一种带式输送机沿程灭火装置的制作方法

本发明属于煤矿安全领域，具体涉及一种带式输送机沿程灭火装置。

背景技术：

随着煤矿生产高效化、自动化的快速发展，为保证井下运输环节正常高效地运行，带式输送机被广泛使用。由于带式输送机连续运转过程中周边环境可变因素多以及长时间运行造成较大的零部件损耗，导致其事故频发，其中火灾事故是煤矿重大灾害之一。通过调研以及查阅资料发现，造成带式输送机火灾事故的诱原主要有胶带松动、负载过大或胶带卡阻而造成的打滑事故，由此造成皮带与托辊或其他部件摩擦产生足够热量，最终导致井下带式输送机皮带燃烧。另外电气设备失爆、电线短路、托辊故障或是煤粉自燃也有可能引起输送机火灾。由于火灾事故发生突然，发展迅速，对井下工作人员造成威胁，甚至有因火势扩大而诱发瓦斯爆炸的可能。

现有的带式输送机火灾监测技术主要为烟雾、一氧化碳以及温度检测，然而由于井下工作诸多局限性，且火情确定时缺乏尽快灭火装置，导致使用效果不好。为了尽快解决火灾事故，防止由于带式输送机火灾的影响继续扩大，造成更多的损失，需对带式输送机沿线火源进行监测的同时采取必要的灭火措施。因此，实现实时监测带式输送机火情并实现自动灭火的装置亟需解决。

技术实现要素：

本发明克服现有技术存在的不足，所要解决的技术问题为：提供一种带式输送机沿程灭火装置，以实现带式输送机火情的实时监测并及时进行自动灭火。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种带式输送机沿程灭火装置，包括分布式光纤测温系统和灭火装置，所述分布式光纤测温系统包括脉冲激光器、环形器、传感光纤、波分复用器、光电探测器、数据采集卡和计算机；所述传感光纤沿输送机皮带沿线设置并通过支架固定在上托辊与下托辊附近，脉冲激光器的光输出端与环形器的第一端口连接，环形器的第二端口与传感光纤的一端连接，环形器的第三端口与波分复用器连接，波分复用器的第一输出端口和第二输出端口输出的光信号由光电探测器接收，将光信号转换为电信号，数据采集卡与光电探测器的输出端连接，将电信号采集后传送至计算机，所述计算机通过所述串行通信总线与所述灭火装置连接，所述计算机用于根据所述电信号，实现所述传感器光纤沿线各个点的温度信息测量和定位；还用于在温度达到起火温度时，控制所述灭火装置进行灭火。

所述灭火装置包括水泵和多个灭火终端；每个所述灭火终端均包括灭火喷头、电磁阀、步进电机以及控制信号接收单元，所述灭火喷头设置在带式输送机一侧的上方，且相邻两个灭火喷头之间的距离为20~30m；

每个所述灭火终端中，灭火喷头经电磁阀与所述水泵的出水管连接，步进电机用于控制所述灭火喷头的喷射方向；控制信号接收单元包含信号转换单元以及控制单元，信号转换单元用于接收控制信号并转换成串行数据，控制单元包括微控制器和外围电路；控制信号接收单元的输出端分别与电磁阀的电磁开关和步进电机的控制端连接，用于根据计算机发送的信号，分别输出控制信号至所述电磁阀和步进电机，以控制灭火喷头的喷射方向和所述电磁阀的开启；

所述计算机的输出信号经数据转换模块进行数据转换后，经双绞线发送到各个灭火终端的控制信号接收单元。

所述灭火装置还包括驱动电机，所述驱动电机用于驱动水泵给所述灭火喷头提供水源；所述计算机与所述驱动电机的控制端连接。

所述分布式光纤测温系统与灭火装置之间使用rs485总线进行通信，计算机输出的信号经串口输出至数据转换模块，数据转换模块将计算机输出的串口信号转化为rs485信号后，经双绞线传输至控制信号接收单元；当发生起火时，计算机根据起火位置信息发送一组选通信号通知对应控制信号接收单元接收后续控制信号，所述选通信号为包含三个与起火位置最近的三个灭火喷头对应的控制信号接收单元的地址信息；选通的控制信号接收单元将控制信号进行解析，分别控制电磁阀以及步进电机。

所述传感光纤为多模光纤，且其末端设置有一个用于抑制光纤末端反射的环，所述环的直径为1cm~2cm。

所述的一种带式输送机沿程灭火装置，其工作过程包括以下步骤：

步骤一：将传感光纤放置在空气中，获得工作现场环境温度与参考斯托克斯光与反斯托克斯光之间的关系，计算机软件设置起火温度阈值；

步骤二：将传感光纤铺设到带式输送机上托辊与下托辊附近且不与皮带接触，使用支架固定，测量沿线温度变化情况；

步骤三：当检测到沿线某位置温度变化并且温度超出起火温度阈值时，计算机发出警报并使带式输送机停止运行，并且发出控制信号启动驱动电机，使用水泵向灭火装置供水，同时，计算机发出控制信号通过寻址方式唤醒与起火点距离最近的三个灭火终端中的控制信号接收单元，控制信号接收单元根据计算机发送的控制信号控制步进电机调整灭火喷头的方向使其对准起火点，然后打开电磁阀的阀门为灭火喷头供水，对起火点进行灭火，直至起火点位置环境温度降低到到灭火阈值温度，计算机发出控制信号使三个灭火终端中的控制信号接收单元处于待机状态，同时关闭电磁阀以及步进电机，并重新启动带式输送机；如果沿线没有温度超过该阈值，则不进行任何动作。

本发明的工作流程为：将多模光纤铺设在带式输送机上托辊与下托辊附近，首先对沿线做温度定标处理，然后使用分布式光纤测温系统实时监测带式输送机上下皮带沿线的温度，当沿线某位置温度达到预先设定的起火阈值时，计算机判定该位置为起火点；计算机获得起火位置后，发送控制信号至灭火装置的控制信号接收单元，控制信号接收单元解析计算机发出的控制信号，选择距离起火点最近的三个灭火喷头工作，命令步进电机动作使喷头对准带式输送机起火点，并且打开对应喷头的电磁阀为喷头供水。

本发明所述带式输送机沿程灭火装置，涉及煤矿安全领域，提供了一种带式输送机沿程灭火装置，由于传感单元光纤是一种无源器件，克服了传统传感器井下供电困难等问题，可实现对输送机沿线火情监测的同时，及时的对起火点进行灭火作业。因此本发明特别适用于煤矿带式输送机火情自动检测及灭火处理，防止因带式输送机火灾扩大而造成重大煤矿事故，进一步保证煤矿的安全生产。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种带式输送机沿程灭火装置的示意图；

图中：1-24v直流电源，2-控制信号接收单元，3-电磁阀，4-灭火喷头，5-步进电机，6-皮带，7-上托辊，8-下托辊，9-传感光纤，10-环形器，11-脉冲激光器，12-波分复用器13-光电探测器，14-，计算机，15-数据采集卡，16-数据转换模块，17-驱动电机，18-水泵，19-双绞线，20-水泵出水管，21-水泵进水管。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

如图1所示，为本发明实施例一提供的一种带式输送机沿程灭火装置，包括分布式光纤测温系统和灭火装置，所述分布式光纤测温系统包括脉冲激光器11、环形器10、传感光纤9、波分复用器12、光电探测器13、数据采集卡15和计算机14；所述传感光纤9沿输送机皮带沿线设置并通过支架固定在上托辊与下托辊附近，脉冲激光器11的光输出端与环形器10的第一端口a连接，环形器10的第二端口b与传感光纤9的一端连接，环形器的第三端口c与波分复用器12连接，波分复用器12的第一输出端口和第二输出端口输出的光信号由光电探测器13接收，将光信号转换为电信号，数据采集卡15与光电探测器的输出端连接，将电信号采集后传送至计算机14，所述计算机14通过所述串行通信总线与所述灭火装置连接，所述计算机14用于对该电信号进行解调显示，并根据所述电信号，实现所述传感器光纤9沿线各个点的温度信息测量和定位；还用于在温度达到起火温度时，控制所述灭火装置进行灭火。

其中，所述传感光纤9可以选用多模光纤，因为拉曼散射光信号的波长分布在1550nm两侧；传感光纤9的散射信号经环形器10的第三端口c输出，进入波分复用器12，并起到滤波作用，在波分复用器12的两个输出端口分别输出斯托克斯光与反斯托克斯光；通过对反斯托克斯后向散射光进行探测，根据它在光纤中的飞行时间可以计算出各个散射点距离光纤首端的距离，结合反斯托克斯散射光的温敏特性，实现整条光纤沿线各个点的温度信息测量和定位。

此外，本实施例中，所述传感光纤9的其末端设置有一个用于抑制光纤末端反射的环，所述环的直径为1cm~2cm。

实施例二

本实施例提供的一种带式输送机沿程灭火装置，包括分布式光纤测温系统和灭火装置；其中，分布式光纤测温系统的结构与第一实施例相同，区别点在于，本实施例中，参见图1，灭火装置包括水泵18和多个灭火终端；每个所述灭火终端均包括灭火喷头4、电磁阀3、步进电机5以及控制信号接收单元2。

每个所述灭火终端中，灭火喷头4经电磁阀3与所述水泵18的出水管连接，步进电机5用于控制所述灭火喷头4的喷射方向；控制信号接收单元2包含信号转换单元以及控制单元，使用24v直流电源1供电，信号转换单元用于接收控制信号并转换成串行数据，控制单元包括微控制器和外围电路；控制信号接收单元2的输出端分别与电磁阀3的电磁开关和步进电机5的控制端连接，用于根据计算机14发送的信号，分别输出控制信号至所述电磁阀3和步进电机5，以控制灭火喷头4的喷射方向和所述电磁阀3的开启。

本实施例中，所述灭火喷头4设置在带式输送机一侧的上方，且相邻两个灭火喷头之间的距离为20~30m。此外，所述灭火装置还可以包括驱动电机17，所述驱动电机17用于驱动水泵18给所述灭火喷头4提供水源；所述计算机14与所述驱动电机17的控制端连接，则当发生火灾时，计算机可以使驱动电机17工作，对灭火喷头4提供水源。

实施例三

本实施例提供的一种带式输送机沿程灭火装置，也包括分布式光纤测温系统和灭火装置；其中，分布式光纤测温系统的结构与第一实施例相同，灭火装置的结构与第二实施例相同；区别点在于，本实施例中，分布式光纤测温系统与灭火装置的控制信号传输方式不同。本实施例中，所述计算机14的输出信号经数据转换模块16进行数据转换后，经双绞线19发送到各个灭火终端的控制信号接收单元2。分布式光纤测温系统与控制信号接收单元2之间使用rs485总线进行通信，计算机14根据起火位置信息将控制信号经串口输出至数据转换模块16，将计算机输出的rs232信号转换为rs485信号，经双绞线19传输至灭火装置的控制信号接收单元2，每个控制信号接收单元2被分配一个唯一的地址，计算机获得起火点位置信息后将发送一组包含三个控制信号接收单元2的地址信息的选通信号通知对应控制信号接收单元接收后续控制信号；选通的控制信号接收单元2将双绞线19上的控制信号进行解析，分别控制电磁阀3以及步进电机5。

实施例四

本实施例提供的一种带式输送机沿程灭火装置，其结构与第三实施例相同，区别点在于，本实施例中，带式输送机沿程灭火装置的工作过程包括以下步骤：

步骤一：将传感光纤9放置在空气中，获得工作现场环境温度与参考斯托克斯光与反斯托克斯光之间的关系，计算机软件设置起火温度阈值；

步骤二：将传感光纤9铺设到带式输送机上托辊7与下托辊8附近且不与皮带6接触，使用支架固定，测量沿线温度变化情况；

步骤三：当检测到沿线某位置温度变化并且温度超出起火温度阈值时，计算机14发出警报并使带式输送机停止运行，并且发出控制信号启动电机17，使用水泵18向灭火装置供水，同时，计算机14发出控制信号通过寻址方式唤醒与起火点距离最近的三个灭火终端中的控制信号接收单元2，控制信号接收单元2根据计算机14发送的控制信号控制步进电机5调整灭火喷头4的方向使其对准起火点，然后打开电磁阀3的阀门为灭火喷头4供水，对起火点进行灭火，直至起火点位置环境温度降低到到灭火阈值温度，计算机14发出控制信号使三个灭火终端中的控制信号接收单元2处于待机状态，同时关闭电磁阀3以及步进电机5，并重新启动带式输送机；如果沿线没有温度超过该阈值，则不进行任何动作。

本发明提供了一种带式输送机沿程灭火装置，通过传感光纤对输送机皮带进行火灾检测，由于传感单元光纤是一种无源器件，克服了传统传感器井下供电困难等问题，同时可实现对输送机沿线火情监测的同时，及时对起火点进行灭火作业。因此本发明特别适用于煤矿带式输送机火情自动检测及灭火处理，防止因带式输送机火灾扩大而造成重大煤矿事故，进一步保证煤矿的安全生产。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。