火源探测与报警装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型提供一种火源探测与报警装置，包括：感温电缆，铺设于井下的采空区，其内包括两条导线，两条导线在所处的温度达到预定温度时相连接，从而使感温电缆短路；报警器，与感温电缆相连接，用于在感温电缆短路时，发出警报信号；多路脉冲发射接收器，用于至少在感温电缆所在的区域范围内发射和接收脉冲信号；位置分析仪，与多路脉冲发射接收器连接，用于根据计算公式及感温电缆的布置方式计算出火源位置；显示屏，用于显示位置分析仪分析得到的火源位置及报警器产生的报警信号。本实用新型实现了采空区火源信息传递的及时性和火源位置预告的准确性，及时发出警报，同时，能够减少火灾探测中的人工操作，减少事故发生率，提高工作效率。
【专利说明】
火源探测与报譬装置
技术领域
[0001] 本实用新型设及一种探测、定位火源位置的装置，尤其设及一种能自动探测、定位 煤矿采空区的火源位置并发出报警信号的火源探测与报警装置。
【背景技术】
[0002] 煤矿井下煤炭的自燃，多在人们不能到达或者直接看到的地方，因此对井下煤炭 自燃的预测就具有一定的特殊性。
[0003] 而初期自燃火源位置是很微小的一个局部区域，一般仅有几个平方米的空间，再 加上特殊的地理条件等种种限制，传统的仪器仪表探测技术都难W发挥作用，不能确切、迅 速的找出隐蔽火源的位置和范围，则采取有效的灭火措施也就无从谈起。目前对井下火源 位置探测的方法主要有W下几种：（1)直接测溫法。在井下采空区进行布点，实地检测溫度。 该方法成本较高，且检测范围有限，不利于大范围开展火源探测工作。（2)用测氮法探测火 源位置。该方法需要布控密集的氮气检测仪，成本较高，探测深度有限，且误差较大。（3)数 值解算法。该方法通过对采空区周年气体分析及溫度变化，得到采空区各处溫度分布，确定 高溫位置。由于采空区遗煤分布规律、漏风规律复杂，定位结果与实际可能相差很大。 【实用新型内容】
[0004] 有鉴于此，有必要提供一种火源探测与报警装置，能确定位火源位置的装置，并能 自动、快速和准确的定位火源位置，从而在节省成本的同时，还可W有效的提高火源定位的 精准度及效率。
[0005] 本实用新型提供一种火源探测与报警装置，用于探测井下的隐蔽的火源位置W及 在探测到井下有隐蔽火源时发出警报。所述火源探测及报警装置包括：
[0006] 感溫电缆，铺设于井下的采空区，其内包括两条导线，所述两条导线在所处的溫度 达到一预定的溫度或落入一预定的溫度范围内时相连接，从而使所述感溫电缆短路；
[0007] 报警器，与所述感溫电缆相连接，用于在所述感溫电缆短路时，发出警报信号；
[000引多路脉冲发射接收器，用于至少在所述感溫电缆所在的区域范围内发射和接收脉 冲信号；
[0009] 位置分析仪，与所述多路脉冲发射接收器连接，用于根据计算公式及所述感溫电 缆的布置方式计算出所述感溫电缆短路的位置，即火源位置；
[0010] 显示屏，用于显示位置分析仪分析得到的火源位置及所述报警器产生的报警信 号。
[0011] 相较于现有技术，本实用新型提供的火源探测与报警装置，利用感溫电缆传递溫 度信息，报警器在感溫电缆短路时发出报警信息；并过自动分析火源信号发出的感溫电缆 的位置，进而确定准确确定火源位置。
【附图说明】
[0012] 图I是本实用新型一实施方式的火源探测及报警装置的示意图。
[0013] 图2是本实用新型第一实施方式的感溫电缆铺设于采空区的布置方式示意图。
[0014] 图3是本实用新型第二实施方式的感溫电缆铺设于采空区的布置方式示意图。
[0015] 图4是本实用新型第=实施方式的感溫电缆铺设于采空区的布置方式示意图。
[0016] 主要元件符号说明： 「00171
O
【具体实施方式】
[0018] 下面结合附图对本实用新型作进一步说明。
[0019] 请参阅图1所示，其为本实用新型一实施方式的一种用于火源探测及报警装置200 (下称为装置200)的示意图。装置200包括探测感溫部分、报警系统和位置分析系统，通过该 装置200即可实现对采空区火源溫度探测与火源位置的确定。在一实施方式中，该装置200 为一用于实验的实验装置。
[0020] 装置200包括位置分析仪100、感溫电缆1和电缆保护装置6,其中位置分析仪100包 括多路脉冲发射接收器2、位置分析按钮3、显示屏4和报警器5。
[0021] 感溫电缆1是按照一定方式布置在采空区，感溫电缆1内部包括两条导线，当其所 在区域的溫度超过设定溫度时，感溫电缆1将发生短路。
[0022] 多路脉冲发射接收器2用于至少在感溫电缆1所在的区域范围发射、接收脉冲信 号。
[0023] 位置分析仪100用来根据多路脉冲发射接收器2发射及接收的信号，结合感溫电缆 1的铺设布置方式，自动分析火源发生位置。通过设定相关参数，多路脉冲发射接收器2发 射、接收脉冲多路信号，位置分析仪100可W分析感溫电缆1不同布置方式下的火源位置。
[0024] 显示屏4用来显示位置分析仪100所确定的火源具体位置信息、感溫电缆1首次短 路的时间及报警器5发出的报警信息。
[0025] 报警器5是用来发出火灾报警信号，其与感溫电缆1相连接。报警器5和正常溫度下 的感溫电缆1构成一个开路电路。当感溫电缆1短路时，该开路电路会构成一回路，报警器5 则发出警报。该警报可W为声音警报、文字信息警报等。
[0026] 电缆保护装置6用于保护采空区的感溫电缆1。
[0027] 如下详细介绍采空区火源位置探测和快速准确定位火源位置并报警的实施过程。
[0028] 为准确探测采空区高溫位置，将感溫电缆1铺设到可能发生煤自燃的采空区部分。 在不同的实施方式中，在可能发火的采空区，按照单通道一条龙布置方式、多通道水平布置 方式，多通道倾斜布置方式等铺设感溫电缆1。具体请分别参见图2~4中各【具体实施方式】的 感溫电缆1的布置方式示意图。
[0029] 假设采煤工作面倾斜长度为200m，欲在该采空区面积内使用该装置来探测、预告 火源位置，感溫电缆1的具体铺设方式及测量方法介绍如下。从采空区最末端起，感溫电缆1 开始排布，如第一实施方式的图2所示的单通道一条龙布置方式，是沿工作面倾斜方向布置 第一长度(本实施方式中，该第一长度为200m)，然后向工作面走向方向折返一预设长度(该 预设长度为一范围，即5~IOm)，继续沿着工作面倾斜方向铺设感溫电缆第一长度(200m)， W此类推，直到铺设满整个采空区煤自燃"氧化带"为止，感溫电缆1经由回采巷道延伸到位 置分析仪100接口，与位置分析仪100相连接。
[0030] 如第二实施方式的图3所示的多通道水平布置方式，是沿工作面走向方向布置若 干条(本实施方式中为4~5条)第二长度(该第二长度为一范围，即150~200m)感溫电缆1 (加保护装置6)，感溫电缆1经由巷道延伸到位置分析仪100多通道接口，与位置分析仪100 相连接。
[0031] 如第=实施方式的图4所示的多通道倾斜布置方式，是沿工作面倾向方向倾斜一 预设角度(本实施方式中，该预设角度为30°)并间隔第=长度(本实施方式中，该第=长度 为20m)布置若干条(本实施方式中为4~5条)第四长度(本实施方式中，该第四长度为200m) 的感溫电缆1(加保护装置6)，感溫电缆1经由巷道延伸到位置分析仪100多通道接口，与位 置分析仪100相连接。
[0032] 当采空区一切溫度正常时，多路脉冲发射接收器多路脉冲发射接收器2发射脉冲 信号，信号传递到感溫电缆1终点并折返多路脉冲发射接收器2,位置分析仪100通过分析， 未检测到火源信息，显示屏4则显示正常。
[0033] 而当采空区感溫电缆1周围的溫度达到一预定的溫度或落入一预定的溫度范围内 时，感溫电缆1感受到周围溫度升高，感溫电缆1内部的感溫材料发生融化，造成感溫电缆1 中的两根导线相连接，而自动短路。在本实施方式中，所述预定的溫度下或所述预定的溫度 范围内，感溫电缆1会烙断而造成感溫电缆1短路。此时由多路脉冲发射接收器2发射的脉冲 波将在短路地点折返多路脉冲发射接收器2。位置分析仪100通过分析传回来的脉冲信号， 结合感溫电缆1的布置方式分析得到感溫电缆1短路的距离，并确定火源位置。
[0034] 具体的，报警电路由于感溫电缆1的短路已经使报警电路构成回路，报警器5报警。 同时报警器5会发出报警信号。位置分析仪100通过向感溫电缆1发出脉冲的方式测算短路 距离，同时根据感溫电缆1的排布方式和首次短路时间推算出报警位置和火源发展方向。多 路脉冲发射接收器2向感溫电缆1发射脉冲信号，当感溫电缆1发生短路故障时，发出去的脉 冲信号到达故障点（即，短路地点）后会返回位置分析仪100,利用下述公式计算短路地点与 位置分析仪100之间的感溫电缆1的长度，最后结合感溫电缆1的铺设图（布置方式示意图）， 即可确定火源位置;根据感溫电缆1首次短路时间，推算火源发展方向。
[003引 l = VXT/2 (1)
[0036] 式中；
[0037] L为短路地点与位置分析仪100之间的感溫电缆1的长度，单位为m;
[0038] V为脉冲信号在感溫电缆1里的传播速度，单位为m/s;
[0039] T为发射和接收脉冲信号的时间差，单位为s。
[0040] 假设采空区火源范围较大，单根的感溫电缆已不足W准确预报火源的位置，可W 运用W下方案来准确探测火区范围：
[0041] 具体来说，如第二实施方式的图3所示的多通道水平布置方式，当通道1周围的溫 度达到一预定的溫度或落入一预定的溫度范围时，感溫电缆1自动短路，警报器5报警，记录 下首次报警的时间Tl;同理，当通道2也发生报警时，记录下报警的时间T2; W此类推得到T3、 T4、Ts......位置分析仪100通过向感溫电缆1发出脉冲的方式测算短路距离，同时根据感溫 电缆1的排布方式确定报警位置;利用记录得到的各通道首次报警的时间，计算各报警点的 报警时间差，推断火源蔓延的速度和方向，进而准确预报火源的范围及发展方向。
[0042] 电缆保护装置6为套设于感溫电缆1上的由防火材质构成的耐压力的管子，用于全 程保护感溫电缆1不被机械力砸断。本实施方式中，电缆保护装置6为一铁制=角架，采用可 拆卸结构，内涂有绝缘油漆。在另一实施方式中，电缆保护装置6为一中空的圆形钢管。在 其他实施方式中，电缆保护装置6还可W是其他防火材料组成的中空的管子，其形状还可W 是=角形、四方形、楠圆形等。
[0043] 本技术领域的普通技术人员应当认识到，W上的实施方式仅是用来说明本实用新 型，而并非用作为对本实用新型的限定，只要在本实用新型的实质精神范围之内，对W上实 施方式所作的适当改变和变化都落在本实用新型要求保护的范围之内。
【主权项】
1. 一种火源探测与报警装置，其特征在于，用于探测井下的隐蔽的火源位置以及在探 测到井下有隐蔽火源时发出警报，所述火源探测及报警装置包括:感温电缆，铺设于井下的 采空区，其内包括两条导线，所述两条导线在所处的温度达到一预定的温度或落入一预定 的温度范围内时相连接，从而使所述感温电缆短路； 报警器，与所述感温电缆相连接，用于在所述感温电缆短路时，发出警报信号； 多路脉冲发射接收器，用于至少在所述感温电缆所在的区域范围内发射和接收脉冲信 号； 位置分析仪，与所述多路脉冲发射接收器连接，用于根据计算公式及所述感温电缆的 布置方式计算出所述感温电缆短路的位置，即火源位置； 显示屏，用于显示位置分析仪分析得到的火源位置及所述报警器产生的报警信号。2. 如权利要求1所述的火源探测与报警装置，其特征在于： 所述计算公式为L = VXT/2,其中，L为短路地点与位置分析仪之间的感温电缆长度，V 为脉冲信号在感温电缆里的传播速度，T为发射和接收脉冲信号的时间差;所述位置分析仪 根据所述计算公式计算出所述感温电缆的短路地点与所述位置分析仪之间的感温电缆的 长度。3. 如权利要求1所述的火源探测与报警装置，其特征在于:还包括一套设于所述感温 电缆上的电缆保护装置。4. 如权利要求3所述的火源探测与报警装置，其特征在于:所述电缆保护装置为可拆卸 的铁制三角架或圆形的钢管，内涂有绝缘油漆。5. 如权利要求2所述的火源探测与报警装置，其特征在于：所述感温电缆的布置方式 为:从所述采空区最末端起开始排布所述感温电缆，沿采煤工作面铺设第一长度，然后向采 煤工作面折返一预设长度，再沿着采煤工作面的方向铺设感温电缆第一长度，直到铺设满 整个采空区。6. 如权利要求2所述的火源探测与报警装置，其特征在于：所述感温电缆的布置方式 为:沿工作面走向的方向布置若干条第二长度的感温电缆，所述感温电缆经由巷道延伸到 所述位置分析仪的多通道接口，与所述位置分析仪相连接。7. 如权利要求2所述的火源探测与报警装置，其特征在于：所述感温电缆的布置方式 为:沿工作面倾向方向倾斜一预设角度并间隔第三长度布置若干条第四长度的感温电缆， 所述感温电缆经由巷道延伸到所述位置分析仪的多通道接口，与所述位置分析仪相连接。8. 如权利要求5-7任一项所述的火源探测与报警装置，其特征在于:所述多路脉冲发射 接收器向所述感温电缆发射脉冲信号，当所述感温电缆短路时，所述多路脉冲发射接收器 发出去的脉冲信号到达短路地点后返回所述位置分析仪，所述位置分析仪利用所述公式计 算短路地点与所述位置分析仪之间的感温电缆的长度，最后结合所述感温电缆的布置方 式，确定火源位置。9. 如权利要求8所述的火源探测与报警装置，其特征在于:所述位置分析仪还根据所述 感温电缆的布置方式和首次短路时间推算出报警位置和火源发展方向。10. 如权利要求5-7任一项所述的火源探测与报警装置，其特征在于:所述感温电缆短 路时，由所述多路脉冲发射接收器发射的脉冲波将在短路地点折返多路脉冲发射接收器， 所述位置分析仪通过分析传回来的脉冲信号，结合所述感温电缆的布置方式分析得到所述 感温电缆短路的距离，并确定火源位置。
【文档编号】G08B17/06GK205722273SQ201620484866
【公开日】2016年11月23日
【申请日】2016年5月25日
【发明人】谭波, 朱红青, 张飞超, 徐曾武, 续岩岩, 杨泽晨, 李雪
【申请人】中国矿业大学(北京)