[發明專利]基于分布式光纖測溫的帶式輸送機火災預警方法

有效

• 申請號: 201010585729.1
• 申請日: 2010-12-10
• 公開（公告）號: CN102080569A
• 公開（公告）日: 2011-06-01
• 發明（設計）人: 郭清華;李勇;李軍;于慶;莫志剛;馮瀟;張書林;王建橋;黃強;樊榮
• 申請（專利權）人: 煤炭科學研究總院重慶研究院
• 主分類號: E21F17/00
• 分類號: E21F17/00;E21F17/18;E21F5/00;E21F13/00;G06N3/02
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 趙榮之

技術領域

本發明涉及煤礦安全領域，特別涉及一種用于礦用帶式輸送機的火災預警方法。

背景技術

礦用帶式輸送機由于長時間的使用，容易誘發火災，其火災誘因主要有以下幾方面：①滾筒打滑：正常運行情況下，膠帶相對滾筒表面的滑差率一般不超過2％，如果出現膠帶打滑，則膠帶與滾筒之間存在著較大的相對滑動，并導致摩擦溫升，如不能及時發現，一旦溫度升至膠帶點燃溫度將會導致火災.常見的主動滾筒打滑的原因有：滿倉后機頭堆煤、滾筒上的防滑膠磨損嚴重、緊急停車后的滿載起動等；而從動滾筒打滑的主要原因則是滾筒軸承嚴重損壞或卡死。②托輥故障：膠帶輸送機著火事故中，由于托輥卡死導致托輥溫升過高而引燃膠帶是近年來礦用膠帶機火災的主要起因之一。由于井下的環境條件較差，托輥軸承內很容易進入粉塵，壽命較短，軸承損壞卡死后，膠帶將在托輥表面持續摩擦，使托輥積累大量的熱量。托輥溫度升至很高，從而烤燃膠帶，并進一步點燃煤粉，迅速擴大火勢。調查中還發現.主要是下托輥不轉容易引起膠帶著火，因為下托輥，特別是靠近機尾處的下托輥，托架離地面很近，極易被皎帶上撒落的煤粉包圍，出現堆煤，致使托輥的散熱條件變差，使卡死的托輥溫升過高。③煤粉自燃：在膠帶輸送機沿線地面存在著大量的煤堆，由于與空氣接觸而氧化生熱，在散熱條件不暢的情況下，氧化生成的熱量大于向四周散發的熱量，致使煤的溫度逐漸升高導致“陰燃”，一旦達到煤的燃點時就會自燃形成火勢。④外部火源：除了上述由膠帶機本身引起的火災之外，引起膠帶機火災的另一個原因是外界意外火源，如人為的明火、電線短路、井下變電所著火、不合理現場焊接、大矸石落到膠帶下面摩擦起火等。

國內目前膠帶輸送機綜合保護系統種類比較多，規模比較大的生產廠家主要有天津華寧電子、天津貝克、重慶煤科院、常州聯力自動化、天地科技常州自動化研究院等。國內應用于膠帶輸送機火災監測比較普遍的技術有：溫度(含記憶合金溫度傳感器)、煙霧、一氧化碳濃度、火焰探測器以及熱敏電纜技術。其中主要還是以煙霧、一氧化碳檢測和溫度為主，實現對膠帶輸送機頭、機尾等關鍵部位進行火情探測。但是目前的煙霧和一氧化碳檢測技術存在著很大局限性，在現場實際使用時誤報警率非常高，使用效果不好；溫度檢測技術有多種，從傳統的Pt電阻到記憶合金和非接觸紅外測溫等技術，均不能實現整個運輸巷的分布式、連續監測。

發明內容

有鑒于此，為了解決上述問題，本發明公開了一種基于分布式光纖測溫的帶式輸送機火災預警方法，能夠對整個運輸巷的進行分布式、連續監測。

本發明的目的是這樣實現的：基于分布式光纖測溫的帶式輸送機火災預警方法，將測溫光纖分布式設置在帶式輸送機上，其中，在帶式輸送機關鍵測溫部位，測溫光纖通過測溫光纖導熱夾具安裝，所述基于分布式光纖測溫的帶式輸送機火災預警方法包括如下步驟：

1)將測溫光纖劃分為測溫點、通道、區域，利用絕對溫度預警法、區域相對溫度差預警法、區域正態分布預警法、測量點溫升斜率預警法以及測量點溫升變化趨勢預警法對測溫光纖測得的溫度數據進行處理，獲得通道門限預警特征值、區域門限預警特征值、區域相對溫度預警特征值、區域溫度正態分布統計特征值、測量點門限預警特征值、測量點溫升斜率預警特征值和測量點溫升累計趨勢預警特征值；

2)將通道門限預警特征值、區域門限預警特征值、區域相對溫度預警特征值、區域溫度正態分布統計特征值、測量點門限預警特征值、測量點溫升斜率預警特征值和測量點溫升累計趨勢預警特征值輸入BP神經網絡模型；

3)BP神經網絡模型輸出報警系數、預警系數和安全系數。

進一步，所述BP神經網絡；

進一步，所述BP神經網絡隱含層數目為5，訓練步數上限為10000，權值系數取[-1，1]之間的隨機數，學習速率η＝0.5，慣性校正系數α＝0.2，權值收斂因子ξ＝0.001以及誤差收斂因子β＝0.05；

進一步，所述絕對溫度預警法具體包括如下步驟：將分布式光纖測溫系統所測量的溫度與預先設定的門限信號進行比較，一旦信號幅值超過門限時，輸出預警特征值為1，否則輸出預警特征值為所測溫度與門限的比值；

進一步，所述區域相對溫度差預警法具體包括如下步驟：對劃分的區域，將該區域內的溫度分布曲線進行局部極大值點檢索；將檢索出來的相鄰極值點進行比較，如果相鄰的極點溫度差異超過門限，則輸出預警特征值為1，否則輸出預警特征值為極點溫度差異值與門限的比值；