矿井外因火灾监测报警系统技术方案

本发明专利技术公开了一种矿井外因火灾监测报警系统。矿井外因火灾具有发现难、发展迅猛等特点，传统外因火灾报警系统反应时间长，易发生错报和漏报，使火势不能得到及时控制，造成大量人员伤亡。所述系统主要包括信息处理服务器、报警装置、通信网络、气体浓度遥感装置、火焰监测装置等；系统可通过气体浓度遥感装置对监测区域环境中的气体浓度等特征进行监测，并通过对火焰等监测数据综合分析发出火灾报警。所述系统可准确监测外因火灾特征气体，大大提高了报警准确度，为煤矿安全生产提供重要保障。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种矿井外因火灾监测报警系统，该系统涉及传感器技术、激光技术、光谱分析技术、信号处理技术等领域。
技术介绍
煤炭是我国主要能源，约占一次能源70％。煤炭行业是高危行业，瓦斯、火灾、顶板、煤尘等事故困扰着煤矿安全生产。煤矿矿井火灾包括内因火灾和外因火灾，矿井外因火灾具有发现难、发展迅猛、灭火和救护困难等特点。火灾一旦发生，如果火势不能得到及时控制，波及范围将迅速扩大，造成大量人员伤亡，因此及时发现矿井外因火灾具有重要意义。目前矿井外因火灾的监测方法主要采用温度监测和烟雾监测等，烟雾监测存在反应慢，误报率和漏报率高等缺点；温度监测目前较为先进的方法是采用光纤分布温度监测，但光纤存在易损坏、安装较为复杂、维护困难等问题。因此需要新的矿井外因火灾监控报警系统，以满足煤矿安全生产要求。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种矿井外因火灾监测报警系统，可遥感监测较远距离范围内的巷道火灾引起的火焰、温度数据变化和巷道空间区域内火灾的标志气体CO、CO2、O2、CH4和NOX的浓度变化，通过分析得到的监测数据进行火灾报警。所述系统主要包括气体浓度遥感装置、温度监测装置、火焰监测装置、信息处理服务器、报警装置和通信网络；气体浓度遥感装置主要包括激光发射器、激光接收器、控制处理单元和显示单元；气体浓度遥感装置采用开放气室，可对环境中多种气体浓度进行遥感监测；气体浓度遥感装置具有激光测距功能；信息处理服务器负责处理气体浓度数据、环境温度数据和火焰监测数据，当监测数据满足报警条件，则通过报警单元发出声光报警，通过通信网络发送火灾报警信息。1.所述系统进一步包括：系统的气体浓度遥感装置采用下述方法进行不同距离区域的气体浓度监测：装置在同一点发射不同方向的两束激光，对不同距离的反射点A和B进行测量；设测得反射点A的距离为LA，气体平均浓度为MA，测得反射点B的距离为LB，气体平均浓度为MB，则A点到B点距离区域的气体浓度可用近似表示。2.所述系统进一步包括：系统的气体浓度遥感装置采用下述扫描监测方法进行扫描监测：气体浓度遥感装置的激光发射器发射不同方向的激光束进行气体浓度和距离监测，获得气体浓度、距离和发射方向组成的数据序列，经处理后得到不同距离区域的气体浓度。3.所述系统进一步包括：系统的气体浓度遥感装置的激光发射器采用可自动调节发射方向的激光发射器，控制处理单元以扫描监测方式控制激光发射器发射方向，进行不同方向气体浓度和距离监测。4.所述系统进一步包括：系统的气体浓度遥感装置的激光发射器通过激光源产生激光，一个激光源可产生用于探测多种气体的激光。5.所述系统进一步包括：系统的气体浓度遥感装置的激光发射器通过激光源产生激光，激光发射器包括多个激光源，每个激光源用于产生探测一种气体的激光。6.所述系统进一步包括：系统的气体浓度遥感装置采用下述方法进行三维空间区域的气体浓度监测：气体浓度遥感装置在同一点发射不同方向的激光束对不同距离的反射点进行测量，获得发射点距各反射点的距离；以发射点为参考点，对反射点距离和激光发射方向数据进行处理，得到各反射点的坐标数据，根据所有反射点坐标数据，获得三维空间模型，将通过运算得到的不同距离区域的气体浓度与三维空间模型相对应，获得三维空间区域的气体浓度。7.所述系统进一步包括：系统的气体浓度遥感装置的激光发射器采用可调谐半导体激光器；可调谐半导体激光器受控制处理单元控制，发出不同波长的激光；激光接收器接收反射回来的激光，将激光信号转换为电信号，控制处理单元处理电信号，得到相应的气体浓度。8.所述系统进一步包括：系统的气体浓度遥感装置的激光发射器可发出CO、CO2、O2、CH4和NOX分子吸收峰值的不同波长的激光。9.所述系统进一步包括：系统中设置在爆炸环境中的设备均为防爆型设备。10.所述系统进一步包括：系统的火焰监测装置包括视频监视设备。11.所述系统进一步包括：系统的火焰监测装置包括红外线监测设备。12.所述系统进一步包括：系统的火焰监测装置包括紫外线监测设备。13.所述系统进一步包括：系统的温度监测装置包括光纤传感器、温度传感器、红外热像仪、红外热电释或红外测温仪。附图说明图1矿井外因火灾监测报警系统组成示意图。图2矿井外因火灾监测报警系统工作流程图。图3气体浓度遥感装置实施方案1原理示意图。图4气体浓度遥感装置实施方案2原理示意图。图5气体浓度遥感装置实施方式2准直器排列结构示意图。图6气体浓度遥感装置三维空间区域浓度监测示意图。图7气体浓度遥感装置工作流程图。具体实施方式图1为矿井外因火灾监测报警系统组成示意图，所述系统组成包括：1.信息处理服务器(1)：负责对各传感器数据进行存储，并监测气体浓度数据、、温度数据和火焰监测数据的数据变化，通过分析数据变化发出火灾报警信号。2.报警装置(2)：由信息处理服务器控制发出声光报警，与信息处理服务器通过RS232接口连接通信。3.监控设备(3)：为生产管理人员提供数据查询和生产监控服务，由信息处理服务器提供现场数据,具有警报显示和GIS服务功能。4.核心交换机(4)：负责所有接入矿用以太网的设备的管理和数据交换，与井下交换机(5)通过光纤连接。通信网络设备包括核心交换机(4)、井下交换机(5)和分站(6)。5.井下交换机(5)：负责数据分站的接入和数据交换，通过光纤与各井下交换机以环网方式连接。6.分站(6)：负责各监测装置的接入和数据交换，具有网络交换机功能，与井下交换机通过光纤连接；具有RS485接口。7.气体浓度监测装置(7)：采用气体浓度遥感装置，采用开放气室，可对环境中包括CO、CO2、O2、CH4和NOX的多种气体浓度进行遥感监测，具有激光测距功能，具有三维空间区域气体浓度监测功能。8.温度监测装置(8)：可采用光纤传感器、无线温度传感器、红外热像仪、红外热电释或红外测温仪中的任意一种设备。光纤传感器可采用美国DTS系列分布式光纤传感器，通过网络接口连接分站；无线温度传感器可采用无线传感器网络设备，星型连接方式，由协调器节点设备通过RS485接口连接分站(6)；红外热像仪可采用具有智能识别功能的海康DS-2CD8313PF-E25红外热成像网络摄像机，直接通过网络接口连接分站(6)；可采用数字式红外热电释报警器，通过RS485接口模块连接分站(6)；红外测温仪可采用非接触式红外温度仪DT8012B，通过RS485接口模块连接分站(6)。9.火焰监测装置(9)：用于监测火灾产生的火焰，可通过摄像机采集视频图像，由视频图像识别设备识别火焰，可采用成都世纪朝阳科技有限公司智能图像型火灾探测器，通过网络接口连接分站(6)；也可采用红外或紫外监测设备，如美国迪创X3301红外火焰监测仪、X2200紫外火焰监测仪，通过RS485接口连接分站(6)。图2为矿井外因火灾监测报警系统工作流程图：1.(201)各监测装置将采集得到的气体浓度数据、环境温度数据、风向监测数据传送给分站(6)。2.(202)分站(6)接收到的各监测数据，将数据转发至井下交换机(5)。3.(203)井下交换机(5)将数据分站传送的监测数据传输到井上的核心交换机(4)。4.(204)核心交换机(4)将数据传输到信息处理服务器。5.(205)信息处理服务器对各传感本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种矿井外因火灾监测报警系统，其特征在于：系统主要包括气体浓度遥感装置、温度监测装置、火焰监测装置、信息处理服务器、报警装置和通信网络；气体浓度遥感装置主要包括激光发射器、激光接收器、控制处理单元和显示单元；气体浓度遥感装置采用开放气室，可对环境中多种气体浓度进行遥感监测；气体浓度遥感装置具有激光测距功能；信息处理服务器负责处理气体浓度数据、环境温度数据和火焰监测数据，当监测数据满足报警条件，则通过报警单元发出声光报警，通过通信网络发送火灾报警信息。

【技术特征摘要】
1.一种矿井外因火灾监测报警系统，其特征在于：系统主要包括气体浓度遥感装置、温度监测装置、火焰监测装置、信息处理服务器、报警装置和通信网络；气体浓度遥感装置主要包括激光发射器、激光接收器、控制处理单元和显示单元；气体浓度遥感装置采用开放气室，可对环境中多种气体浓度进行遥感监测；气体浓度遥感装置具有激光测距功能；信息处理服务器负责处理气体浓度数据、环境温度数据和火焰监测数据，当监测数据满足报警条件，则通过报警单元发出声光报警，通过通信网络发送火灾报警信息。2.如权利要求1所述的监测报警系统，其特征在于：系统的气体浓度遥感装置采用下述方法进行不同距离区域的气体浓度监测：装置在同一点发射不同方向的两束激光，对不同距离的反射点A和B进行测量；设测得反射点A的距离为LA，气体平均浓度为MA，测得反射点B的距离为LB，气体平均浓度为MB，则A点到B点距离区域的气体浓度可用近似表示。3.如权利要求1所述的监测报警系统，其特征在于：系统的气体浓度遥感装置采用下述扫描监测方法进行扫描监测：气体浓度遥感装置的激光发射器发射不同方向的激光束进行气体浓度和距离监测，获得气体浓度、距离和发射方向组成的数据序列，经处理后得到不同距离区域的气体浓度。4.如权利要求1所述的监测报警系统，其特征在于：系统的气体浓度遥感装置的激光发射器采用可自动调节发射方向的激光发射器，控制处理单元以扫描监测方式控制激光发射器发射方向，进行不同方向气体浓度和距离监测。5.如权利要求1所述的监测报警系统，其特征在于：系统的气体浓度遥感装置的激光发射器通过激光源产生激光，一个激光源可产生用于探测多种气体的激光。6.如权利要求1所述的监测报警系统，其特征在于：系统的气体浓...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙继平，
申请(专利权)人：中国矿业大学北京，
类型：发明
国别省市：北京;11