参数的预设值，并将该预设值传输至所述监控中心，所述瓦斯监控模块用于实时监控瓦斯参数值，并将其传输给监控中心，监控中心将测量的瓦斯参数值与所述预设值进行对比分析，一旦瓦斯参数值超过预设值，所述监控中心发送指令给所述报警模块报警，并将瓦斯参数值及报警信息传输至LED显示器进行显示。

进一步地，包括人员定位模块，该人员定位模块包括RFID读卡器，施工人员均配有RFID标签，所述RFID读卡器用于实时读取施工人员的位置信息并传输至所述监控中心。

进一步地，所述监控中心包括控制主机和数据接口，所述数据接口为输入模块、LED显示器、瓦斯监控模块和报警模块的提供信息输入和输出的接口。

进一步地，所述监控中心包括UPS电源和电源避雷器。

进一步地，包括馈电断路器，该馈电断路器与所述监控中心连接。

进一步地，所述馈电断路器包括馈电开关，该馈电开关通过电缆与监控中心的控制主机连接。

进一步地，所述馈电断路器包括瓦斯断电仪和瓦斯传感器，所述瓦斯断电仪和瓦斯传感器共同作用构成瓦电闭锁。

进一步地，所述馈电断路器包括电源和工作面施工用电设备。

进一步地，所述瓦斯监控模块包括气体监测传感器。

进一步地，所述气体监测传感器包括甲烷传感器、硫化氢传感器、风速传感器、一氧化碳传感器、二氧化碳传感器和温度传感器。

总体而言，通过本实用新型所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

1.本实用新型的综合监测系统，能够有效地对地铁瓦斯隧道建设过程中的安全风险进行监控、预警和快速处置，实现了地铁瓦斯隧道建设全过程中一体化、智能化、信息化的安全监管，有效提高了瓦斯地层中地铁项目的安全风险管理效率和水平，具有较好的推广应用价值。

2.本实用新型的综合监测系统，可以实现实时监测、报警、切断电源实施瓦电闭锁和风电闭锁等功能，同时施工过程中辅以综合信息化监控、瓦斯隧道通风系统、地质超前预报等关键技术，保证隧道施工过程中的安全。

3.本实用新型的综合监测系统，通过在洞内关键部位安装固定式瓦斯监测仪器、一氧化碳传感器和硫化氢传感器，从而达到实时监测隧道瓦斯浓度的目的。

4.本实用新型的综合监测系统，瓦斯断电仪和瓦斯传感器共同作用构成瓦电闭锁，可防止在高瓦斯环境下，隧道内仍在进行电气设备作业，从而避免引发不必要的风险，在瓦斯传感器监测出洞内瓦斯浓度过高超过设定断电值后，自动发送指令至瓦斯断电仪，将隧洞内电源切断，防止隧洞内电器产生火花，引爆易燃易爆气体，待瓦斯浓度下降至安全范围内，再人为恢复供电。

附图说明

图1为本实用新型实施例一种高瓦斯矿山法隧道综合监测系统结构示意图；

图2为本实用新型实施例一种高瓦斯矿山法隧道综合监测系统工作原理示意图；

图3本实用新型实施例一种高瓦斯矿山法隧道综合监测系统监控中心结构示意图；

图4为本实用新型实施例一种高瓦斯矿山法隧道综合监测系统隧道掌子面传感器布置示意图；

图5为本实用新型实施例一种高瓦斯矿山法隧道综合监测系统馈电断路器工作原理示意图；

在所有附图中，同样的附图标记表示相同的技术特征，具体为：1-监控中心；101-控制主机；102-数据接口；103-UPS电源；104-电源避雷器； 2-输入模块；3-LED显示器；4-瓦斯监控模块；5-气体监测传感器；501- 甲烷传感器；502-硫化氢传感器；503-风速传感器；504-一氧化碳传感器；505-二氧化碳传感器；506-温度传感器；6-人员定位模块；7-RFID读卡器； 8-报警模块；9-馈电断路器；901-电源；902-馈电开关；903-瓦斯断电仪； 904-工作面施工用电设备；905-瓦斯传感器。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图1所示，本实用新型实施例提供一种高瓦斯矿山法隧道综合监测系统，其包括监控中心1、输入模块2、LED显示器3、瓦斯监控模块4、人员定位模块6和报警模块8，监控中心1通过电缆与输入模块2、LED显示器3、瓦斯监控模块4和报警模块8连接，监控中心1与人员定位模块6之间通过无线通信方式连接。向输入模块2中输入预设的甲烷、硫化氢、风速、一氧化碳、二氧化碳、温度等测定隧道内瓦斯参数的预设值，输入模块2将预设值传输至监控中心1，监控中心1存储该预设值。

进一步地，如图1所示，人员定位模块6包括RFID读卡器7，隧道施工人员均配有RFID读卡器7，RFID读卡器通过射频技术将信号反馈至人员定位模块6，人员定位模块6将信号反馈至监控中心1，则监控中心1可实时监控高瓦斯矿山法隧道施工人员的状况，也可在通知隧道施工人员撤离时，监测隧道施工人员是否全部安全撤离，确保隧道施工安全，如有隧道施工人员未能安全撤离，可监测其具体位置，以便采取营救措施。

进一步地，如图1和图2所示，本实用新型实施例提供一种高瓦斯矿山法隧道综合监测系统，还包括馈电断路器9，瓦斯监控模块4实时监控高瓦斯矿山法隧道内的瓦斯参数值，并将其传输给监控中心1，监控中心1将测量的瓦斯参数值传输给LED显示器3，LED显示器3实时滚动显示甲烷浓度，硫化氢浓度，一氧化碳浓度，二氧化碳浓度、温度等信息，以便向工作人员实时展示高瓦斯矿山法隧道内的瓦斯参数值，监控中心1同时存储瓦斯监控模块4实时传输的数据并将之与输入模块2输入的预设值进行对比，一旦高瓦斯矿山法隧道内某一瓦斯参数值超过预设值，则监控中心1 通知报警模块8报警，并将报警信息传输至LED显示器3，与此同时，监控中心1将信号传输给馈电断路器9，馈电断路器9对隧道内全部非本质安全型电气设备采取断电措施。本系统以报警通知、显示屏提示两种方式同时通知高瓦斯矿山法隧道内工作人员撤离，并对隧道内全部非本质安全型电气设备采取断电措施，全方位确保隧道施工过程中的安全。

进一步地，如图1和图3所示，所述监控中心1包括控制主机101、数据接口102、UPS电源103和电源避雷器104，所述数据接口102为输入模块2、LED显示器3、瓦斯监控模块4和报警模块8的提供信息输入和输出的接口，控制主机101对输入的瓦斯参数值进行监控和存储，并将之与输入模块2输入的预设值进行对比和处理，通过数据接口102将处理结果反馈给LED显示器3、报警模块8和馈电断路器9，UPS电源103提供监控中心1工作所需电源，电源避雷器104用于更好的保护监控中心1的各个设备。

进一步地，如图1和图4所示，所述瓦斯监控模块4包括气体监测传感器5，所述气体监测传感器5包括甲烷传感器501、硫化氢传感器502、风速传感器503、一氧化碳传感器504、二氧化碳传感器505和温度传感器 506，通过上述传感器，可实时测量高瓦斯矿山法隧道内的瓦斯参数值，并通过瓦斯监控模块4将数据反馈给监控中心1，以达到实时监控高瓦斯矿山法隧道内的瓦斯的目的。

优选地，所述甲烷传感器501安装于掌子面、回风流20米处，其吊挂离隧道洞顶不大于30厘米，离隧道两边不小于20厘米处；所述硫化氢传感器502安装于掌子面、回风流处，隧洞两侧底部约高1.5米处；所述风速传感器503安装于隧道中部净高三分之一处，迎向掌子面方向安装；所述一氧化碳传感器504安装于掌子面、回流风处，下悬于隧洞顶部小于30厘米处；所述二氧化碳传感器505和温度传感器506安装于掌子面，隧洞底部两侧约高1.5米处。

进一步地，如图2和图5所示，所述馈电断路器9包括电源901、馈电开关902、瓦斯断电仪903、工作面施工用电设备904和瓦斯传感器905，电源901为馈电断路器提供工作所需电源，馈电开关902通过电缆与监控中心1的控制主机101连接，接收控制主机101的指令，切断工作电源，馈电开关902与工作面施工用电设备904通过电缆连接，可控制工作面施工用电设备904的供电，瓦斯断电仪903和瓦斯传感器905共同作用构成瓦电闭锁，可防止在高瓦斯环境下，隧道内仍在进行电气设备作业，从而避免引发不必要的风险，在瓦斯传感器905监测出洞内瓦斯浓度过高超过设定断电值后，自动发送指令至瓦斯断电仪，将隧洞内电源切断，防止隧洞内电器产生火花，引爆易燃易爆气体，待瓦斯浓度下降至安全范围内，再人为恢复供电。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高瓦斯矿山法隧道综合监测系统，其特征在于，包括监控中心(1)、输入模块(2)、LED显示器(3)、瓦斯监控模块(4)和报警模块(8)，其中，所述监控中心(1)通过电缆与输入模块(2)、LED显示器(3)、瓦斯监控模块(4)和报警模块(8)连接，监控中心(1)与人员定位模块(6)之间通过无线通信方式连接；所述输入模块(2)用于输入预设的甲烷、硫化氢、风速、一氧化碳、二氧化碳、温度以及隧道内瓦斯参数的预设值，并将该预设值传输至所述监控中心(1)，所述瓦斯监控模块(4)用于实时监控瓦斯参数值，并将其传输给监控中心(1)，监控中心(1)将测量的瓦斯参数值与所述预设值进行对比分析，一旦瓦斯参数值超过预设值，所述监控中心(1)发送指令给所述报警模块(8)报警，并将瓦斯参数值及报警信息传输至LED显示器(3)进行显示。

2.根据权利要求1所述的一种高瓦斯矿山法隧道综合监测系统，其特征在于，包括人员定位模块(6)，该人员定位模块(6)包括RFID读卡器(7)，施工人员均配有RFID标签，所述RFID读卡器(7)用于实时读取施工人员的位置信息并传输至所述监控中心(1)。

3.根据权利要求2所述的一种高瓦斯矿山法隧道综合监测系统，其特征在于，所述监控中心(1)包括控制主机(101)和数据接口(102)，所述数据接口(102)为输入模块(2)、LED显示器(3)、瓦斯监控模块(4)和报警模块(8)的提供信息输入和输出的接口。

4.根据权利要求3所述的一种高瓦斯矿山法隧道综合监测系统，其特征在于，所述监控中心(1)包括UPS电源(103)和电源避雷器(104)。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的一种高瓦斯矿山法隧道综合监测系统，其特征在于，包括馈电断路器(9)，该馈电断路器(9)与所述监控中心(1)连接。

6.根据权利要求5所述的一种高瓦斯矿山法隧道综合监测系统，其特征在于，所述馈电断路器(9)包括馈电开关(902)，该馈电开关(902)通过电缆与监控中心(1)的控制主机(101)连接。

7.根据权利要求6所述的一种高瓦斯矿山法隧道综合监测系统，其特征在于，所述馈电断路器(9)包括瓦斯断电仪(903)和瓦斯传感器(905)，所述瓦斯断电仪(903)和瓦斯传感器(905)共同作用构成瓦电闭锁。

8.根据权利要求7所述的一种高瓦斯矿山法隧道综合监测系统，其特征在于，所述馈电断路器(9)包括电源(901)和工作面施工用电设备(904)。

9.根据权利要求1-4中任一项所述的一种高瓦斯矿山法隧道综合监测系统，其特征在于，所述瓦斯监控模块(4)包括气体监测传感器(5)。

10.根据权利要求9所述的一种高瓦斯矿山法隧道综合监测系统，其特征在于，所述气体监测传感器(5)包括甲烷传感器(501)、硫化氢传感器(502)、风速传感器(503)、一氧化碳传感器(504)、二氧化碳传感器(505)和温度传感器(506)。

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