[發明專利]基于光纖光柵傳感技術的巷道瓦斯監測系統

無效

• 申請號: 201310511048.4
• 申請日: 2013-10-25
• 公開（公告）號: CN103528951A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發明（設計）人: 方新秋;劉曉寧;梁敏富;王剛;劉宗柱
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: G01N21/00
• 分類號: G01N21/00
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 楊曉玲

技術領域

本發明涉及一種巷道瓦斯監測系統，具體是一種基于光纖光柵傳感技術的巷道瓦斯監測系統。

背景技術

近年來，煤礦瓦斯監測系統的發展很快，已經成為計算機、通訊、傳感技術等重點關注的煤礦安全領域，為煤礦的安全生產消除了很多事故隱患。但是，我國煤礦監測技術尤其是瓦斯監測方面仍然沒有形成較為完善的技術體系，煤礦瓦斯事故頻發，造成的經濟損失難以估計。目前在瓦斯巷道中采用的監測系統仍主要采用人工監測，采用便攜式甲烷檢測報警儀或光干涉式甲烷測定器等檢測設備，監測效率較低，隨機性較強，準確性和實時性大打折扣。并且，煤礦巷道一方面曲折度不同，另一方面斷面面積不同，導致不同類型的巷道通風效果也不盡相同，瓦斯釋放和擴散速度也各有差異。因此，如何合理地建立一個完善、準確、實時性高的巷道瓦斯監測系統，是巷道施工和礦山建設的一大難題。

發明內容

技術問題：為了克服現有技術中的不足，本發明提供一種監測效率高、準確性高、實時性好的基于光纖光柵傳感技術的巷道瓦斯監測系統。

技術方案：本發明的目的通過如下技術方案實現：基于光纖光柵傳感技術的巷道瓦斯監測系統，包括光柵光纖傳感器組、井下報警防護裝置、光纖、礦用光纜、光纖光柵解調儀和計算機系統，將光柵光纖傳感器組安裝于巷道掘進工作面及巷道回風口，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儀連接，地面光纖光柵解調儀與計算機系統連接，計算機系統輸出端與井下報警防護裝置連接；

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

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。

所述的井下報警防護裝置包括聲光報警裝置、設備斷電防爆裝置、局部風機控制裝置和惰性氣體壓縮噴射裝置。

所述的計算機系統位于地面控制室，通過C#/C++等編程語言編寫程序，實現實時顯示監測結果、圖形或報表顯示打印、監測數據保存、通過實時狀況或數理統計分析進行井下巷道瓦斯濃度預警預報的功能。

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工作面及巷道口，并且通過光纖接入礦用光纜，將信號傳輸至地面光纖光柵解調儀，信號解調后通過數據線傳輸至計算機系統進行分析處理及實時監測，當瓦斯濃度有超限危險時，計算機系統將信號返回井下報警防護裝置，以提前做出報警和防護措施。解決了現有的便攜式甲烷檢測報警儀或光干涉式甲烷測定器等檢測設備，監測效率較低，隨機性較強，準確性和實時性差的問題。

優點：

1、監測結果更加準確。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、光纖信號傳輸距離遠，不受礦井水、瓦斯及電磁輻射的影響，抗干擾能力強。

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

4、監測畫面以圖形、文字、報表等直接顯示，能及時監測結果，并可實現巷道瓦斯濃度的預警預報，利于指導現場安全生產工作。

附圖說明

圖1為本發明的系統結構示意圖。

圖2為本發明的巷道布置俯視圖。

圖3為本發明的掘進工作面布置斷面圖。

圖4為本發明的回風口布置斷面圖。

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

具體實施方式

下面結合附圖對本發明的一個實施例作進一步的描述：