一种矿井隐蔽火灾危险电磁辐射探测装置及方法，属于火灾探测装置及方法。通过探测和分析煤体升温或燃烧时产生的电磁辐射信号，进而探测矿井隐蔽火灾危险；探测装置包括互相垂直定向接收天线组和监控主机。探测方法是：在选定测点处把互相垂直定向接收天线组的有效接收方向朝向探测区域，测试并计算电磁辐射值及其主方向；不同测点主方向的交叉处即为潜在危险区域。根据潜在危险区域电磁辐射指标的平均值及多次测试的动态变化趋势，采用临界值法和动态变化趋势法判定，当电磁辐射指标值或动态变化趋势超过相应的临界值时，判定该区域有火灾危险。本方法能从时间和空间上探测矿井隐蔽火灾危险性及区域；具有高效、便捷的特点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种火灾探测装置及方法，特别是一种。对于煤层和采空区煤炭升温和燃烧的探测及预警，具体涉及一种。
技术介绍
矿井火灾包括外部火灾和内部火灾，内部火灾是有自燃倾向的煤炭在一定条件下发生的火灾，具有潜伏性、突发性等特点。矿井火灾常导致人员伤亡、设备损失、矿井停产、资源破坏、甚至引起瓦斯、煤尘或硫化矿尘爆炸，对矿井生产和人员安全有重要影响。由于矿井井下相对狭小的空间和井下特殊的环境，很难准确了解隐蔽火灾危险性和火势情况，所以运用火灾探测技术进行隐蔽火灾探测是矿井发现火灾了解火灾的重要手段。当前的矿井火灾危险探测方法主要有:(I)温度法，即根据所测区域的温度变化情况，确定煤层自然发火危险及区域的方法。这种方法主要用于早期预报，不能探测隐蔽火源或火灾危险的范围。(2)可见光图像分析法利用可见光图像进行火灾分析，由于可见光图像与火灾热特性关联不大，存在算法复杂，准确率不高的缺陷。(3)红外分析探测利用红外探测得到物体温度，判断是否超过火灾阈值，进行火灾预警。此种探测装置多采用近红外测温仪器实现，受距离影响严重，无法准确探测火源。(4)航天遥感技术作为煤矿(田)火区探测技术，由于分辨率低一直处于研究应用阶段，到现在也没有能够作为一种煤火探测新技术而得到推广和有关部门认可。(5)指标气体分析法，即利用束管监测系统、人工采样分析、矿井监控系统等多种手段相结合获取各类质变气体，通过煤自燃发火过程中生成的某些气体的浓度、比值、发生速率等特征参数进行数学分析。但在探测过程中束管易受到煤岩损坏，不能探测深部煤体及采空区的火灾危险性。现有非接触火灾探测技术中，探测装置成本较高；并且由于传感器的布置易受矿井特殊环境的影响，以及探测区域及位置易受时空的限制，探测煤层和采空区隐蔽火灾的难度较大，对于上述问题目前尚未提出有效解决方案。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种探测准确率高、便于携带的隐蔽火灾危险探测装置及方法。本专利技术的目的是这样实现的:内容包括:探测装置和探测方法；矿井隐蔽火灾电磁辐射探测装置由互相垂直定向接收天线组和监控主机组成；监控主机包括前置放大器、滤波器、A/D转换器、缓冲寄存器、CPU、数据存储器、显示器、通讯端口、键盘和电源；其中互相垂直定向接收天线分为I号天线和2号天线，I号天线和2号天线分别与前置放大器和滤波器串联构成二组天线组，串联后的二组天线组并联连接后再与A/D转换器串联连接，A/D转换器与缓冲寄存器、CPU串联连接，数据存储器、显示器、通讯端口、键盘并联连接在CPU上，电源为监控主机供电。进一步的矿井隐蔽火灾电磁辐射探测装置的监控主机同步采集来自I号天线和2号天线所接收的电磁辐射分量E1和E2,分量E1和E2矢量叠加值为天线组有效接收象限区域内电磁福射值，电磁福射主方向与I号天线的夹角为α且a = arctan(E2ZE1);探测距离可根据现场情况进行调整。进一步的矿井隐蔽火灾危险电磁辐射探测装置的数据存储器安装在CPU内，监控主机设有输入键盘，进行临界电磁辐射参数的输入；监控主机外部装有防火外壳，可根据不同的矿井条件调整装置的功率大小。矿井隐蔽火灾危险电磁辐射探测方法:在选定测点处把I号天线和2号天线的有效接收方向朝向探测区域，测试并计算该区域电磁辐射值及其主方向；不同测点主方向的交叉处即为潜在危险区域。进一步的矿井隐蔽火灾危险电磁辐射探测方法，根据潜在危险区域电磁辐射指标的平均值及多次测试的动态变化趋势，采用临界值法和动态变化趋势法判定潜在危险区域电磁辐射指标的平均值及多次测试的动态变化趋势；当电磁辐射指标值或动态变化趋势超过相应的临界值时，判定该区域有火灾危险。有益效果:从时间和空间上探测矿井隐蔽火灾危险性及范围，能进行非接触式连续的探测采空区内部、深部煤体等隐蔽火灾危险性及区域；该装置成本低，易于生产，大大节省矿井在隐蔽火灾探测的经费及预算；该装置操作简单，不受井下狭小的空间和井下特殊环境的限制，探测过程对生产无影响；该装置能够同步处理并分析探测过程中的电磁辐射指标值及其动态变化趋势，实时分析和判断潜在危险区域的火灾危险性，快速准确的实现矿井火灾危险的探测及预警；该装置能通过多次测试电磁辐射指标的动态变化趋势反映矿井火灾变化，并检验矿井防灭火效果；该装置及方法的高效、快速的探测及预警，必将为矿井带来巨大的社会效益和经济效益。【附图说明】图1是本专利技术的矿井隐蔽火灾危险电磁辐射探测装置结构示意图。图2是本专利技术采空区电磁辐射探测装置布置示意图。图3是本专利技术矿井隐蔽火灾危险电磁辐射探测过程框图。【具体实施方式】需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互结合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。实施例1:图1是矿井隐蔽火灾危险电磁辐射探测装置结构示意图，内容包括:探测装置和探测方法；矿井隐蔽火灾电磁辐射探测装置由互相垂直定向接收天线组和监控主机组成；监控主机包括前置放大器、滤波器、Α/D转换器、缓冲寄存器、CPU、数据存储器、显示器、通讯端口、键盘和电源；其中互相垂直定向接收天线分为I号天线和2号天线，I号天线和2号天线分别与前置放大器和滤波器串联构成二组天线组，串联后的二组天线组并联连接后再与Α/D转换器串联连接，Α/D转换器与缓冲寄存器、CPU串联连接，数据存储器、显示器、通讯端口、键盘并联连接在CPU上，电源为监控主机供电。图2是采空区电磁辐射探测装置布置示意图，矿井在生产或检查过程中，工作人员携带矿井隐蔽火灾危险电磁辐射探测装置到达预定地点进行探测，如图中监控主机位置所示。测试过程中将I号天线、2号天线的有效接收方向朝向监测区域，监控主机同步采集来自I号天线和2号天线所接收的电磁辐射分量E1和E2,分量E1和E2矢量叠加值为I号、2号天线有效接收象限区域内电磁辐射最大值，电磁辐射主方向与I号天线的夹角为α且a = arctan(E2Z^E1)。天线下方可装有支架，可调整天线的高度和测试距离。I号天线、2号天线有效接收象限区域如图中虚线位置，电磁辐射主方向如图中实线位置。矿井隐蔽火灾危险电磁辐射探测装置的数据存储器安装在CPU内，监控主机设有输入键盘，进行临界电磁辐射参数的输入；监控主机外部装有防火外壳，可根据不同的矿井条件调整装置的功率大小。在数据存储器中安装控制程序。矿井隐蔽火灾危险电磁辐射探测方法:选定如图所示的2个测点，将探测装置放置在选定测点处，把I号天线和2号天线的有效接收方向朝向探测区域，测试并计算该区域电磁辐射值及其主方向；2个测点主方向的交叉处即为潜在危险区域，如图中圆形区域所示。矿井隐蔽火灾危险电磁辐射探测方法，根据潜在危险区域电磁辐射指标的平均值及多次测试的动态变化趋势，采用临界值法和动态变化趋势法判定潜在危险区域电磁辐射指标的平均值及多次测试的动态变化趋势；当电磁福射指标值或动态变化趋势超过相应的临界值时，判定该区域有火灾危险。图3是矿井隐蔽火灾危险电磁辐射探测方法过程框图，探测过程具体分为以下四步。第一步:装置布置，将I号天线、2号天线固定在预先选定的测点上，测点附近避免出现大型电气设备，以防天线的接收信号受到干扰。天线与被测区域的距离根据现场情况及被测区域的大小而定。开启探测装置，内置软件初始化，程序本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种矿井隐蔽火灾危险电磁辐射探测装置，其特征是：矿井隐蔽火灾电磁辐射探测装置由互相垂直定向接收天线组和监控主机组成；监控主机包括前置放大器、滤波器、A/D转换器、缓冲寄存器、CPU、数据存储器、显示器、通讯端口、键盘和电源；其中互相垂直定向接收天线分为1号天线和2号天线，1号天线和2号天线分别与前置放大器和滤波器串联构成二组天线组，串联后的二组天线组并联连接后再与A/D转换器串联连接，A/D转换器与缓冲寄存器、CPU串联连接，数据存储器、显示器、通讯端口、键盘并联连接在CPU上，电源为监控主机供电。
【技术特征摘要】
1.一种矿井隐蔽火灾危险电磁辐射探测装置，其特征是:矿井隐蔽火灾电磁辐射探测装置由互相垂直定向接收天线组和监控主机组成；监控主机包括前置放大器、滤波器、A/D转换器、缓冲寄存器、CPU、数据存储器、显示器、通讯端口、键盘和电源；其中互相垂直定向接收天线分为I号天线和2号天线，I号天线和2号天线分别与前置放大器和滤波器串联构成二组天线组，串联后的二组天线组并联连接后再与A/D转换器串联连接，A/D转换器与缓冲寄存器、CPU串联连接，数据存储器、显示器、通讯端口、键盘并联连接在CPU上，电源为监控主机供电。2.根据权利要求1所述的一种矿井隐蔽火灾危险电磁辐射探测装置，其特征在于:所述的监控主机同步采集来自I号天线和2号天线所接收的电磁辐射分量E1...
【专利技术属性】
技术研发人员：王恩元，孔彪，刘晓斐，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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