一种煤矿火灾监测预警系统及方法与流程

本发明属于煤矿火灾监测，涉及一种煤矿火灾监测预警系统及方法。

背景技术：

1、矿井火灾是指发生在煤矿井下巷道、工作面、硐室、采空区等地点的火灾。一旦发生矿井火灾事故，会造成严重的人身伤害和财产损失，矿井火灾还可能会诱发瓦斯、煤尘爆炸，从而使灾害程度和灾害范围进一步扩大，极大的困扰了煤矿火灾救援。

2、煤矿火灾事故预防是煤矿安全生产的根本，对煤矿火灾进行实时有效的检测，一方面能够有效预防火灾，另一方面能够及早发现火情，在煤矿火灾强度较小、相对范围小，蔓延缓慢时即进行救援，从而减轻了损失和人员伤亡。

3、目前，煤矿火灾监控主要靠独立的设置各个监控点，缺乏统一管理，一旦某个监控点出现火情，排查监控点耗时慢，耽误抢险工作。因此，提供一个能够实现连续监测煤矿火灾情况的监测预警系统是非常重要的。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种煤矿火灾监测预警系统及方法，实现采空区火灾的实时、在线、连续监测和预警，提高了煤矿井下作业的安全性。

2、为达此目的，本发明采用以下技术方案：

3、第一方面，本发明提供了一种煤矿火灾监测预警系统，包括位于煤矿井下的采空区与工作区，采空区的两侧分别设置有进风巷道与回风巷道，所述煤矿火灾监测预警系统包括起火检测单元、报警单元与主控单元，所述主控单元分别电性连接所述起火检测单元与报警单元；

4、所述起火检测单元包括浓度检测模块与温度检测模块，所述浓度检测模块包括采样束管与质量检测组件，所述采样束管的两端分别连接采空区的回风巷道与质量检测组件，用于检测采空区内的气体浓度，所述温度检测模块用于检测起火点的温度；

5、所述报警单元包括第一警报模块与第二警报模块，所述第一警报模块设置于井下的工作区内，所述第二警报模块设置于井上；

6、所述主控单元包括浓度分析模块、距离计算模块、处理模块与执行模块，所述浓度分析模块电性连接所述浓度检测模块，所述距离计算模块电性连接所述温度检测模块，所述执行模块分别电性连接所述处理模块、第一警报模块与第二警报模块。

7、本发明提供的煤矿火灾监测预警系统，利用浓度检测模块检测井下采空区内的气体浓度变化，能够判断是否发生起火，以及起火趋势，利用温度检测模块进行起火点的温度检测，用于起火点的定位，实现对煤矿井下温度场空间状态分布的实时监测，进而实现采空区火灾的实时、在线、连续监测和预警。另外，本发明通过在煤矿井下与井上独立地设置报警系统，能够同时对井上工作人员以及井下工作人员发出火灾警报，提高了煤矿作业的安全性，保证人员安全。

8、本发明中的主控单元包括浓度分析模块、距离计算模块、处理模块与执行模块，其中，浓度分析模块用于接收并分析处理来自浓度检测模块的气体浓度数据，距离计算模块用于接收并分析处理来自温度检测模块的位置信息，处理模块用于整合分析气体浓度数据与位置信息，确定火灾情况，并向执行模块发出相应指令，执行模块根据指令触发报警单元发出警报。

9、作为本发明一个优选技术方案，所述质量检测组件电性连接所述主控单元的浓度分析模块，用于判断起火趋势。

10、优选地，所述质量检测组件包括质谱仪或色谱仪。

11、优选地，所述采样束管上还设置有流量检测组件，所述流量检测组件电性连接所述主控单元，所述流量检测组件用于检测所述采样束管内的气体流量，并传输至所述主控单元内，所述主控单元分析气体流量信号，并触发所述报警单元。

12、优选地，所述主控单元还包括流量分析模块，所述流量分析模块分别电性连接所述流量检测组件与处理模块。

13、作为本发明一个优选技术方案，所述浓度检测模块还包括输气驱动组件，所述输气驱动组件设置于所述采样束管上，用于将采空区内的气体由采样束管输入至所述质量检测组件中，所述质量检测组件检测不同气体的浓度，并将气体浓度数据输送至所述主控单元。

14、优选地，所述输气驱动组件包括真空泵。

15、优选地，所述采样束管的进口处还设置有过滤组件。

16、本发明中将过滤组件设置在采空区的回风巷道处，以过滤除去进入采样束管内的气体中的粉尘，有利于提高浓度检测精度。

17、作为本发明一个优选技术方案，所述温度检测模块包括分布式光纤测温主机、第一感温光纤与第二感温光纤。

18、所述分布式光纤测温主机分别连接所述第一感温光纤与第二感温光纤。

19、所述分布式光纤测温主机电性连接所述主控单元的距离计算模块，所述第一感温光纤与第二感温光纤分别由采空区两侧的进风巷道与回风巷道伸入采空区内，并沿采空区的侧壁延伸。

20、本发明采用分布式光纤测温形式，进行采空区内实时温度场的测量，感温光纤抗射频和电磁干扰，防燃、防爆，能在煤矿井下的采空区中安全运行，进行连续监测，能够实现实时、在线、多点的温度传感。

21、作为本发明一个优选技术方案，所述第一警报模块包括分布于工作区内的若干第一声光报警组件，用于提醒工作区内工作的人员。

22、所述第二警报模块包括设置于井上的第二声光报警组件，用于提醒井上的工作人员。

23、本发明在煤矿井下布置第一警报模块时，将工作区沿其延伸方向划分为多个报警点区域，在每个报警点区域内设置至少两个第一声光报警组件，根据采空区内起火点与工作区之间的距离，触发不同报警点区域的第一声光报警组件进行警报，可以提示在井下工作区内不同位置进行作业的工作人员采取相应地措施。

24、第二方面，本发明提供了一种煤矿火灾监测预警方法，所述煤矿火灾监测预警方法采用第一方面所述的煤矿火灾监测预警系统进行火灾监测，所述煤矿火灾监测预警方法包括：

25、s1在煤矿井下的工作区与井上分别布设第一警报模块与第二警报模块；

26、s2利用采样束管对采空区的回风巷道内的气体进行采样，并输送至质量检测组件进行气体浓度的检测，所述质量检测组件将气体浓度数据传输至主控单元的浓度分析模块；

27、s3所述浓度分析模块获取气体浓度数据后进行分析处理，转换为浓度信号，并传输至处理模块，用于判断起火趋势；

28、s4温度检测模块采集采空区内不同位置的温度信息，并传输至主控单元的距离计算模块，所述距离计算模块对获取的数据进行分析处理，转换为位置信号，并传输至处理模块，以判断起火点的位置；

29、s5处理模块整合分析起火趋势与起火点的位置，触发执行模块，以驱动第一警报模块与第二警报模块进行报警。

30、作为本发明一个优选技术方案，步骤s1中，所述第一警报模块与第二警报模块的布设具体包括：

31、s101将煤矿井下的工作区进行报警点区域的划分；

32、s102在每个报警点区域内设置至少两个第一声光报警组件，在井上设置第二声光报警组件；

33、s103将第一声光报警组件与第二声光报警组件独立地电性连接至主控单元的执行模块。

34、作为本发明一个优选技术方案，步骤s2中，所述气体包括co、co2、o2、ch4和c2h8。

35、优选地，步骤s3中，所述浓度分析模块的分析处理包括：

36、设定浓度阈值，将获取的气体浓度数据进行整合，并绘制气体浓度趋势图，确认达到或超出浓度阈值的气体。

37、作为本发明一个优选技术方案，步骤s4中，所述温度检测模块根据光纤的光时域反射和光纤背向拉曼散射的温度效应，探测出沿着第一感温光纤与第二感温光纤不同位置的温度的变化，实现对采空区内的发热点的温度进行检测。

38、作为本发明一个优选技术方案，步骤s5中，所述处理模块对浓度信号与位置信号进行分析处理，得到起火点位置、起火点与工作区之间的距离，以及起火趋势，并向执行模块发出驱动不同报警点区域内的第一声光报警组件发出警报的指令，以及驱动第二声光报警组件发出警报的指令。

39、优选地，所述煤矿火灾监测预警方法还包括：

40、s201在流量分析模块中设定流量阈值；

41、s202流量分析模块获取采样束管上的流量检测组件发出的气体流量信号，并判断是否达到或超出流量阈值，并将判断结果传输至处理模块；

42、s203所述处理模块进行数据整合分析，向执行模块发出分别驱动第一声光报警组件与第二声光报警组件报警的指令。

43、所述系统是指设备系统、装置系统或生产装置。

44、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

45、本发明提供的一种煤矿火灾监测预警系统及方法，利用浓度检测模块检测井下采空区内的气体浓度变化，能够判断是否发生起火，以及起火趋势，利用温度检测模块进行起火点的温度检测，用于起火点的定位，实现对煤矿井下温度场空间状态分布的实时监测，进而实现采空区火灾的实时、在线、连续监测和预警。另外，本发明通过在煤矿井下与井上独立地设置报警系统，能够同时对井上工作人员以及井下工作人员发出火灾警报，提高了煤矿作业的安全性，保证人员安全。