[發(fā)明專利]基于光纖光柵傳感技術(shù)的巷道瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310511048.4
• 申請(qǐng)日: 2013-10-25
• 公開（公告）號(hào): CN103528951A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 方新秋;劉曉寧;梁敏富;王剛;劉宗柱
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國礦業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N21/00
• 分類號(hào): G01N21/00
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32249
• 代理人: 楊曉玲

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種巷道瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)，具體是一種基于光纖光柵傳感技術(shù)的巷道瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)。

背景技術(shù)

近年來，煤礦瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)的發(fā)展很快，已經(jīng)成為計(jì)算機(jī)、通訊、傳感技術(shù)等重點(diǎn)關(guān)注的煤礦安全領(lǐng)域，為煤礦的安全生產(chǎn)消除了很多事故隱患。但是，我國煤礦監(jiān)測技術(shù)尤其是瓦斯監(jiān)測方面仍然沒有形成較為完善的技術(shù)體系，煤礦瓦斯事故頻發(fā)，造成的經(jīng)濟(jì)損失難以估計(jì)。目前在瓦斯巷道中采用的監(jiān)測系統(tǒng)仍主要采用人工監(jiān)測，采用便攜式甲烷檢測報(bào)警儀或光干涉式甲烷測定器等檢測設(shè)備，監(jiān)測效率較低，隨機(jī)性較強(qiáng)，準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性大打折扣。并且，煤礦巷道一方面曲折度不同，另一方面斷面面積不同，導(dǎo)致不同類型的巷道通風(fēng)效果也不盡相同，瓦斯釋放和擴(kuò)散速度也各有差異。因此，如何合理地建立一個(gè)完善、準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)性高的巷道瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)，是巷道施工和礦山建設(shè)的一大難題。

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問題：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明提供一種監(jiān)測效率高、準(zhǔn)確性高、實(shí)時(shí)性好的基于光纖光柵傳感技術(shù)的巷道瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)。

技術(shù)方案：本發(fā)明的目的通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：基于光纖光柵傳感技術(shù)的巷道瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)，包括光柵光纖傳感器組、井下報(bào)警防護(hù)裝置、光纖、礦用光纜、光纖光柵解調(diào)儀和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，將光柵光纖傳感器組安裝于巷道掘進(jìn)工作面及巷道回風(fēng)口，光柵光纖傳感器組通過光纖接入礦用光纜，礦用光纜與地面光纖光柵解調(diào)儀連接，地面光纖光柵解調(diào)儀與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)連接，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)輸出端與井下報(bào)警防護(hù)裝置連接；

所述的光纖光柵傳感器組每條巷道應(yīng)至少設(shè)置兩組，其中一組位于距離掘進(jìn)工作面10m以內(nèi)，用懸吊方式安裝于距巷道頂板0.3m以內(nèi)的中心線位置；另一組位于距離巷道回風(fēng)口20m以內(nèi)，用懸吊方式安裝于距巷道兩幫中部0.3m以內(nèi)。

所述的光纖光柵傳感器組包括光纖光柵CH₄濃度傳感器、光纖光柵CO濃度傳感器、光纖光柵H₂濃度傳感器、光纖光柵SO₂濃度傳感器、光纖光柵O₂濃度傳感器、光纖光柵空氣流量傳感器和光纖光柵溫度傳感器。

所述的井下報(bào)警防護(hù)裝置包括聲光報(bào)警裝置、設(shè)備斷電防爆裝置、局部風(fēng)機(jī)控制裝置和惰性氣體壓縮噴射裝置。

所述的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)位于地面控制室，通過C#/C++等編程語言編寫程序，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)顯示監(jiān)測結(jié)果、圖形或報(bào)表顯示打印、監(jiān)測數(shù)據(jù)保存、通過實(shí)時(shí)狀況或數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析進(jìn)行井下巷道瓦斯?jié)舛阮A(yù)警預(yù)報(bào)的功能。

有益效果，由于采用了上述方案，將光柵光纖傳感器組安裝于巷道掘進(jìn)工作面及巷道口，并且通過光纖接入礦用光纜，將信號(hào)傳輸至地面光纖光柵解調(diào)儀，信號(hào)解調(diào)后通過數(shù)據(jù)線傳輸至計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行分析處理及實(shí)時(shí)監(jiān)測，當(dāng)瓦斯?jié)舛扔谐尬ｋU(xiǎn)時(shí)，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)將信號(hào)返回井下報(bào)警防護(hù)裝置，以提前做出報(bào)警和防護(hù)措施。解決了現(xiàn)有的便攜式甲烷檢測報(bào)警儀或光干涉式甲烷測定器等檢測設(shè)備，監(jiān)測效率較低，隨機(jī)性較強(qiáng)，準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性差的問題。

優(yōu)點(diǎn)：

1、監(jiān)測結(jié)果更加準(zhǔn)確。光纖光柵具有極高的測試精度和靈敏度，可獲取極微小的變化信息。

2、光纖信號(hào)傳輸距離遠(yuǎn)，不受礦井水、瓦斯及電磁輻射的影響，抗干擾能力強(qiáng)。

3、光纖光柵傳感器無源工作，井下不需供電，不存在電信號(hào)和電子器件，保證現(xiàn)場安全。

4、監(jiān)測畫面以圖形、文字、報(bào)表等直接顯示，能及時(shí)監(jiān)測結(jié)果，并可實(shí)現(xiàn)巷道瓦斯?jié)舛鹊念A(yù)警預(yù)報(bào)，利于指導(dǎo)現(xiàn)場安全生產(chǎn)工作。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明的巷道布置俯視圖。

圖3為本發(fā)明的掘進(jìn)工作面布置斷面圖。

圖4為本發(fā)明的回風(fēng)口布置斷面圖。

圖中，I-I為掘進(jìn)工作面巷道斷面；II-II為回風(fēng)口巷道斷面；1為巷道；2為新風(fēng)；3為光纖；4為風(fēng)筒；5為光纖光柵傳感器組；6為井下報(bào)警防護(hù)裝置；7為污風(fēng)；8為掘進(jìn)工作面；9為錨桿；10為錨索；11為皮帶輸送機(jī)；12為運(yùn)料軌道。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例作進(jìn)一步的描述：