專利名稱：煤礦井下采空區全光纖溫度監測系統的制作方法
技術領域：
本實 用新型涉及一種煤礦井下采空區全光纖溫度監測系統。將此系統應用于煤礦井下采空區內，實現對采空區內火災預警，消除火災隱患。
背景技術：
火災監測對保障煤礦安全生產意義重大。煤層自燃火災是礦井主要災害之一，嚴重威脅著煤礦人員安全以及造成重大經濟損失。煤層自燃火災成為制約高產高效礦井安全生產與發展的主要因素之一。煤礦采空區是指在煤礦作業過程中，將地下煤炭或煤矸石等開采完成后留下的空洞或空腔。在采煤機開采的過程中，由于采空區內散落的浮煤比較破碎、松散、且采空區漏風，煤炭氧化后使得熱量易于集聚，所以最容易發生自燃。近年來，隨著煤礦開采深度的增加，礦井機械化程度的大幅度提高，開采速度日益加快的同時，采空區面積不斷增大，也給采空區遺留下大量浮煤，使得采空區自然發火事故頻發，嚴重影響了煤礦的安全生產。根據煤礦井下自燃發火的早期特征，其探測和判別方法有多種。常采用的方法有測溫法、氣體分析法等，也可以通過紅外圖像識別的方法來進行自燃起火的早期識別。目前，在礦井中，對于預防采空區火災發生普遍采用的技術是定期定點抽取工作面的氣體，分析一氧化碳濃度，若一氧化碳濃度超過指定閾值則采取相應措施。但這種方式存在的缺點是不能長時間連續監測；不能監測密閉空間內里的溫度；有效監測范圍小，難以保證工作面全面監測的需要。因此目前采空區的火災仍然時有發生。實際上，溫度是反映火災是否發生最直接的參數。但傳統的電類溫度傳感器需要電源供電、安裝位置受到限制、采空區內環境惡劣，電類傳感器不易布設；且傳輸的信號是電信號，需要的電纜接線較多，存在許多安全隱患，信號傳輸距離難以滿足大范圍長距離監測需要。若采用無線傳感器實現，則存在布設困難，抗干擾能力、可靠性、能耗問題等難以保證等弊端。
發明內容本實用新型目的在于克服傳統煤礦采空區測溫方法的不足，提供一種安裝位置不受限制、無安全隱患存在、信號傳輸距離能滿足大范圍長距離監測需要的煤礦井下采空區全光纖溫度監測系統。本實用新型的目的是這樣實現的一種煤礦井下采空區全光纖溫度監測系統，所述系統包括分布式光纖溫度測量主機、工控機、消防電源、報警裝置、感溫光纜和放線裝置；分布式光纖溫度測量主機、工控機、消防電源和報警裝置組成的測試系統，該測試系統放置于井下泵房或機房內，感溫光纜的一端與測試系統的分布式光纖溫度測量主機的光纜適配器相連，另一端纏繞在放線裝置上，放線裝置固定于采煤機液壓支架上，分布式光纖溫度測量主機和報警裝置的數據串口分別與工控機的數據串口相連，外接電源接在消防電源輸入接口上，消防電源有多個輸出接口，給分布式光纖溫度測量主機、工控機、報警裝置提供電源。[0006]本實用新型煤礦井下采空區全光纖溫度監測系統，所述感溫光纜呈扁帶結構，包括加強件、護套、束管和光纖，所述光纖置于束管中心，護套設置于束管外，加強件設置于護套內。其中分布式光纖溫度測量主機是通過光纖作為傳感器來測量溫度的光學儀器。主機采用光時域反射技術，結合光纖中的拉曼散射效應實現對測溫光纖所處溫度場的分布式測量。分布式光纖測量主機包括激光光源、波分復用器、光電探測器、分析處理單元。本實用新型的有益效果是本實用新型采用煤礦專用測溫光纜，配置分布式光纖溫度測量主機，實現采煤采空區長距離、大范圍的分布式溫度實時、在線監測，并對火災進行提前預警，大大減少采空區煤自燃發火的事故發生。本實用新型測溫和定位精度高、安裝使用方便、受使用環境影響小、運行穩定、安全可靠；可對采空區進行大面積、大范圍的溫度監控。系統通過實時監測溫度數據的變化對礦井火災進行預警。
圖I為本實用新型煤礦井下采空區全光纖溫度監測系統示意圖。圖2為本實用新型的分布式光纖溫度測量主機原理示意圖。圖3為本實用新型的感溫光纜示意圖。圖中附圖標記分布式光纖溫度測量主機I、エ控機2、消防電源3、報警裝置4、感溫光纜5、放線裝置6、采煤機液壓支架7、采空區8、地面監控室9、井下泵房或機房10 ；加強件11、護套12、束管13、光纖14。
具體實施方式
參見圖1，圖I為本實用新型煤礦井下采空區全光纖溫度監測系統示意圖。由圖I可以看出，本實用新型煤礦井下采空區全光纖溫度監測系統，所述系統包括分布式光纖溫度測量主機I、エ控機2、消防電源3、報警裝置4、感溫光纜5和放線裝置6。分布式光纖溫度測量主機I、エ控機2、消防電源3和報警裝置4組成的測試系統，該測試系統放置于井下泵房或機房10內，感溫光纜5的一端與測試系統的分布式光纖溫度測量主機I的光纜適配器相連，另一端纏繞在放線裝置6上，放線裝置6固定于采煤機液壓支架7上，分布式光纖溫度測量主機I和報警裝置4的數據串ロ分別與エ控機2的數據串ロ相連，外接電源接在消防電源3輸入接口上，消防電源3有多個輸出接ロ，給分布式光纖溫度測量主機I、エ控機2、報警裝置4提供電源。所述分布式光纖溫度測量主機I原理示意圖如圖2所示，主機包括激光光源、波分 復用器、光電探測器和分析處理單元，主機能夠分析出沿線整條光纜各點溫度。參見圖3，圖3為本實用新型的感溫光纜示意圖。由圖3可以看出，所述感溫光纜5呈扁帶結構，包括加強件11、護套12、束管13和光纖14，所述光纖14置于束管13中心，護套12設置于束管13タト，加強件11設置于護套12內。分布式光纖溫度傳感器是ー種用于實時測量空間溫度場的光纖傳感系統。該系統采用先進的光時域反射(Optical Time Domain Reflectometer,簡稱0TDR)技術，結合光纖中的拉曼散射效應實現對測溫光纖所處溫度場的分布式測量。與傳統的電溫度傳感器相比，分布式光纖溫度傳感器具有抗電磁干擾、電絕緣、耐腐蝕、本質安全；靈敏度高；重量輕、體積小、可繞曲；測量對象廣泛；成本低、壽命長、可靠性高，能夠快速多點測量并定位，可以廣泛應用于電力電纜、地鐵隧道、煤礦巷道、石油儲罐、大型建筑結構的溫度監控和火災報警。煤礦井下生產環境復雜，分布式光纖測溫系統中，光纖既是傳感介質又是傳輸介質，由于光纖價格低，又可長距離鋪設，因此，在煤礦中需要監測溫度的位置鋪上合適封裝的光纜，可實現煤礦中采煤工作面采空區溫度的長距離監測和對可能發生的火災預警。感溫光纜5既作為感溫傳感器,又作為信號傳輸媒介。將感溫光纜5由分布式光纖溫度測量主機I沿著巷道鋪設至采空區8內，在采煤機液壓支架7前移的同時放線裝置6能自動將纏繞在上面的感溫光纜放出來實現采空區8的光纜自動鋪設。分布式光纖溫度測量主機I能處理多路感溫光纜5上的信號。工控機2具有各種通迅接口，能將系統的信息傳遞至地面監控室9。感溫光纜5將感知到的采空區環境溫度，并將信號傳遞到分布式光纖溫度測量主機1，主機自動分析出光纜上各點的溫度分布情況，當某區域的溫度超過預警值時，系統報警。分析出溫度異常點的位置和溫度。當外接電源斷電時，自動切換至消防電源3工作，由消防電源給測試系統供電。保證在斷電的情況下，系統能持續、正常地工作。通過工控機2的通信接口，由通信線纜連接到地面監控室9，實現溫度實時的在線監測。當被測環境溫度達到設定預警值時，報警裝置4能自動報警，可實現煤礦井下采空區的火災預警。系統能顯示、存儲溫度、位置和時間信息。在斷電的情況下，消防電源3能保證系統工作10小時以上。感溫光纜的布設通過連接到采煤機上液壓支架上的放線裝置來實現，保證光纜隨著采煤機行進，并且避免在采空區進行人工布線，提高施工安全性。采用全光纖感溫系統，施工簡單，只需鋪設一根感溫光纜，即可實現長距離大范圍連續的溫度測量，且測溫和定位精度高、安裝使用方便、光纜沿線測量的溫度數據連續、精度高、不存在盲點。光信號傳感與傳輸，保證安全，適用于煤礦環境。采用全光纖溫度監測系統，解決傳統檢測方法無法實現對采空區溫度測量的難題，達到采空區火災預警的目的。所述感溫光纜呈扁帶結構。在側向受壓時能夠自翻轉，相比普通鎧裝光纜，能承受更大沖擊力，同時能迅速感知光纜周圍溫度。
權利要求1.一種煤礦井下采空區全光纖溫度監測系統，其特征在于所述系統包括分布式光纖溫度測量主機(I)、エ控機(2)、消防電源(3)、報警裝置(4)、感溫光纜(5)和放線裝置(6)，分布式光纖溫度測量主機(I)、エ控機(2)、消防電源(3)和報警裝置(4)組成的測試系統，該測試系統放置于井下泵房或機房(10)內，感溫光纜(5)的一端與測試系統的分布式光纖溫度測量主機(I)的光纜適配器相連，另一端纏繞在放線裝置(6)上，放線裝置(6)固定于采煤機液壓支架(7)上，分布式光纖溫度測量主機(I)和報警裝置(4)的數據串ロ分別與エ控機(2)的數據串ロ相連，外接電源接在消防電源(3)輸入接口上，消防電源(3)有多個輸出接ロ，給分布式光纖溫度測量主機(I)、エ控機(2 )和報警裝置(4 )提供電源。
2.根據權利要求I所述的ー種煤礦井下采空區全光纖溫度監測系統，其特征在于所述感溫光纜(5 )呈扁帶結構，包括加強件(11)、護套(12 )、束管(13 )和光纖(14 )，所述光纖(14)置于束管(13)中心，護套(12)設置于束管(13)タト，加強件(11)設置于護套(12)內。
專利摘要本實用新型涉及一種煤礦井下采空區全光纖溫度監測系統，包括分布式光纖溫度測量主機(1)、工控機(2)、消防電源(3)、報警裝置(4)、感溫光纜(5)和放線裝置(6)，分布式光纖溫度測量主機1、工控機2、消防電源3和報警裝置4組成的測試系統，該測試系統放置于井下泵房或機房(10)內，感溫光纜(5)的一端與測試系統的分布式光纖溫度測量主機(1)的光纜適配器相連，另一端纏繞在放線裝置(6)上，放線裝置(6)固定于采煤機液壓支架(7)上，分布式光纖溫度測量主機(1)和報警裝置(4)的數據串口分別與工控機(2)的數據串口相連，外接電源接在消防電源(3)的輸入接口上。采用本實用新型安裝位置不受限制、無安全隱患存在、信號傳輸距離能滿足大范圍長距離監測需要。
文檔編號E21B47/07GK202417600SQ201120549869
公開日2012年9月5日 申請日期2011年12月26日 優先權日2011年12月26日
發明者劉禮華, 吉俊兵, 張恩隆, 楊銳, 蘇武, 趙霞 申請人:江蘇法爾勝泓昇集團有限公司