一种气体监测分析仪及火灾预警监测系统的制作方法

1.本发明涉及火灾预警监测技术领域，尤其涉及一种气体监测分析仪及火灾预警监测系统。


背景技术：

2.我国煤炭行业进入了难得的历史发展机遇期，但随着生产规模的逐步增加，各种安全问题随之而来，因此国家提倡建设的“数字化矿井”，希望通过应用高科技监测、监控、通讯等手段提升煤矿安全生产的水平和管理效率。
3.目前，对于井下火灾的监测主要有两种方式。第一种：安全生产监控系统，第二种：束管监测系统。
4.安全生产监控系统安装有甲烷一氧化碳二氧化碳氧气硫化氢二氧化氮风速温度粉尘水位烟雾开停馈电等各类传感器，通过一氧化碳温度烟雾传感器的数值变化，可以监测到火灾发生情况。但是，安全监控系统用于监测火灾的时候存在问题：只能监测到空气中的气体变化而无法监测到采空区中煤层自燃的发生。
5.束管监测系统是通过束管(单芯塑料管扎束)、抽气泵、控制柜将井下各测点的气体气样输送到气体分析仪进行逐路分析，及时掌握重点区域的co、co2、ch4、o2、h2、n2等气体的浓度指标，再经过监测软件进行分析，从而实现对矿井自燃火灾的早期预报。束管监测系统是传统的火灾预警监测方式，它的的优点是：监测气体种类多，结果精确可靠。但是缺存在着很大的缺点：需要铺设大量的管路，不但成本高，而且需要精心维护，否则容易发生管路破损导致监测点数据不准确，误导人员判断，甚至在关键时候贻误火灾抢灭时机。监测周期较长，无法实现24小时上传数据；3软件操作复杂，需要人工干预，无法实现无人值守自动化运行。


技术实现要素：

6.为解决上述技术问题，本发明提供了一种气体监测分析仪及火灾预警监测系统。
7.本发明的一种气体监测分析仪的技术方案如下：
8.包括：吸气泵、气室和芯片；
9.所述吸气泵用于采集采空区的气样并存储在所述气室中；
10.所述芯片用于对所述气室中的所述气样进行取样分析，得到分析结果，并将所述分析结果发送至地面监测主机。
11.本发明的一种气体监测分析仪的有益效果如下：
12.本发明的气体监测分析仪通过吸气泵采集采空区的气样并存储在气室中，并通过芯片对气室中的气样进行取样分析，得到并将分析结果发送至地面监测主机，因此，本发明的气体监测分析仪实现了对于采空区不同气体变化的监测，便于用户获取实时的气体指标，有效地防止了火灾的发生。
13.在上述方案的基础上，本发明的一种气体监测分析仪还可以做如下改进。
14.进一步，所述气样包括至少一种气体，每种气体对应一个预设气体标准数据。
15.进一步，所述芯片具体用于：获取每种气体的数据，并将每种气体的数据与对应的气体标准数据进行对比，得到并根据多个对比结果生成所述分析结果。
16.进一步，还包括：电源箱和单芯束管；所述电源箱分别连接所述吸气泵与所述芯片，以向所述吸气泵和所述芯片供电，所述吸气泵通过所述单芯束管采集所述采空区的所述气样。
17.进一步，所述电源箱向所述吸气泵输入的电压为12vdc，所述电源箱向所述芯片输入的电压为12vdc。
18.本发明的一种火灾预警监测系统的技术方案如下：
19.包括：所述地面监测主机和本发明提供的气体监测分析仪；
20.所述气体监测分析仪用于：将所述气体监测分析仪所得到的分析结果上传至所述地面监测主机；
21.所述地面监测主机用于：根据所述分析结果对应的分析数据，判断所述气体监测分析仪对应的采空区是否达到风险预警条件，若是，则发出预警信号。
22.本发明的一种火灾预警监测系统的有益效果如下：
23.本发明的火灾预警监测系统将气体监测分析仪所得到的分析结果上传至地面监测主机，以使地面监测主机根据分析结果对应的分析数据，判断气体监测分析仪对应的采空区是否达到风险预警条件，若是，则发出预警信号。因此，本发明的火灾预警监测系统在气体监测分析仪的基础上，还能够实时监测到采空区中煤层自然的发生，降低矿井火灾和瓦斯爆炸发生的机率，从而减少了矿井安全事故的发生。
24.在上述方案的基础上，本发明的一种火灾预警监测系统还可以做如下改进。
25.进一步，所述气体监测分析通过环网交换机与所述地面监测主机进行数据传输。
26.进一步，在所述气体监测分析仪与所述环网交换机之间设置监测分站，以使所述分析结果经所述监测分站传输至所述地面监测主机。
27.进一步，当所述气体监测分析仪的数量为多个时，每个所述气体监测分析仪分别通过对应的环网交换机与所述所述地面监测主机进行数据传输。
附图说明
28.图1为本发明实施例的一种气体监测分析仪的结构示意图；
29.图2为本发明实施例的一种火灾预警监测系统的结构示意图；
30.图3为本发明实施例的一种火灾预警监测系统中的多个气体监测分析仪的结构示意图。
具体实施方式
31.如图1所示，本发明实施例的一种气体监测分析仪100，包括：吸气泵10、气室20和芯片30；
32.所述吸气泵10用于采集采空区50的气样并存储在所述气室20中；
33.所述芯片30用于对所述气室20中的所述气样进行取样分析，得到分析结果，并将所述分析结果发送至地面监测主机200。
34.其中，吸气泵10为市面上常见的电动泵，能够将气体吸入泵腔中，并通过排气口排出。
35.其中，气室20为密闭区域，内部可存放各种传感器的传感元件(感应头)，便于传感器进行采集分析。
36.其中，芯片30相当于一个处理器，也可作为气体监测分析仪100的一个分析单元；芯片30主要对对气室20中的气样进行取样分析，得到分析结果，并将分析结果发送至地面监测主机200中，便于地面监测主机200进行深入分析。
37.其中，采空区是由人为挖掘或者天然地质运动在地表下面产生的“空洞”，采空区主要为：煤炭采空区。每个采空区中设置有1个监测点，在本实施例中，监测点用于吸气泵对采空区的气体进行采样操作。
38.较优地，所述气样包括至少一种气体，每种气体对应一个预设气体标准数据。
39.其中，气样是由采空区中的多种气体混合生成的；气体主要包括：甲烷、一氧化碳、氧气、二氧化碳、氮气、硫化氢等。
40.其中，每种气体对应一个预设气体标准数据具体为：例如，甲烷的含量(浓度比)不能高于1％，二氧化碳的含量(浓度比)不能高于0.75％，具体的数值可由用户进行设置，或根据相关规定进行设置。
41.较优地，所述芯片30具体用于：获取每种气体的数据，并将每种气体的数据与对应的气体标准数据进行对比，得到多个对比结果，根据多个所述对比结果得到所述分析结果。
42.其中，利用不同类型的传感器获取对应气体的数据。具体地，在气体监测模块31中，不同类型的传感器通过布置在气室中的感应元件(感应头)对每种气体进行数据的获取。
43.其中，对比结果为获取的每种气体的数据与每种气体的标准数据的比对结果，若任一气体的数据超过标准数据，则该气体的对比结果为异常，反之正常。分析结果为每种气体的对比结果是否异常的信息，若任一对比结果为异常，该分析结果均为异常。例如，现有10种气体的对比结果，其中有2种气体的对比结果异常，则此次分析结果为异常。
44.此外，需要说明的是，在气体监测分析仪100中通过wifi或4g网络将分析结果上传至地面监测主机。
45.较优地，还包括：电源箱60和单芯束管40；所述电源箱60分别连接所述吸气泵10与所述芯片30，以向所述吸气泵10和所述芯片30供电，所述吸气泵10通过所述单芯束管40采集所述采空区50的所述气样。
46.其中，电源箱60为外配电源箱，负责向芯片30和吸气泵10供电。
47.其中，单芯束管40为外配电源箱，单芯束管40用于连接吸气泵10与采空区50的监测点，单芯束管40的长度为10mm。
48.较优地，所述电源箱60向所述吸气泵10输入的电压为12vdc，所述电源箱60向所述芯片30输入的电压为12vdc。
49.本实施例提供的气体监测分析仪通过吸气泵采集采空区的气样并存储在气室中，并通过芯片对气室中的气样进行取样分析，得到并将分析结果发送至地面监测主机，因此，本发明的气体监测分析仪实现了对于采空区不同气体变化的监测，便于用户获取实时的气体指标，有效地防止了火灾的发生。
50.如图2所示，本发明实施例的一种火灾预警监测系统，包括：所述地面监测主机200和上述实施例提供的气体监测分析仪100；
51.所述气体监测分析仪100用于：将所述气体监测分析仪100所得到的分析结果上传至所述地面监测主机200；
52.所述地面监测主机200用于：根据所述分析结果对应的分析数据，判断所述气体监测分析仪100对应的采空区50是否达到风险预警条件，若是，则发出预警信号。
53.其中，地面监测主机200为用于获取气体监测分析仪上传数据并进行深度分析的计算机，也可以是具有相同或类似功能的设备，在此不做限制。
54.其中，分析数据为每种气体的数据；风险预警条件为：预设的多种气体组合的方式会造成煤层自燃或矿井爆炸等的判断条件，用户可根据行业标准设定阈值，具体可视情况不同进行设定，本发明对此不设限制。
55.其中，当满足风险预警条件时，通过地面监测主机200向用户发送预警信号。预警信号中包括：风险类别和预估发生时间等信息。
56.较优地，所述气体监测分析仪100通过环网交换机300与所述地面监测主机200进行数据传输。
57.其中，环网交换机300为一种特殊的交换机，主要为工业交换机，进行数据传输具有较高的冗余性和可靠性。
58.其中，工作面是与地面相对的区域，为气体监测分析仪100所工作的区域，例如，煤矿的采空区就是工作面。
59.较优地，在所述气体监测分析仪100与所述环网交换机300之间设置监测分站400，以使所述分析结果经所述监测分站400传输至所述地面监测主机200。
60.较优地，当所述气体监测分析仪100的数量为多个时，多个所述气体监测分析仪100分别通过对应的环网交换机300与所述所述地面监测主机200进行数据传输。
61.具体地，如图3所示，当气体监测分析仪100的数量为多个时，可以同时采集不同采空区的气体数据，便于用户进行实时监测；同时，气体监测分析仪100可以直接安装在回风顺槽工作面处，减少管路铺设。
62.本实施例的火灾预警监测系统将气体监测分析仪所得到的分析结果上传至地面监测主机，以使地面监测主机根据分析结果对应的分析数据，判断气体监测分析仪对应的采空区是否达到风险预警条件，若是，则发出预警信号。因此，本发明的火灾预警监测系统在气体监测分析仪的基础上，还能够实时监测到采空区中煤层自然的发生，降低矿井火灾和瓦斯爆炸发生的机率，从而减少了矿井安全事故的发生。
63.在此提供的算法或显示不与任何特定计算机、虚拟系统或者其它设备固有相关。此外，本发明实施例也不针对任何特定编程语言。
64.在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。类似地，为了精简本发明并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明实施例的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。其中，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。
65.本领域技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外。
66.应该注意的是上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本发明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。上述实施例中的步骤，除有特殊说明外，不应理解为对执行顺序的限定。