一种煤炭地下气化燃空区测绘系统的制作方法

本实用新型涉及地下矿藏测绘技术领域，具体涉及一种煤炭地下气化燃空区测绘系统。

背景技术：

煤炭地下气化技术集建井、采煤及地面气化三大工艺为一体，其直接将处于地下的煤进行有控制的燃烧，从而获得可燃气体。煤炭地下气化技术将传统采煤转变为化学采煤，省去了庞大的煤炭开采、运输、洗选、气化等工艺过程及设备，具有安全性好、投资少、效益高、污染少等优点。

钻井式煤炭地下气化过程发生于原位煤层中，受埋深、地压等环境因素的影响，仅能够在有限的工艺参数基础上通过数值模拟来推测煤层气化完毕后燃空区的发育形状，存在较大的计算误差，而燃空区的高度、宽度和体积均与煤层的气化强度息息相关，直接影响了气化过程的稳定性和连续性，能够检验气化过程中各项控制参数的优劣，进而优化气化过程的工艺参数。因此，采取有效的技术手段完成对燃空区内部形状的测绘，可以推动钻孔式煤炭地下气化技术的发展。

公开号为CN102465692A的中国实用新型专利，其公开了一种在煤炭地下气化过程中实时获得燃空区形状的方法，包括：确定多个煤层平面，在每个煤层平面中确定多个测温点，并确定每个测温点的坐标数据；在煤炭地下气化过程中实时测量各个测温点的温度数据；根据不同煤层平面中的各个测温点的坐标数据和温度数据获得各个煤层平面的温度分布图；根据各个煤层平面的温度分布图获得各个煤层平面的燃空区平面轮廓图；以及根据各个煤层平面的燃空区平面轮廓图获得燃空区的立体图。本实用新型的方法利用预置在煤层内部用来测量煤层温度的热电偶取得数据，并对数据进行再处理，进而实时获得燃空区的形状。虽然该方法不会破坏炉膛内部构造也不影响气化的正常进行，但是利用温度分布图来绘制燃空区平面轮廓图，再根据各个煤层平面的燃空区平面轮廓图获得燃空区的立体图，易造成成像后的准确度较差。

公开号为CN102419158A的中国实用新型专利，其公开了一种获取煤炭地下气化模型试验炉燃空区形状的方法，包括：使煤炭在试验炉内燃烧气化以形成燃空区；向燃空区中注入发泡剂组合物原料；使发泡剂组合物原料在燃空区中发泡、固化为发泡成形物；以及根据发泡成形物的三维形状，获得燃空区的三维形状。这方法需要向燃空区中注入发泡剂组合物原料，用时较长，且不便于操作。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种结构新颖、便于操作、能够准确高效地对燃空区进行测绘的煤炭地下气化燃空区测绘系统，通过这一测绘系统能够完成对燃空区内部形状的测绘，以检验钻井式煤炭地下气化技术的各项工艺参数，为提供煤炭地下气化过程的稳定性和连续性提供理论支持。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种煤炭地下气化燃空区测绘系统，包括：

多个垂直孔，其从地面向下延伸到燃空区的底端；

勘测模块，其从所述垂直孔伸入到燃空区中，用于对燃空区的形状进行测绘；

信息传输与图形处理模块，其与所述勘测模块相连，用于接收测绘信息并制成图像。

作为优选，所述勘测模块包括3D激光扫描仪、双摄像头传感器、工业内窥镜，三者分别通过各自的信号线与所述信息传输与图形处理模块相连。

作为优选，所述勘测模块还包括驱动装置，其用于驱动所述3D激光扫描仪、双摄像头传感器、工业内窥镜沿所述垂直孔推进至燃空区。

作为优选，所述驱动装置为绞盘或卷盘。

作为优选，所述3D激光扫描仪、双摄像头传感器、工业内窥镜三者的信号线，两端分散，中间部分被捆绑在一起。

作为优选，所述3D激光扫描仪、双摄像头传感器、工业内窥镜三者的信号线上均装有导向探头。

作为优选，所述3D激光扫描仪上的导向探头能够携带该3D激光扫描仪实现360度任意方向旋转。

作为优选，所述双摄像头传感器上的导向探头能够携带该双摄像头传感器实现360度任意方向旋转。

作为优选，所述工业内窥镜上的导向探头能够携带该工业内窥镜实现360度任意方向旋转。

作为优选，所述工业内窥镜上装有照明装置。

作为优选，所述工业内窥镜上的照明装置为LED灯。

作为优选，所述信息传输与图形处理模块包括相互连接的工业交换机和图形工作站，所述3D激光扫描仪、双摄像头传感器、工业内窥镜分别通过各自的信号线与所述工业交换机相连。

一种煤炭地下气化燃空区测绘系统的测绘方法，其具体步骤如下：

利用勘测模块中的驱动装置驱动该勘测模块中的3D激光扫描仪、双摄像头传感器、工业内窥镜三者的信号线，将所述3D激光扫描仪、双摄像头传感器、工业内窥镜沿一垂直孔推进到燃空区中，通过所述工业内窥镜对燃空区内部进行观察，然后，所述3D激光扫描仪对燃空区进行扫描；所述双摄像头传感器接收所述该3D激光扫描仪发出的激光后，将采集的数据经信息传输与图形处理模块中的工业交换机上传至图形工作站，由该图形工作站生成图像。

本实用新型所提供的煤炭地下气化燃空区测绘系统，利用驱动装置将3D激光扫描仪、双摄像头传感器、工业内窥镜沿垂直孔推进到燃空区中，通过激光扫描各个垂直孔附近的燃空区，经所述的双摄像头传感器进行激光采集和图形工作站的成像，能够完成对燃空区内部形状的测绘，直观地了解了煤层内部燃空区的实际形状，检验了钻井式煤炭地下气化技术的各项工艺参数，为提供煤炭地下气化过程的稳定性和连续性提供了理论支持。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的煤炭地下气化燃空区测绘系统的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的煤炭地下气化燃空区测绘系统的原理图。

附图标记说明：

1、垂直孔；2、工业交换机；3、图形工作站；4、3D激光扫描仪；5、双摄像头传感器；6、工业内窥镜；7、驱动装置；8、燃空区。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面将结合附图对本实用新型作进一步的详细介绍。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”或“包含……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的要素。此外，在本文中，“大于”、“小于”、“超过”等理解为不包括本数；“以上”、“以下”、“以内”等理解为包括本数。

如图1所示，一种煤炭地下气化燃空区测绘系统，包括垂直孔1、勘测模块、信息传输与图形处理模块。勘测模块从垂直孔伸入到燃空区中，用于对燃空区的形状进行测绘，而信息传输与图形处理模块与所述勘测模块相连，用于接收测绘信息并制成图像，从而形成煤炭地下气化燃空区具象化的描绘。

在本实施例中，如图1所示，信息传输与图形处理模块由工业交换机2和图形工作站3组成，勘测模块由3D激光扫描仪4(三维激光扫描仪)、双摄像头传感器5、工业内窥镜6组成。其中，工业交换机2，也称作工业以太网交换机，即应用于工业控制领域的以太网交换机设备，由于采用的网络标准，其开放性好、应用广泛以及价格低廉、使用的是透明而统一的TCP/IP协议，以太网已经成为工业控制领域的主要通信标准。工业交换机具有电信级性能特征，可耐受严苛的工作环境。产品系列丰富，端口配置灵活，可满足各种工业领域的使用需求。图形工作站3，是一种专业从事图形、图像(静态)、图像(动态)与视频工作的高档次专用电脑的总称。3D激光扫描仪4(三维激光扫描仪)，三维激光扫描技术又被称为实景复制技术，是测绘领域继GPS技术之后的一次技术革命。它突破了传统的单点测量方法，具有高效率、高精度的独特优势。三维激光扫描技术能够提供扫描物体表面的三维点云数据，因此可以用于获取高精度高分辨率的数字地形模型。双摄像头传感器5用于接收来自所述3D激光扫描仪4发射的激光光束。工业内窥镜6可用于高温、有毒、核辐射及人眼无法直接观察到的场所的检查和观察。

在本实施例中，如图1所示，垂直孔1为多个，其从地面向下延伸到燃空区8的底端。当煤层厚度为10m时，待煤层气化完毕后，煤层中燃空区8的最大宽度为30～40m，所述垂直孔1的数量可以根据测绘系统对单个垂直孔1附近燃空区8的扫描效果来确定。工业交换机2和图形工作站3，二者相互连接，在该测绘系统中，工业交换机2将双摄像头传感器5所采集的数据传输到图形工作站3中。3D激光扫描仪4、双摄像头传感器5、工业内窥镜6，三者分别通过各自的信号线与工业交换机2相连，且三者从垂直孔1伸入到燃空区。工业内窥镜6上装有照明装置，优选地，该照明装置为LED灯，节能环保。工业内窥镜6上的照明装置，对燃空区8进行照明，以辅助3D激光扫描仪4和双摄像头传感器5的工作。

为了便于将3D激光扫描仪4、双摄像头传感器5、工业内窥镜6沿垂直孔1推进至燃空区，且做到节省人力和提高工作效率，于是，如图1所示，勘测模块还包括驱动装置7，该驱动装置7用于驱动3D激光扫描仪4、双摄像头传感器5、工业内窥镜6三者的信号线，以使得3D激光扫描仪4、双摄像头传感器5、工业内窥镜6沿垂直孔1推进至燃空区8。在本实施例中，驱动装置7优选为绞盘，绞盘就是具有垂直安装的绞缆筒，在动力驱动下能卷绕3D激光扫描仪4、双摄像头传感器5、工业内窥镜6三者的信号线，从而达到送线和收线的目的。除了采用绞盘外，还可选用卷盘，类似电缆的卷收过程。而为了便于驱动装置7驱动，所以，3D激光扫描仪4、双摄像头传感器5、工业内窥镜6三者的信号线，两端分散，中间部分被捆绑在一起。信号线的推进长度可以根据垂直孔1的深度和间距、燃空区8的宽度来确定。另外，3D激光扫描仪4、双摄像头传感器5、工业内窥镜6三者的信号线上均装有导向探头。3D激光扫描仪4上的导向探头能够携带该3D激光扫描仪4实现360度任意方向旋转。双摄像头传感器5上的导向探头也能够携带该双摄像头传感器5实现360度任意方向旋转。工业内窥镜6上的导向探头也能够携带该工业内窥镜6实现360度任意方向旋转。

上述勘测模块除了采用3D激光扫描仪4、双摄像头传感器5、工业内窥镜6外，还可选用其他智能工业级高清摄像设备以及照明和感光器件等，并可带有无线通讯模块。而信息传输与图形处理模块除了采用工业交换机2和图形工作站3外，亦可选用路由器(有线或无线或两者结合)和装有图形处理软件可进行高速数据处理和运算的计算机，同样，也带有无线通讯模块，以便于实现数据的无线传输。

本实施例所提供的煤炭地下气化燃空区测绘系统，其原理如图2所示，具体测绘方法如下：

利用驱动装置7驱动3D激光扫描仪4、双摄像头传感器5、工业内窥镜6三者的信号线，将3D激光扫描仪4、双摄像头传感器5、工业内窥镜6沿一垂直孔1推进到燃空区8中，首先通过工业内窥镜6对燃空区8内部进行观察，然后，3D激光扫描仪4对燃空区8进行扫描；双摄像头传感器5接收该3D激光扫描仪4发出的激光后，将采集的数据经工业交换机2上传至图形工作站3，由该图形工作站3生成图像。同时根据图形工作站3的成像效果通过调整各个导向探头和驱动装置7来调整3D激光扫描仪4和双摄像头传感器5的相对位置，以获得最佳的燃空区形状图像。当所述3D激光扫描仪4完成对该垂直孔1四周燃空区8的测绘任务后，由驱动装置7将3D激光扫描仪4、双摄像头传感器5、工业内窥镜6沿该垂直孔1拉出，直到拉至地面，然后再重复上述过程，对下一个垂直孔1四周的燃空区进行测绘。经反复扫描多个垂直孔1四周的燃空区8，可以完成对整个燃空区的测绘工作。

本实施例所提供的煤炭地下气化燃空区测绘系统，利用驱动装置7将3D激光扫描仪4、双摄像头传感器5、工业内窥镜6沿垂直孔1推进到燃空区8中，通过激光扫描各个垂直孔附近的燃空区，经所述的双摄像头传感器5进行激光采集和图形工作站3的成像，能够完成对燃空区内部形状的测绘，直观地了解了煤层内部燃空区的实际形状，检验了钻井式煤炭地下气化技术的各项工艺参数，为提供煤炭地下气化过程的稳定性和连续性提供了理论支持。

以上只通过说明的方式描述了本实用新型的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本实用新型权利要求保护范围的限制。