瓦斯断电保护模块及装置的制作方法

本实用新型涉及瓦斯断电保护模块及装置，属于矿区瓦斯浓度检测技术领域。

背景技术：

在煤炭开采过程中，瓦斯事故多发，严重制约了煤炭的开采。为了减少瓦斯对煤矿安全生产的影响，利用专用管道将煤层或采空区中存在的瓦斯抽出并输送到地面或安全排放地点，目前综采工作面采用的“利用千米钻孔、高抽巷”采空区抽采方式，在瓦斯抽采管路浓度达到爆炸范围时，不能及时切断综采工作面的非本质安全型电器设备的电源。随着综采工作面推进，采空区内顶板岩石或遗煤垮落可能形成火花而导致采空区着火或爆炸事故，影响煤矿生产安全。

为了在瓦斯浓度达到危险等级时切断相关设备的电源，授权公告号为CN202888796U的中国专利文件中公开了一种瓦斯断电装置，包括瓦斯监测单元和断电控制单元，瓦斯监测单元用于检测瓦斯浓度，当瓦斯浓度超过设定浓度时，断电控制单元切断相关设备的电源，避免因瓦斯超限作业引发的生产事故。虽然该瓦斯断电装置能够实现断电控制，但是，瓦斯监测单元中仅仅包含一个瓦斯传感器，由于不管是何种传感器，在检测数据时均可能会出现一定的误差，因此，仅利用一个传感器检测的数据进行断电控制，可靠性较低，易出现误判的情况；而且，由于传感器是否正常工作体现在其检测数据的准确性，因此，只有一个传感器无法自检其检测数据的准确性，也就无法自检传感器本身是否正常工作。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种瓦斯断电保护装置，用以解决传统的瓦斯断电装置的断电控制可靠性较低的问题。本实用新型同时提供一种瓦斯断电保护模块。

为实现上述目的，本实用新型的方案包括一种瓦斯断电保护装置，包括断电控制单元，还包括至少一个瓦斯监测单元，各瓦斯监测单元由至少两个具有独立检测功能的瓦斯检测模块构成，所述断电控制单元包括控制模块和设置在相关设备供电线路上的控制开关，各瓦斯检测模块输出连接所述控制模块，所述控制模块控制连接所述控制开关。

上述瓦斯断电保护装置中，瓦斯监测单元由至少两个具有独立检测功能的瓦斯检测模块构成，利用至少两个瓦斯检测模块进行瓦斯检测，克服了只有一个检测模块在检测数据时可能会出现一定误差的情况，提高了断电控制的可靠性，降低了误判可能。

为了进一步提高检测精度，所述瓦斯检测模块为激光甲烷传感器。

为了进一步提高检测可靠性，所述保护装置还包括瓦斯气体综合参数测定仪，所述瓦斯气体综合参数测定仪输出连接所述控制模块。

为了在满足报警条件时进行报警，所述控制模块还控制连接报警器。

本实用新型还提供一种瓦斯断电保护模块，包括控制模块和至少一个瓦斯监测单元，各瓦斯监测单元由至少两个具有独立检测功能的瓦斯检测模块构成，各瓦斯检测模块输出连接所述控制模块，所述控制模块具有用于控制连接相关设备供电线路上控制开关的控制信号输出端口。

为了进一步提高检测精度，所述瓦斯检测模块为激光甲烷传感器。

为了进一步提高检测可靠性，所述保护模块还包括瓦斯气体综合参数测定仪，所述瓦斯气体综合参数测定仪输出连接所述控制模块。

为了在满足报警条件时进行报警，所述控制模块还控制连接报警器。

附图说明

图1是瓦斯断电保护装置结构框图；

图2是高抽巷采空区瓦斯断电保护装置布置图；

图3是千米钻孔采空区瓦斯断电保护装置布置图。

具体实施方式

瓦斯断电保护装置实施例

本实施例提供的瓦斯断电保护装置应用在采空区，对采空区的瓦斯进行抽取检测，并对相关设备，具体是非本质安全型电器设备，比如综采工作面的非本质安全型电器设备的电源进行切断控制。

如图1所示，瓦斯断电保护装置主要包括瓦斯监测单元和断电控制单元，其中，瓦斯监测单元的个数为至少一个，如果采空区内只设置一个监测点，那么，只需要一个瓦斯监测单元即可，相应地，如果设置有多个监测点，那么，每个监测点均布置有一个瓦斯监测单元。因此，各瓦斯监测单元能够对相对应的监测点的瓦斯浓度数据进行检测，本实施例中，为了便于说明，以采空区只设置一个监测点为例进行说明。该监测点对应的瓦斯监测单元由至少两个瓦斯检测模块构成，具体设置个数根据实际要求进行设定，每个瓦斯检测模块均具有独立检测的功能，每个瓦斯检测模块检测出一路瓦斯浓度。进一步地，为了提升瓦斯浓度的检测精确性，瓦斯检测模块采用目前较为先进的激光甲烷传感器。

断电控制单元包括控制模块和控制开关，各瓦斯检测模块输出连接控制模块，控制模块控制连接控制开关。其中，控制模块可以为常规的控制芯片，内部加载有控制策略，对接收到的瓦斯浓度进行逻辑分析处理，然后输出相应的控制信号。控制开关用于控制综采工作面的非本质安全型电器设备是否供电，布置在相关设备的供电线路上，根据控制模块的控制信号实现通断控制，进而实现对设备电源的控制。

另外，为了进一步提高检测可靠性，在每个监测点处还设置一个瓦斯气体综合参数测定仪，用于检测瓦斯浓度、流量、压力、一氧化碳浓度、温度参数等信息，将检测到的数据输出给控制模块。在该监测点处的所有的瓦斯检测模块出现故障时，该测定仪可以继续进行瓦斯检测，起到一定的应急作用。另外，有些测定仪还集成有报警器，能够起到报警的作用，但是，如果该测定仪没有报警的作用，瓦斯断电保护装置还设置有报警器，控制模块控制连接该报警器。另外，如果矿下本就存在着报警器，那么，控制装置中就无需再设置报警器，通过原本设置的报警器进行报警。

控制模块中加载有以软件形式存在的断电控制策略，以下对该断电控制策略进行详细说明。当然，瓦斯断电保护装置并不局限于下述控制策略。

各瓦斯检测模块实时检测同一监测点的瓦斯浓度，并将各路瓦斯浓度输出给控制模块，控制模块判断各路瓦斯浓度与设定浓度的大小关系，该设定浓度为动作门限值，本实施例以4.5％甲烷浓度为例，当然，该设定浓度的具体数值根据实际安全等级要求进行设定。当各路瓦斯浓度均超过设定浓度时，计算任意两路瓦斯浓度的误差值，并判断各误差值是否在设定误差范围内，该误差范围根据实际要求进行设定，如果各误差值均在设定误差范围内，那么，持续监测各路瓦斯浓度，也就是说，持续观察设定时间段(比如10分钟，该时间段可以根据实际要求进行设定)的瓦斯浓度的变化情况，如果各路瓦斯浓度在设定时间段内始终超过设定浓度，那么，确定瓦斯浓度超限，控制模块就生成一个切断控制信号，并将该切断控制信号输出给设备供电线路上的控制开关，控制其断开，切断这些综采工作面的非本质安全型电器设备的电源。为了进一步保证安全，也可一并切断综采工作面采煤机的电源。

进一步地，上述在判断各误差值是否在设定误差范围内时，如果其中至少有一个误差值没有在设定误差范围内，即至少有两路瓦斯浓度相差较大，同样的监测点，瓦斯浓度却相差很大，表示至少有一个瓦斯检测模块的检测数据与实际值的误差很大，该瓦斯检测模块可能出现了异常，此时控制模块向报警器发送控制信号，控制报警器发出报警信号，提醒工作人员有瓦斯检测模块需要校准、维护或者维修。另外，在上述持续观察设定时间段的瓦斯浓度的变化情况时，如果有至少一路瓦斯浓度在该设定时间段内在设定浓度上下来回变化，则表示检测的瓦斯浓度数据不稳，瓦斯检测模块可能出现了异常，那么可以控制报警器发出报警信号。

进一步地，在判断各路瓦斯浓度与设定浓度的大小关系时，如果有一部分瓦斯浓度超过设定浓度，并且另一部分没有超过设定浓度，也就是说，同时存在有超过设定浓度的瓦斯浓度和没有超过设定浓度的瓦斯浓度，同样表示同样的监测点，瓦斯浓度却相差很大，即至少有一个瓦斯检测模块的检测误差很大，该瓦斯检测模块可能出现了异常，此时控制模块也向报警器发送控制信号，控制报警器发出报警信号，提醒工作人员有瓦斯检测模块需要校准、维护或者维修。

因此，通过上述方式能够自检瓦斯浓度数据的准确性，进而自检是否存在异常工作的瓦斯检测模块。

图2和图3是瓦斯断电保护装置的两种具体应用场合，其中，图2是高抽巷采空区瓦斯断电保护装置的布置图，当控制模块控制断电开关(即控制开关)断开时，则断掉高抽巷综采工作面采空区的非本质安全型电器设备的电源。图3是千米钻孔采空区瓦斯断电保护装置布置图，当控制模块控制断电开关(即控制开关)断开时，则断掉千米钻孔综采工作面采空区的非本质安全型电器设备的电源。

因此，断电保护装置能及时监测到瓦斯浓度置于爆炸界限时，及时发出报警和断电控制信号，切断千米钻孔、高抽巷综采工作面采空区非本质安全型电器设备及采煤机的供电，加强综采工作面采空区瓦斯燃爆的预测预报能力，防止综采工作面采空区因瓦斯浓度置于爆炸界限而导致发火爆炸事故，保障煤矿安全生产，提高采空区瓦斯异常时的人员疏散安全的能力。并且，克服了需要根据瓦斯检测仪监测浓度后人为断电的不便和滞后，提高了采空区作业和抽采的智能切换，方便、智能、快捷、安全。

以上给出了具体的实施方式，但本实用新型不局限于所描述的实施方式。本实用新型的基本思路在于上述基本方案，对本领域普通技术人员而言，根据本实用新型的教导，设计出各种变形的模型、公式、参数并不需要花费创造性劳动。在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变型仍落入本实用新型的保护范围内。

瓦斯断电保护模块实施例

本实施例提供一种瓦斯断电保护模块，该模块与上述装置实施例中提供的瓦斯断电保护装置的区别点在于：瓦斯断电保护模块中不包括控制开关，因为很多时候设备供电线路上原本就设置有控制开关，那么，瓦斯断电保护模块中的控制模块直接控制连接这原本就存在的控制开关，对该控制开关进行通断控制即可。所以，该瓦斯断电保护模块可以独立生产和保护。由于上述装置实施例已对该瓦斯断电保护模块做出了详细地说明，本实施例就不再具体描述。