一种矿井瓦斯抽采管道的智能监测系统

本发明属于瓦斯抽采监测领域，特别是涉及一种矿井瓦斯抽采管道的智能监测系统。

背景技术：

1、瓦斯抽采监测主要包括对管道工况参数和环境参数进行计量。通常需要监测的参数包括管道流量、管道甲烷浓度、管道负压、管道温度、管道一氧化碳等；为保证瓦斯抽采系统的安全运行和矿井的安全生产，各项监控数据必须实时有效。但现有技术中往往采用人工监测的方式，导致监测效果存在较多不确定性，容易引发瓦斯爆炸等事故，同时人工监测的方式无法及时判断抽采管道是否堵塞，导致无法及时避免灾害发生。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种矿井瓦斯抽采管道的智能监测系统，以解决上述现有技术存在的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种矿井瓦斯抽采管道的智能监测系统，包括抽采预测子系统、抽采管道、管道数据采集子系统、数据分析子系统、抽采显示子系统、抽采评价子系统；

3、所述抽采管道、所述管道数据采集子系统、所述数据分析子系统、所述监测显示子系统依次连接，所述抽采预测子系统与所述抽采评价子系统分别与所述管道数据采集子系统连接；

4、所述抽采预测子系统用于在抽采施工前对矿井瓦斯抽采效果进行预测；

5、所述抽采管道用于对钻头开采的瓦斯进行输送；

6、所述管道数据采集子系统用于获取所述抽采管道内的瓦斯数据；

7、所述数据分析子系统用于根据所述瓦斯数据判断抽采管道是否堵塞，并控制所述抽采管道内的瓦斯浓度；

8、所述抽采显示子系统用于对抽采过程以及瓦斯数据进行实时显示；

9、所述抽采评价子系统用于在瓦斯抽采过程结束后判断抽采效果是否达标。

10、可选地，所述抽采预测子系统构建瓦斯抽采预测模型，并获取矿井中的瓦斯储量、分布情况、流动特征，根据所述瓦斯分布情况确定瓦斯抽采的工程数据，根据所述工程数据以及所述瓦斯抽采预测模型，结合瓦斯流动特征获取瓦斯抽采前期的预期效果。

11、可选地，所述抽采管道包括第一抽采管道、第二抽采管道以及第三抽采管道，所述第二抽采管道的一端与所述第一抽采管道连接，所述第二抽采管道的另一端与所述第三抽采管道连接；所述第二抽采管道与所述第三抽采管道的连接处设有控制阀门，通过所述控制阀门的开合控制瓦斯输送。

12、可选地，所述管道数据采集子系统包括一个球形外壳以及若干个甲烷传感器、流量传感器、温度传感器、超声波传感器、位移传感器，所述球形外壳设置于第二抽采管道内部，所述甲烷传感器、所述流量传感器、所述温度传感器、所述超声波传感器、所述位移传感器设置于所述球形外壳内部，分别用于检测所述抽采管道的甲烷浓度、流量、气体温度以及所述球形外壳在管道内部的位移量。

13、可选地，所述数据分析子系统包括堵塞分析模块与瓦斯控制模块，所述堵塞分析模块与所述管道数据采集子系统中的球形外壳连接，用于根据球形外壳在抽采管道中的位移量判断抽采管道是否堵塞；所述瓦斯控制模块用于控制抽采管道内的安全阀门开合。

14、可选地，所述堵塞分析模块获取所述球形外壳在抽采管道中的位移量，同时获取抽采管道管径以及球形外壳直径，根据所述位移量、所述抽采管道管径以及所述球形外壳直径计算管道堵塞体积，并获取球形外壳与管道的距离，根据所述位移量、所述抽采管道管径、所述球形外壳直径，结合球形外壳与管道的距离获取球形外壳位移所经过的管道体积，根据管道堵塞体积与球形外壳位移所经过的管道体积的比值确定抽采管道的堵塞程度。

15、可选地，所述瓦斯控制模块根据所述抽采预测子系统确定的工程数据获取瓦斯输送的安全浓度以及安全温度，在瓦斯开采过程中，通过所述管道数据采集子系统获取抽采管道内的甲烷浓度以及气体温度，当所述甲烷浓度小于所述安全浓度或者所述气体温度大于所述安全温度时，控制所述抽采管道内的控制阀门闭合，停止瓦斯输送。

16、可选地，所述抽采显示子系统根据所述抽采预测子系统确定的工程数据获取矿井岩层数据，根据所述岩层数据与抽采管道分布构建瓦斯抽采模型，将所述瓦斯抽采模型导入可视化软件并进行显示，同时将所述管道数据采集子系统采集的瓦斯数据以及数据分析子系统的分析数据进行实时显示。

17、可选地，所述抽采评价子系统结合抽采相关评判标准获取瓦斯抽采的达标浓度，根据所述抽采管道输送的瓦斯浓度以及所述达标浓度判断抽采浓度是否达标。

18、本发明的技术效果为：

19、本发明实现了瓦斯抽采过程的前期分析预测、中期安全监测、堵塞判断、瓦斯浓度控制、以及抽采过程后的质量评价，实现了抽采管道监测的智能化，同时实现抽采过程以及分析数据的系统可视化，方便工作人员实时进行抽采监控。

技术特征：

1.一种矿井瓦斯抽采管道的智能监测系统，其特征在于，包括抽采预测子系统、抽采管道、管道数据采集子系统、数据分析子系统、抽采显示子系统、抽采评价子系统；

2.根据权利要求1所述的矿井瓦斯抽采管道的智能监测系统，其特征在于，所述抽采预测子系统构建瓦斯抽采预测模型，并获取矿井中的瓦斯储量、分布情况、流动特征，根据所述瓦斯分布情况确定瓦斯抽采的工程数据，根据所述工程数据以及所述瓦斯抽采预测模型，结合瓦斯流动特征获取瓦斯抽采前期的预期效果。

3.根据权利要求1所述的矿井瓦斯抽采管道的智能监测系统，其特征在于，所述抽采管道包括第一抽采管道、第二抽采管道以及第三抽采管道，所述第二抽采管道的一端与所述第一抽采管道连接，所述第二抽采管道的另一端与所述第三抽采管道连接；所述第二抽采管道与所述第三抽采管道的连接处设有控制阀门，通过所述控制阀门的开合控制瓦斯输送。

4.根据权利要求1所述的矿井瓦斯抽采管道的智能监测系统，其特征在于，所述管道数据采集子系统包括一个球形外壳以及若干个甲烷传感器、流量传感器、温度传感器、超声波传感器、位移传感器，所述球形外壳设置于第二抽采管道内部，所述甲烷传感器、所述流量传感器、所述温度传感器、所述超声波传感器、所述位移传感器设置于所述球形外壳内部，分别用于检测所述抽采管道的甲烷浓度、流量、气体温度以及所述球形外壳在管道内部的位移量。

5.根据权利要求1所述的矿井瓦斯抽采管道的智能监测系统，其特征在于，所述数据分析子系统包括堵塞分析模块与瓦斯控制模块，所述堵塞分析模块与所述管道数据采集子系统中的球形外壳连接，用于根据球形外壳在抽采管道中的位移量判断抽采管道是否堵塞；所述瓦斯控制模块用于控制抽采管道内的安全阀门开合。

6.根据权利要求5所述的矿井瓦斯抽采管道的智能监测系统，其特征在于，所述堵塞分析模块获取所述球形外壳在抽采管道中的位移量，同时获取抽采管道管径以及球形外壳直径，根据所述位移量、所述抽采管道管径以及所述球形外壳直径计算管道堵塞体积，并获取球形外壳与管道的距离，根据所述位移量、所述抽采管道管径、所述球形外壳直径，结合球形外壳与管道的距离获取球形外壳位移所经过的管道体积，根据管道堵塞体积与球形外壳位移所经过的管道体积的比值确定抽采管道的堵塞程度。

7.根据权利要求5所述的矿井瓦斯抽采管道的智能监测系统，其特征在于，所述瓦斯控制模块根据所述抽采预测子系统确定的工程数据获取瓦斯输送的安全浓度以及安全温度，在瓦斯开采过程中，通过所述管道数据采集子系统获取抽采管道内的甲烷浓度以及气体温度，当所述甲烷浓度小于所述安全浓度或者所述气体温度大于所述安全温度时，控制所述抽采管道内的控制阀门闭合，停止瓦斯输送。

8.根据权利要求1所述的矿井瓦斯抽采管道的智能监测系统，其特征在于，所述抽采显示子系统根据所述抽采预测子系统确定的工程数据获取矿井岩层数据，根据所述岩层数据与抽采管道分布构建瓦斯抽采模型，将所述瓦斯抽采模型导入可视化软件并进行显示，同时将所述管道数据采集子系统采集的瓦斯数据以及数据分析子系统的分析数据进行实时显示。

9.根据权利要求1所述的矿井瓦斯抽采管道的智能监测系统，其特征在于，所述抽采评价子系统结合抽采相关评判标准获取瓦斯抽采的达标浓度，根据所述抽采管道输送的瓦斯浓度以及所述达标浓度判断抽采浓度是否达标。

技术总结
本发明公开了一种矿井瓦斯抽采管道的智能监测系统，包括抽采预测子系统，用于在抽采施工前对矿井瓦斯抽采效果进行预测；抽采管道，用于对钻头开采的瓦斯进行输送；管道数据采集子系统，用于获取所述抽采管道内的瓦斯数据；数据分析子系统，用于根据瓦斯数据判断抽采管道是否堵塞，并控制所述抽采管道内的瓦斯浓度；抽采评价子系统，用于在瓦斯抽采过程结束后判断抽采效果是否达标。本发明实现了瓦斯抽采过程的前期分析预测、中期安全监测、堵塞判断、瓦斯浓度控制、以及抽采过程后的质量评价，实现了抽采管道监测的智能化，同时实现抽采过程以及分析数据的系统可视化，方便工作人员实时进行抽采监控。

技术研发人员：李尧斌,薛生,郑晓亮,郑春山,张文清,许登科,张树川,杨应迪,李重情,董欢欢,陈清,余苏婷,王世琦,樊朝辉
受保护的技术使用者：安徽理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15