[發明專利]一種井下采空區的氣體濃度測量方法與系統

在審

• 申請號: 201810175540.1
• 申請日: 2018-03-02
• 公開（公告）號: CN110221022A
• 公開（公告）日: 2019-09-10
• 發明（設計）人: 趙彤宇;楊相玉;路培超;任吉凱;左留啟;陳勝南
• 申請（專利權）人: 光力科技股份有限公司
• 主分類號: G01N33/00
• 分類號: G01N33/00;H04W4/38
• 代理公司: 鄭州睿信知識產權代理有限公司 41119
• 代理人: 崔旭東

本發明涉及一種井下采空區的氣體濃度測量方法與系統，通過在井下巷道里布置網絡集中控制器，在采空區布置無線氣體濃度傳感器，采空區發生塌陷后，采空區內某處發生火災或氣體濃度超限預警，網絡集中控制器收集的各無線氣體濃度傳感器上傳的氣體濃度測量信息和定位信息，從而實現氣體濃度分布場的繪制，較精確定位到火災事故或氣體濃度超限預警的發生位置，通知工作人員及時有針對性地采取措施，實現高效的“靶向”處置，有效保護井下工作人員的生命安全，及其他財產安全，為礦井進行合理的工作面回采速度設計、巷道布置設計、瓦斯抽采設計、火災預警及應急救援等工作提供直觀的數據依據，可大幅度提高礦井的信息化水平，實現礦井的精細化管理。

技術領域

本發明屬于透地通信技術領域，具體涉及一種井下采空區的氣體濃度測量方法與系統。

背景技術

礦井、地鐵和隧道等地下作業場合，環境危險復雜，時常發生安全事故，如透水、巖爆、塌方和井下瓦斯爆炸、火災等。傳統通信方式可以應對日常指揮調度、人員定位、礦井上下通信等需求，但事故會破壞現有的通信信道，造成有線通信線路斷路、通信中斷的問題，導致地面人員無法及時了解地下被困人員的具體情況，影響災后救援，因此，傳統的礦井通信系統不能滿足應急情況下的通信要求。

以大地介質為信道的透地通信，信道特性相對穩定，不易受事故的影響，可作為一種保持地面和地下聯絡的有效通信方式，實現災害發生時的緊急通信，保持地面與地下災后實時聯系。利用低頻電磁波信號能穿透大型障礙物的原理進行通信，該通信方式能夠實現透地通信，提供較穩定的通信信道。

現有技術中，公告號為CN206061162U的中國專利提供了一種“無線電波自組網透地通信系統”，如圖1所示，通過設置的地面通信系統和井下通信單元進行井上井下通信，但該井下通信單元設置的位置是在井下巷道里，能夠解決的是巷道里發生事故的緊急聯絡問題，不能夠檢測井下采空區的位置情況，一旦采空區發生事故，將危及到巷道內的工作人員的生命安全，并伴有一定程度的經濟損失，因此，現有技術無法解決井下采空區發生事故時的定位通信問題。

又如，公告號為CN204597974U的中國專利提供的“一種甚低頻透地通信系統”，如圖2所示，也是在井下巷道里布置井下設備，用于與地面設備進行透地通信，防止井下巷道里發生的事故，沒有考慮到采煤采空區內發生塌陷甚至著火時的位置定位和通信問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種井下采空區的氣體濃度測量方法與系統，用于解決現有技術沒有考慮到在井下采空區內進行氣體濃度測量和定位通信用于防止發生火災事故或其他氣體濃度超限報警的問題。

為解決上述技術問題，本發明提出一種井下采空區的氣體濃度測量方法，包括以下方法方案：

方法方案一，包括如下步驟：

1)在井下巷道里布置網絡集中控制器，在井下采空區塌陷前，在井下采空區內布置三個以上的無線氣體濃度傳感器，并且其中三個無線氣體濃度傳感器的坐標已知；或者在井下采空區塌陷后，通過打孔在塌陷的井下采空區內布置三個以上的無線氣體濃度傳感器，并且其中三個無線氣體濃度傳感器的坐標已知；

2)所述無線氣體濃度傳感器之間在通信范圍內通過自組網形成透地通信系統，將各個無線氣體濃度傳感器的定位信息和氣體濃度測量信息發送給網絡集中控制器。

方法方案二，在方法方案一的基礎上，網絡集中控制器接收所述定位信息和氣體濃度測量信息后，還包括將所述定位信息和溫度測量信息進行展示并上傳至地面的礦井安全監控預警系統的步驟。

方法方案三，在方法方案一的基礎上，根據已知坐標的三個無線氣體濃度傳感器的位置信息，采用比較接收信號強度定位算法計算剩余無線氣體濃度傳感器的位置信息，得到所述剩余無線氣體濃度傳感器的定位信息，定位精度5米。