一种煤自燃高正压储气式传输及智能监测系统的制作方法

本发明涉及矿井安全监测，特别是一种煤自燃高正压储气式传输及智能监测系统。

背景技术：

1、煤的自燃火灾严重威胁着煤炭工业的安全生产，煤在热解时会随着煤温的变化产生相应的标志气体，进而能够通过对气体的检测进一步判断煤的自燃状况和发展程度。束管监测系统主要原理是将井下某处的气体通过管路输送进行集中检测，分析气体的浓度、组分的变化情况，判断井下自燃火灾的发展趋势和有毒有害气体的危险性，能够及时、准确预测预报井下煤层的火灾情况，因此被煤炭企业广泛用于火灾监测和防灭火工作中。

2、目前的束管监测系统由于正压泵长时间不间断工作，导致不仅缩短了正压泵的使用寿命，也在一定程度上也增加了正压泵的故障风险，这对于准确监测预报井下煤自燃火灾发展趋势产生影响，不利于煤矿企业的安全生产。正压泵的快速损耗，也增加了企业的投资成本。此外，束管监测系统往往将井下监测点气体输送到井上进行分析，由于管路铺设过长，气体输送时间较长和分析效率较低。

技术实现思路

1、本发明针对上述现有技术存在的问题，提供了一种煤自燃高正压储气式传输及智能监测系统，通过感知储气罐内部压力变化智能控制阀门开闭和正压泵间歇式工作，有效避免正压泵长时间不间断工作造成的快速损耗问题。同时，数据分析单元与储气罐相连布置在井下硐室处，采用无线通信方式将各监测数据上传至井上，大大缩短气体输送时间，提高了气体分析效率。

2、本发明公开了一种煤自燃高正压储气式传输及智能监测系统，包括：储气传输模块、信号控制模块，其中，储气传输模块包括：依次连接的滤尘装置、正压泵、进气阀、储气罐、出气阀、数据分析单元；储气罐设有压力采集单元；进气阀内设有依次连接的：电动机、连杆传动机构、阀杆、阀芯和铁芯，进气阀内还设有位于阀芯下方的线圈，使得在连杆传动机构带动下铁芯能够穿过线圈中心进行移动；进气阀内还设有与线圈连接的信号处理器，用于获取线圈的电感量变化信号，并基于对电感量变化信号的处理得到反映阀门运动路程的阀门位移信号。

3、信号控制模块包括上位机、信号接收反馈装置、信号接收控制器，其中，进气阀的信号处理器、信号接收反馈装置、信号接收控制器、正压泵依次连接，用于基于信号处理器发送的阀门位移信号控制正压泵的开闭；上位机分别与压力采集单元、进气阀的信号处理器连接。

4、进一步地，压力采集单元包括：设置于储气罐的压力采集器和压力传感器，其中，压力采集器分别与压力传感器和上位机连接。

5、进一步地，上位机连有can总线，其中，压力采集单元、进气阀、出气阀分别通过can总线与上位机连接。

6、进一步地，进气阀和出气阀均为单向阀，进气阀在开启时仅允许气体进入储气罐，出气阀在开启时仅允许气体从储气罐输出，并且在上位机的控制下，两者同时只能有一者处于开启状态。

7、进一步地，位于井下的数据分析单元包括：气相色谱仪和激光光谱分析仪，用于对出气阀输出的气体进行分析处理。

8、进一步地，煤自燃高正压储气式传输及智能监测系统还包括：与数据分析单元无线通信连接的井上的煤自燃特征信息融合检测预警系统。

9、本发明还公开了一种煤自燃高正压储气式传输及智能监测系统的控制方法，包括：

10、s1：开启正压泵和进气阀，使得井下监测地点的气体在正压泵的作用下通过进气阀进入储气罐；

11、s2：压力采集单元检测储气罐内的压力并上传给上位机，上位机在判断储气罐内压力增加达到压力阈值的情况下，向进气阀发出闭阀信号；

12、s3：进气阀在接到闭阀信号后控制电动机通过连杆传动机构带动阀杆移动，以关闭进气阀，进气阀的信号处理器获取线圈电感量变化信号，并在处理后发送阀门位移信号；

13、s4：信号接收反馈装置接收阀门位移信号并将其与进气阀的阀门位移阈值比较，若其达到该阀门位移阈值，则向信号接收控制器发送停泵信号，使得信号接收控制器关闭正压泵；

14、s5：在储气罐内气体压力不再发生明显变化时，上位机对出气阀发出开阀信号，出气阀打开，储气罐内气体通过出气阀进入数据分析单元进行分析；

15、s6：储气罐内气体排空后，关闭出气阀。

16、进一步地，所述的步骤s5还包括：

17、将数据分析单元的分析得到的分析结果，上传至井上的煤自燃特征信息融合检测预警系统。

18、本发明至少具有以下有益效果：

19、本发明基于储气罐内压力变化采用上位机智能控制阀门及正压泵的开闭，进而实现正压泵的间歇式工作，从根本上解决了正压泵长时间不间断工作使用寿命短损耗快的问题。

20、本发明通过井下的数据分析单元和井上的煤自燃特征信息融合检测预警系统，对气体分析、监测进一步优化，在井下能够直接完成气体分析和实时监测，大大提高了气体分析效率，还能够在井上对指标气体组分浓度、温度和压力等多源煤自燃特征信息融合，进一步提高了矿井火灾监测精度。

21、本发明的其他有益效果将在具体实施方式部分详细说明。

技术特征：

1.一种煤自燃高正压储气式传输及智能监测系统，其特征在于，包括：储气传输模块、信号控制模块，其中，储气传输模块包括：依次连接的滤尘装置、正压泵、进气阀、储气罐、出气阀、数据分析单元；储气罐设有压力采集单元；进气阀内设有依次连接的：电动机、连杆传动机构、阀杆、阀芯和铁芯，进气阀内还设有位于阀芯下方的线圈，使得在连杆传动机构带动下铁芯能够穿过线圈中心进行移动；进气阀内还设有与线圈连接的信号处理器，用于获取线圈的电感量变化信号，并基于对电感量变化信号的处理得到反映阀门运动路程的阀门位移信号；

2.根据权利要求1所述的一种煤自燃高正压储气式传输及智能监测系统，其特征在于，压力采集单元包括：设置于储气罐的压力采集器和压力传感器，其中，压力采集器分别与压力传感器和上位机连接。

3.根据权利要求1所述的一种煤自燃高正压储气式传输及智能监测系统，其特征在于，上位机连有can总线，其中，压力采集单元、进气阀、出气阀分别通过can总线与上位机连接。

4.根据权利要求1所述的一种煤自燃高正压储气式传输及智能监测系统，其特征在于，进气阀和出气阀均为单向阀，进气阀在开启时仅允许气体进入储气罐，出气阀在开启时仅允许气体从储气罐输出，并且在上位机的控制下，两者同时只能有一者处于开启状态。

5.根据权利要求1所述的一种煤自燃高正压储气式传输及智能监测系统，其特征在于，位于井下的数据分析单元包括：气相色谱仪和激光光谱分析仪，用于对出气阀输出的气体进行分析处理。

6.根据权利要求1所述的一种煤自燃高正压储气式传输及智能监测系统，其特征在于，煤自燃高正压储气式传输及智能监测系统还包括：与数据分析单元无线通信连接的井上的煤自燃特征信息融合检测预警系统。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的煤自燃高正压储气式传输及智能监测系统的控制方法，其特征在于，包括：

8.根据权利要求7所述的煤自燃高正压储气式传输及智能监测系统的控制方法，其特征在于，所述的步骤s5还包括：

技术总结
本发明公开了一种煤自燃高正压储气式传输及智能监测系统，该系统中滤尘装置、正压泵、进气阀、储气罐、出气阀、数据分析单元依次连接；储气罐设有压力采集单元；进气阀内设有依次连接的电动机、连杆传动机构、阀杆、阀芯和铁芯，进气阀内还设有位于阀芯下方的线圈，使得在连杆传动机构带动下铁芯能够穿过线圈中心进行移动；进气阀内还设有与线圈连接的信号处理器。该系统中进气阀的信号处理器、信号接收反馈装置、信号接收控制器、正压泵依次连接；上位机分别与压力采集单元、进气阀的信号处理器连接。本发明采用上位机智能控制阀门及正压泵的开闭，进而实现正压泵的间歇式工作，从根本上解决了正压泵长时间不间断工作使用寿命短损耗快的问题。

技术研发人员：梁运涛,田富超,杨英兵,孔彪,马灵军,朱思想,王光雄,郭佳策,贺兵兵,万会锦,郭海相
受保护的技术使用者：中煤科工集团沈阳研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13