CN104236605A - 用于降低事故发生率中的煤矿光纤光栅系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于煤矿事故防范领域，披露一种用于降低事故发生率的煤矿光纤光栅系统。包括多个光纤光栅传感器，光纤解调仪，光纤接续盒，喷淋降温系统，控制中心，以及消防联动控制主机，等。10个传感器结为一个小股，将9个结为一个大股，将6个所述光纤光栅传感器大股结为一个传输井传回控制中心和消防联动控制主机；所述光纤光栅传感器的光纤光栅受到应变控制处理，消防联动控制主机根据井下测点温度从20℃到300℃以上分六级处理相应情况，采取相应措施。

Description

用于降低事故发生率中的煤矿光纤光栅系统

技术领域]

    本发明涉及煤矿事故防范，具体是一种用于降低事故发生率的煤矿光纤光栅系统。

背景技术]

外界温度或应变力的改变会引起光纤光栅bragg波长移位。现行技术已经可以使用合理的封装方式将裸光栅和外界保护层隔离，使外界应变不能传递到纤芯上，从而使得引起波长移位的条件只有温度。由于光纤光栅温度探测器核心部件为二氧化硅材质，二氧化硅本质安全，所以光纤光栅温度探测器本身不会对煤矿造成危险。现行的煤矿火灾事故中，大多是因为瓦斯、粉尘浓度达到一定浓度，而温度也达到临界值而发生爆炸。这两个条件缺一不可，所以如果利用光纤光栅技术降低因温度而导致的煤矿事故发生率，监测到温度的异常，并启动人工干预或自动灭火系统，将把火灾事故控制在萌芽状态。

 

 [发明内容]

本发明的目的，在于提供一种用于降低事故发生率的煤矿光纤光栅系统。

本发明的技术方案如下：

一种用于降低事故发生率的煤矿光纤光栅系统，包括多个光纤光栅传感器，光纤解调仪，光纤接续盒，连接光缆，干冰灭火器，在压把处布设的微型密闭水箱，在水箱处布设的导管，喷淋降温系统，信号处理电路，光电转换电路, 计算机，控制中心，以及消防联动控制主机，布设方法如下：

在存在风险的井下坑道区域，每隔2.95米的部署间隔布设所述光纤光栅传感器，在存在风险的非坑道区域实施点，布设两个完全相同的所述光纤光栅传感器，每个所述光纤光栅传感器与布设点进行一一对应编号布设，10个所述光纤光栅传感器结为一个光纤光栅传感器小股，将9个所述小股结为一个光纤光栅传感器大股，将6个所述光纤光栅传感器大股结为一个传输井传回控制中心和消防联动控制主机；所述光纤光栅传感器的光纤光栅受到应变控制处理，即光纤光栅部位受重力作用呈现自然弯曲状，然后在光纤光栅部位两端加装光敏胶水，随后照射大剂量紫外线；

 光纤光栅传感器之间用连接光缆连接，所述光纤光栅传感器大股之间用光纤接续盒连接，并且都连接到布置在控制中心的光纤解调仪；

所述光纤解调仪设置光电转换电路，所述计算机中设置信号处理电路；

所述计算机设置于控制中心，并连接到消防联动控制主机；

所述煤矿光纤光栅系统工作模式如下：

计算机分析所述光纤光缆传感器传回的数据得出井下测温点的温度，当井下测温点的温度小于20℃时，认为一切处于可控状态，消防联动控制主机不做反应；当温度在20℃到45℃之间时，即使没有紧急情况，但是划定观察区域，让井下人员重点观察，同时在工作人员巡视工作中加入对于此区域的观测；当10分钟内温度上升超过10℃时，系统要立即启动预案，井下相关人员要立即查明原因，同时启动降温设施；在温度达到45℃到90℃之间时，在不疏散人员的情况下，启动降温系统，此时除原有喷淋降温系统之外，还向所述导管内注入水，产生巨大的水压，压动放置在导管口的干冰灭火器的手柄，使得干冰喷出，产生降温效果；当温度在90℃到300℃之间时，立即疏散临近人员，同时启动一切降温设备，包括注入部分水；在温度测出大于300℃时，立即疏散全体井下人员，向井下注入泥浆，实施一切降温措施。

本发明的煤矿光纤光栅系统的光纤光栅传感器的制作方法如下：

（1）将裸光纤光栅穿进0.9mm的光纤松套管；将穿进光纤松套管的光纤光栅悬空在10cm长的铝管中；

（2）利用熔接机将光纤与光纤接头溶接好；

（3）将溶接好的传感器套上黄色护套后，用703b胶在松套管均匀涂覆，最后用热缩管将其热缩固定。

 

本发明的用于降低事故发生率的煤矿光纤光栅系统能在事故中保持安全的同时实时监测温度，使火灾事故处于控制之中，能成功的应用于降低煤矿事故的发生率。

 

 [附图说明]

图1为本发明的煤矿光纤光栅系统的布置图。

图2为本发明光纤光缆传感器的结构图。

图3为本发明煤矿光纤光栅系统的监测电路的方框图。

图4为本发明煤矿光纤光栅系统的信号处理电路的方框图

 [具体实施方式]

参见图1，本发明用于降低事故发生率的煤矿光纤光栅系统由多个光纤光栅传感器7布置于煤矿的巷道中，在存在风险的井下坑道区域，每隔2.95米的部署间隔布设所述光纤光栅传感器7，在存在风险的非坑道区域实施点，布设两个完全相同的所述光纤光栅传感器7，每个所述光纤光栅传感器与布设点进行一一对应编号布设，10个所述光纤光栅传感器结为一个光纤光栅传感器小股，将9个所述小股结为一个光纤光栅传感器大股，将6个所述光纤光栅传感器大股结为一个传输井传回控制中心11和消防联动控制主机21。同时在巷道内布置喷淋降温系统6。光纤解调仪，光纤接续盒，连接光缆，干冰灭火器，在压把处布设的微型密闭水箱，在水箱处布设的导管，喷淋降温系统，信号处理电路，光电转换电路, 计算机，控制中心，以及消防联动主机。光纤光栅传感器7之间用连接光缆9连接，所述光纤光栅传感器大股之间用光纤接续盒8连接，并且都连接到布置在控制中心11的光纤解调仪。

图2是本发明光纤光栅传感器的结构图，将裸光纤光栅穿进0.9mm的光纤松套管2，将穿进光纤松套管的光纤光栅悬空在10cm长的铝管1中；利用熔接机将光纤与光纤接头溶接好；将溶接好的传感器套上黄色护套后，用703b胶在松套管2均匀涂覆，最后用热缩管3将其热缩固定。

图3是本发明煤矿光纤光栅系统的监测电路的方框图，图4为本发明煤矿光纤光栅系统的信号处理电路的方框图。光纤光栅传感器传回的光信号经过布置在控制中心的光纤解调仪的解调，并经计算机的分析处理，得出井下测温点的温度，消防联动控制主机21对相应温度采取相应措施。分为当井下测温点的温度小于20℃时，认为一切处于可控状态，为第六级，消防联动控制主机不做反应；当温度在20℃到45℃之间时，为第五级，即使没有紧急情况，但是划定观察区域，让井下人员重点观察，同时在工作人员巡视工作中加入对于此区域的观测；当10分钟内温度上升超过10℃时，为第四级，系统要立即启动预案，井下相关人员要立即查明原因，同时启动降温设施；在温度达到45℃到90℃之间时，为第三级，在不疏散人员的情况下，启动降温系统，此时除原有喷淋降温系统之外，还向所述导管内注入水，产生巨大的水压，压动放置在导管口的干冰灭火器的手柄，使得干冰喷出，产生降温效果；当温度在90℃到300℃之间时，为第二级，立即疏散临近人员，同时启动一切降温设备，包括注入部分水；在温度测出大于300℃时，为第一级，立即疏散全体井下人员，向井下注入泥浆，实施一切降温措施。

本发明并不受上述实施方式的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种煤矿光纤光栅系统，包括多个光纤光栅传感器，光纤解调仪，光纤接续盒，连接光缆，干冰灭火器，在压把处布设的微型密闭水箱，在水箱处布设的导管，喷淋降温系统，信号处理电路，光电转换电路, 计算机，控制中心，以及消防联动主机，其特征是：

在存在风险的井下坑道区域，每隔2.95米的部署间隔布设所述光纤光栅传感器，在存在风险的非坑道区域实施点，布设两个完全相同的所述光纤光栅传感器，每个所述光纤光栅传感器与布设点进行一一对应编号布设，10个所述光纤光栅传感器结为一个光纤光栅传感器小股，将9个所述小股结为一个光纤光栅传感器大股，将6个所述光纤光栅传感器大股结为一个传输井传回控制中心和消防联动控制主机；所述光纤光栅传感器的光纤光栅受到应变控制处理，即光纤光栅部位受重力作用呈现自然弯曲状，然后在光纤光栅部位两端加装光敏胶水，随后照射大剂量紫外线；

 光纤光栅传感器之间用连接光缆连接，所述光纤光栅传感器大股之间用光纤接续盒连接，并且都连接到布置在控制中心的光纤解调仪；

所述光纤解调仪设置光电转换电路，所述计算机中设置信号处理电路；

所述计算机设置于控制中心，并连接消防联动控制主机；

所述煤矿光纤光栅系统工作模式如下：

计算机分析所述光纤光缆传感器传回的数据得出井下的温度，当井下测温点的温度小于20℃时，认为一切处于可控状态，消防联动控制主机不做反应；当温度在20℃到45℃之间时，即使没有紧急情况，但是划定观察区域，让井下人员重点观察，同时在工作人员巡视工作中加入对于此区域的观测；当10分钟内温度上升超过10℃时，消防联动控制主机立即启动预案，井下相关人员要立即查明原因，同时启动降温设施；在温度达到45℃到90℃之间时，在不疏散人员的情况下，启动降温系统，此时除原有喷淋降温系统之外，还向所述导管内注入水，产生巨大的水压，压动放置在导管口的干冰灭火器的手柄，使得干冰喷出，产生降温效果；当温度在90℃到300℃之间时，立即疏散临近人员，同时启动一切降温设备，包括注入部分水；在温度测出大于300℃时，立即疏散全体井下人员，向井下注入泥浆，实施一切降温措施。

2.一种用于如权利要求1所述的煤矿光纤光栅系统的光纤光栅传感器，其特征是：制作方法如下：

（1）将裸光纤光栅穿进0.9mm的光纤松套管；将穿进光纤松套管的光纤光栅悬空在10cm长的铝管中；

（2）利用熔接机将光纤与光纤接头溶接好；

（3）将溶接好的传感器套上黄色护套后，用703b胶在松套管均匀涂覆，最后用热缩管将其热缩固定。