CN212296466U - 无人值守远程监控制氮灭火系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种无人值守远程监控制氮灭火系统，其特征在于包括位于作业现场的空气压缩机、制氮机，所述空气压缩机的出口端通过气体管路连接到所述制氮机的入口端，用于将压缩空气输入到所述制氮机，所述制氮机包括在气体管路上沿着气体流向依次设置的冷却器、第一过滤器、系统阀、加热器、膜管、截止阀，所述系统阀用于控制所述压缩空气的输入，所述冷却器用于将所述压缩空气冷却后输入到第一过滤器，第一过滤器输出的气体经由所述加热器以及第二过滤器被输入到所述膜管，所述加热器用于维持第一过滤器输出的气体的温度，所述膜管用于输出氮气，从所述膜管输出的氮气经由所述截止阀再输出到作业现场，其中，所述截止阀用于调节氮气流量。

Description

无人值守远程监控制氮灭火系统

技术领域

本实用新型属于矿用安全监控技术领域，具体地，涉及用于预防和控制井下火灾的无人值守远程监控制氮灭火系统。

背景技术

目前，很多煤矿系统配备有制氮机用于煤矿井下灭火，作为重要安全保障。然而，目前的制氮生产需要在近端进行繁琐的操作，而且又是在煤矿井下复杂的环境中进行，增加了工作人员的负担，也具有安全隐患。同时，由于制氮系统的自动化程度不高，在出现火灾时，制氮系统不能及时响应，导致不能及时控制、解决火情，不能发挥出氮气灭火技术应有的效果，对煤矿安全生产也难以保证。

实用新型内容

针对现有技术的上述问题，本实用新型提供了一种无人值守远程监控制氮灭火系统，其既可作为现有煤矿安全监控系统的子系统接入，也可作为针对危险区域的安全监控系统单独使用。该系统可以直接在中心站下发指令，一键启动制氮控制系统，简化了繁琐的操作。同时，对于制氮监控系统中各个传感器与摄像头回传到中心站的数据和画面，可以监控制氮生产是否顺利进行，也可以监控环境中是否存在火灾隐患，并兼具报警功能。

根据本实用新型的实施例，提供了一种无人值守远程监控制氮灭火系统，其特征在于包括位于作业现场的空气压缩机、制氮机，所述空气压缩机的出口端通过气体管路连接到所述制氮机的入口端，用于将压缩空气输入到所述制氮机，所述制氮机包括在气体管路上沿着气体流向依次设置的冷却器、第一过滤器、系统阀、加热器、膜管、截止阀，所述系统阀用于控制所述压缩空气的输入，所述冷却器用于将所述压缩空气冷却后输入到第一过滤器，第一过滤器输出的气体经由所述加热器以及第二过滤器被输入到所述膜管，所述加热器用于维持第一过滤器输出的气体的温度，所述膜管用于输出氮气，从所述膜管输出的氮气经由所述截止阀再输出到作业现场，其中，所述截止阀用于调节氮气流量。

根据本实用新型的实施例，所述制氮机还包括位于所述加热器和所述膜管之间的第二过滤器。

根据本实用新型的实施例，所述制氮机还包括位于所述截止阀之后的备压阀。

根据本实用新型的实施例，所述制氮机还包括位于所述备压阀之后的切换阀。

根据本实用新型的实施例，第一过滤器具有排污口和排空口，所述排污口连接到排污阀，用于排出压缩空气中的杂质，所述排空口连接到排空阀，用于在系统停止时排出空气以降低压力。

根据本实用新型的实施例，所述制氮机还包括位于入口端的空气压力传感器，用于检测压缩空气的压力。

根据本实用新型的实施例，所述制氮机还包括位于所述膜管出口的氮气压力传感器。

根据本实用新型的实施例，所述无人值守远程监控制氮灭火系统还包括位于作业现场的氧气传感器。

根据本实用新型的实施例，所述无人值守远程监控制氮灭火系统还包括位于作业现场的摄像头。

根据本实用新型的实施例，所述制氮机通过网络连接到位于远程的中心站。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果包括：

通过制氮控制系统上传到中心站的数据，由中心站将数据进行逻辑运算，再下发指令到制氮控制系统，制氮控制系统依据中心站下发的指令采取相应的动作，并将动作后的制氮机与空气压缩机运行数据上传到中心站，又通过摄像头实时监控画面可以远程监控环境的变化，摒弃了传统的制氮生产需要在近端繁杂的操作，需要人员实时监控火情的出现与制氮生产的情形。通过采用自动控制技术、通信技术、计算机技术、软件技术、信息技术相结合，实现了将制氮生产与远程监控作为一个整体进行监测控制，解决了制氮控制自动化不足，启动不及时，监管力不足与报警不及时等问题。

附图说明

图1为根据本实用新型的实施例的无人值守远程监控制氮灭火系统的组成原理图；

图2和3为根据本实用新型的实施例的无人值守远程监控制氮灭火系统的制氮控制系统(制氮机)的结构示意图。

具体实施方式

本领域的技术人员能够理解，尽管以下的说明涉及到有关本实用新型的实施例的很多技术细节，但这仅为用来说明本实用新型的原理的示例、而不意味着任何限制。本实用新型能够适用于不同于以下例举的技术细节之外的场合，只要它们不背离本实用新型的原理和精神即可。

另外，为了避免使本说明书的描述限于冗繁，在本说明书中的描述中，可能对可在现有技术资料中获得的部分技术细节进行了省略、简化、变通等处理，这对于本领域的技术人员来说是可以理解的，并且这不会影响本说明书的公开充分性。

首先简述本实用新型的原理。

根据本实用新型的实施例的无人值守远程监控制氮灭火系统主要由中心站、空气压缩机、制氮控制系统、摄像头等设备组成。该系统通过摄像头对某一区域进行实时监控，并将监控画面实时上传到中心站，中心站可以判断煤矿井下是否有火情发生，如有火情发生，中心站会自动下发命令，启动制氮控制系统生产氮气并报警，中心站也可手动发送命令启动制氮控制系统生产氮气。同时，中心站也可以通过制氮控制系统中的各个传感器上传的数据判断制氮机与空气压缩机运行状态，对不正常状态进行报警。该系统将制氮生产与远程监控作为一个整体进行控制，从而实现预防和扑灭煤矿井下的火灾。

具体地，在系统的前端，制氮控制系统中接入各类传感器与摄像头，构成了制氮生产监控与环境监控；在中心站采用多项逻辑表达式算法，通过工业以太网，将制氮控制系统中各个传感器回传到中心站的数据进行逻辑组合，实时判断制氮机工作情况。当传感器回传的数据达成多项表达式逻辑所述的状态时，说明制氮机生产处于正常工作状态，相反传感器回传的数据达不到多项表达式逻辑所述的状态时，说明制氮机生产处于异常状态，此时制氮控制系统报警，并将报警信息上传到中心站。当环境中存在火灾危险时，该系统可以通过摄像头与传感器回传到中心站的数据进行判断是否自行启动制氮机，来阻止火情的蔓延，并且中心站下发报警信息到制氮控制系统，制氮控制系统发出报警声，警示附近人员进行及时的避难。

在结构上，制氮控制系统接入了两台空气压缩机，可以由中心站下发命令到制氮控制系统，制氮控制系统可以两台空气压缩机的启动、停止与自动加载，也可以由制氮控制系统自行判断空气压缩机是否启动、停止或自动加载，并将空气压缩机运行回传到制氮控制系统的数据，通过工业以太网上传到中心站，实时监控空气压缩机运行状态。

图1为根据本实用新型的实施例的无人值守远程监控制氮灭火系统的组成原理图。

如图1所示，根据本实用新型的实施例的无人值守远程监控制氮灭火系统主要包括中心站、空气压缩机、制氮控制系统、摄像头等设备。其中，中心站位于远程控制室，空气压缩机、制氮控制系统、摄像头等设备位于需要监控的作业现场。

中心站可以是远程控制平台，通过工业以太网或其它任意适用网络，向制氮控制系统下发启动指令，制氮控制系统依据各个传感器回传的数据控制制氮机与空气压缩机启动顺序，并将制氮生产运行状态，实时上传到中心站，也可以在中心站直接下发停止命令到制氮控制系统，制氮控制系统将依据特定的顺序，停止制氮机与空气压缩机。

两台空气压缩机的启停顺序为通过中心站启动控制系统，控制系统启动后通过传感器异常标志位检测所有传感器是否异常，如无异常，通过RS485接口与空气压缩机进行通讯，通讯成功后进入远程空气压缩机启动流程。先启动1号空气压缩机，正常启动后延时30秒启动2号空气压缩机，2号空气压缩机启动成功后，两台空气压缩机同时将压缩空气注入制氮机。

通过中心站关闭正在运行的控制系统，先通过控制系统关闭2号空气压缩机，2号空气压缩机正常关闭后延时30秒关闭1号空气压缩机，关闭成功后通过将系统启动标志位复位，关闭控制系统，并上传给中心站。设计两台空气压缩机的原因是依据空气压缩机的排气量来定的，两台的排气量才能保证进入制氮机时，达到所需的压力值，同时设计两台空气压缩机才能达到额定功率。

图2和3为根据本实用新型的实施例的无人值守远程监控制氮灭火系统的制氮控制系统的结构示意图。

如图2所示，制氮控制系统(制氮机)主要包括冷却器、空气压力传感器、空气温度传感器、氮气压力传感器、氮气温度传感器、氮气流量传感器、氧气浓度传感器、声光报警传感器、电加热器，排空阀、系统阀、排污阀。

图3示出了上述阀门的安装位置。具体地，排污阀与过滤器的排污口相连接，控制过滤器中空气的污染物排出；排空阀连接在过滤器(排空口)与系统阀的管道之中，用于在停止系统时排出空气降低压力；系统阀连接在过滤器与电加热器之间，当压力值达到范围内时将开启，使压缩空气进入电加热器中；截止阀连接在膜管输出之后起流量调节作用，作用是与截止阀共同控制氮气流量并防止回流，截止阀和备压阀为手控阀；切换阀在备压阀之后起保护作用。

制氮控制系统的总体工作流程如下所述。制氮机入口处的压缩空气经冷却器后进入管道，经管道入口处的压力传感器检测压力值，当压力值在0.4至1.2mps的范围时，开启系统阀，压缩空气进入三连过滤器组件后经电加热器和过滤器(进行二次过滤，以保护膜管不被污染)进入膜管输出氮气，并经截止阀调整到1200m³/h左右，膜管出口处的氮气压力传感器检测氮气压力值大于0.7MPs时开启电加热器，管道温度传感器检测温度>50℃时，电加热器关闭，管道温度传感器检测<40℃时，电加热器开启，氧气传感器检测氧气浓度≦3％时，氮气通过切换阀注入输出管道，系统每15分钟排污阀打开进行一次自动排污，并将结果上传给中心站。

中心站同时也实时显示接在制氮控制系统中的摄像头的画面，对于煤矿井下出现的火情，中心站会自动下发启动制氮生产指令到制氮控制系统，制氮控制系统将依据特定的顺序启动制氮机与两台空气压缩机生产出氮气，达到扑灭煤矿井下火灾的目的。其中，两台空气压缩机有特定的逻辑启停顺序，两台空气压缩机协同工作，以便快速得到高纯度的压缩空气以及达到额定的压力值，使阀门打开，将高纯度的空气输送到制氮机中，分离出氮气。

制氮控制系统中的接口主要包括：数字量输入接口、模拟量输入接口、模拟量输出接口、数字量输出接口，18V本安电源输出接口，RS485通讯接口，其中数字量输入接口接4个按钮，模拟量输入接口用于接入各类传感器，模拟量输出接口为预留接口，数字量输入接口用于接入电磁阀，RS485接口用于与空气压缩机的通讯。制氮控制系统还包括了制氮机。

下面简述远程控制制氮的实现方式。

首先，由中心站下发开/停指令，系统判断制氮控制系统是处于运行还是停止状态，处于停止状态，就会启动制氮控制系统，处于运行状态系统就会停止制氮控制系统，并将制氮控制系统执行指令后的状态上传到中心站。

在无人值守的情况下，例如，首先现场影像通过摄像头上传到制氮控制系统，制氮控制系统再将实时监控影像上传到中心站，当中心站判断出火情出现时，将下发火情出现指令到制氮控制系统，制氮控制系统将发出危险警告并启动制氮灭火程序。

最后，本领域的技术人员能够理解，对本实用新型的上述实施例能够做出各种修改、变型、以及替换，其均落入如所附权利要求限定的本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种无人值守远程监控制氮灭火系统，其特征在于包括位于作业现场的空气压缩机、制氮机，

所述空气压缩机的出口端通过气体管路连接到所述制氮机的入口端，用于将压缩空气输入到所述制氮机，

所述制氮机包括在气体管路上沿着气体流向依次设置的冷却器、第一过滤器、系统阀、加热器、膜管、截止阀，

所述系统阀用于控制所述压缩空气的输入，所述冷却器用于将所述压缩空气冷却后输入到第一过滤器，第一过滤器输出的气体经由所述加热器以及第二过滤器被输入到所述膜管，

所述加热器用于维持第一过滤器输出的气体的温度，

所述膜管用于输出氮气，从所述膜管输出的氮气经由所述截止阀再输出到作业现场，其中，所述截止阀用于调节氮气流量。

2.根据权利要求1所述的无人值守远程监控制氮灭火系统，其特征在于，所述制氮机还包括位于所述加热器和所述膜管之间的第二过滤器。

3.根据权利要求1所述的无人值守远程监控制氮灭火系统，其特征在于，所述制氮机还包括位于所述截止阀之后的备压阀。

4.根据权利要求3所述的无人值守远程监控制氮灭火系统，其特征在于，所述制氮机还包括位于所述备压阀之后的切换阀。

5.根据权利要求1所述的无人值守远程监控制氮灭火系统，其特征在于，第一过滤器具有排污口和排空口，

所述排污口连接到排污阀，用于排出压缩空气中的杂质，

所述排空口连接到排空阀，用于在系统停止时排出空气以降低压力。

6.根据权利要求1所述的无人值守远程监控制氮灭火系统，其特征在于，所述制氮机还包括位于入口端的空气压力传感器，用于检测压缩空气的压力。

7.根据权利要求1所述的无人值守远程监控制氮灭火系统，其特征在于，所述制氮机还包括位于所述膜管出口的氮气压力传感器。

8.根据权利要求1所述的无人值守远程监控制氮灭火系统，其特征在于还包括位于作业现场的氧气传感器。

9.根据权利要求1所述的无人值守远程监控制氮灭火系统，其特征在于还包括位于作业现场的摄像头。

10.根据权利要求1至9中的任一个所述的无人值守远程监控制氮灭火系统，其特征在于，所述制氮机通过网络连接到位于远程的中心站。

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