一种煤矿采空区高温探测预警及防灭火智能协同管控系统技术方案

本申请属于矿井安全技术领域，具体提供了一种煤矿采空区高温探测预警及防灭火智能协同管控系统，系统中，感温模块为多组分布式铠装测温光纤，测温光纤以固定布线方式和移动布线方式呈网格状埋设于采空区；信号解调模块接收测温光纤监测到的采空区的温度信号，基于光时域和拉曼散射对温度信号进行解调转换，基于预设的校准数据库对解调转换得到的监测温度数据进行自校准；可视化预警模块中部署有煤矿的开采时空动态模型，对采空区温度场的时空分布进行显示，并对高于预设温度阈值的校准温度数据对应的温度位置进行定位显示并报警；防灭火协同管控模块中部署有防灭火设备，防灭火设备根据可视化预警模块发出的报警信息自动启动。动。动。

【技术实现步骤摘要】
一种煤矿采空区高温探测预警及防灭火智能协同管控系统


[0001]本申请涉及矿井安全
，特别涉及一种煤矿采空区高温探测预警及防灭火智能协同管控系统。

技术介绍

[0002]煤矿井下采空区遗煤自燃是威胁矿井安全高效生产的重要灾害之一，采用煤岩氧化升温产生的标志性气体来预测预报采空区自燃发火，本身具有滞后性。煤体氧化放热的直接作用是导致温度升高，因此，用温度指标来预警火灾是可行的、合理的。
[0003][0004]近年来，分布式光纤测温技术由于其本质安全的特性，被广泛应用各领域，但在采空区测温使用中，一般将光纤布置在采空区边界处，对采空区更大面积的内部区域的温变情况未做全面监测，所得数据不足以反映采空区内部温度变化；且利用采空区的温度数据仅用来分析当时状态下的自燃发火情况，没有结合采空区温度变化规律实现数据推演以及对灾害风险进行超前预测，也未与防控系统实现智能联动管控。
[0005]因此，需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。

技术实现思路

[0006]本申请的目的在于提供一种煤矿采空区高温探测预警及防灭火智能协同管控系统，以解决或缓解上述现有技术中存在的问题。
[0007]为了实现上述目的，本申请提供如下技术方案：
[0008]本申请提供了一种煤矿采空区高温探测预警及防灭火智能协同管控系统，包括：感温模块、信号解调模块、可视化预警模块和防灭火协同管控模块；所述感温模块、所述可视化预警模块分别与所述信号解调模块通讯连接，所述防灭火协同管控模块与所述可视化化预警模型通讯连接；所述感温模块为多组分布式铠装测温光纤，多组分布式的所述测温光纤以固定布线方式和移动布线方式呈网格状埋设于所述采空区，用于对所述采空区的温度进行实时监测；所述信号解调模块接收所述测温光纤监测到的所述采空区的温度信号，并基于光时域和拉曼散射对所述温度信号进行解调转换，以及基于预设的校准数据库对解调转换得到的监测温度数据进行自校准，得到所述采空区的校准温度数据；所述可视化预警模块中部署有所述煤矿的开采时空动态模型，用于根据所述校准温度数据对所述采空区温度场的时空分布进行显示，并对高于预设温度阈值的所述校准温度数据对应的温度位置进行定位显示并报警；所述防灭火协同管控模块中部署有防灭火设备，所述防灭火设备根据所述可视化预警模块发出的报警信息自动启动，以对高于预设温度阈值的所述校准温度数据对应的温度位置进行灭火准备。
[0009]优选的，以所述固定布线方式沿倾向布设所述测温光纤在所述煤矿的采煤工作面支架后方，从所述采煤工作面一侧的顺槽向另一侧顺槽布设。
[0010]优选的，以所述移动布线方式沿走向布设的所述测温光纤，从所述煤矿的采煤工
作面支架的后方向所述采空区布设；和/或，以所述移动布线方式沿走向布设的所述测温光纤，随所述煤矿的采煤工作面支架的前移，埋设于所述采空区的底板形成的缝槽。
[0011]优选的，所述测温光纤的外侧包覆有柔性保护套，所述柔性保护套能够随所述测温光纤的布设进行弯折，且所述柔性保护套的表面设有抗压金属钢丝，以对所述测温光纤进行保护。
[0012]优选的，所述柔性保护套有多段，相邻两端所述柔性保护套之间通过快接接头固定连接。
[0013]优选的，所述信号解调模块设置于所述采煤工作面一侧的顺槽中，对应的，所述测温光纤沿所述采煤工作面的巷道帮部与所述信号解调模块连接，且所述测温光纤朝向所述巷道帮部内侧位于所述巷道帮部中的其它管路下。
[0014]优选的，所述校准数据库为温度补偿数据库；对应的，所述信号解调模块调用所述温度补偿数据库中的温度补偿系数，根据所述煤矿的煤质及所述采煤工作面处的开采条件，对所述监测温度数据的偏差进行自校准。
[0015]优选的，所述可视化预警模块基于预设的分级预警机制，根据所述校准温度数据与所述预设温度阈值的差值，在所述开采时空动态模型中，对高于预设温度阈值的所述校准温度数据对应的温度位置进行定位显示并分级报警。
[0016]优选的，所述开采时空动态模型根据所述采空区的赋值参数，对所述采空区自燃火灾的时空发展趋势进行推演，其中，所述赋值参数包括：所述采空区的温度数据、工作面通风量、工作面风温、采煤时的回采速度、采煤高度、遗煤厚度以及煤岩的导热系数。
[0017]优选的，所述防灭火协同管控模块还部署有自动控制器，所述自动控制器根据所述报警信息对所述防灭火设备中的灭火材料的用量和时间进行自动控制。
[0018]有益效果：
[0019]本申请实施例提供的煤矿采空区高温探测预警及防灭火智能协同管控系统，一方面，利用在采空区以固定布线方式和移动布线方式呈网格状分布的多组分布式测温光纤，对采空区的温度进行实时监测，由信号解调模块基于光时域和拉曼散射，对监测到的温度信号进行解调转换并自校准，由可视化预警模块根据校准后的校准温度数据在开采时空动态模型对采空区温度场的时空分布进行显示，并对温度数据与预设温度阈值进行比对，在高于预设温度阈值时，对校准温度数据在采空区对应的温度位置进行定位显示，并实现报警；防灭火协同管控模块提前布置在煤矿的高温易发火区域，当接收到可视化预警模块发出的报警信号后，自动启动防灭火系统，对对应的报警位置进行灭火准备。籍此，实现对采空区有针对性的大面积温度监测，并提前预测自燃发火风险，一旦出现异常温变，及时发出预警提醒，便于及时采取防控措施；有利于煤矿采空区内部温度的全面感知、精准分析、动态预测、协同控制的火灾智能化监控。
[0020]另一方面，并根据采空区的温度数据，以及通风、回采数据等，对采空区内的自燃火灾的时空发展趋势进行推演，预测采空区在未来一段时间内的温度升高或降低的趋势；籍此，实现对采空区有针对性的大面积温度监测，并提前预测自燃发火风险，一旦出现异常温变，及时发出预警提醒，便于及时采取防控措施；
[0021]同时，通过在测温光纤的外侧包覆柔性保护套，柔性保护套随测温光纤的布设进行弯折，且在柔性保护套的表面设抗压金属钢丝，对测温光纤进行保护，有效避免煤岩垮落
砸坏测温光纤，保证测温光纤可以实时有效的对采空区的温度进行监测，进一步提高采空区光纤测温预警及防灭火智能联动管控系统的可靠性。
附图说明
[0022]构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。其中：
[0023]图1为根据本申请的一些实施例提供的煤矿采空区高温探测预警及防灭火智能协同管控系统的布置示意图；
[0024]图2为根据本申请的一些实施例提供的煤矿采空区高温探测预警及防灭火智能协同管控系统的原理示意图；
[0025]图3为根据本申请的一些实施例提供的煤矿采空区高温探测预警及防灭火智能协同管控系统的操作示意图。
[0026]附图标记说明：
[0027]1、测温光纤，2、信号解调模块，3、共网传输模块，4、可视化预警模块，5、远程客户端，6、防灭火协同管控模块，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种煤矿采空区高温探测预警及防灭火智能协同管控系统，其特征在于，包括：感温模块、信号解调模块、可视化预警模块和防灭火协同管控模块；所述感温模块、所述可视化预警模块分别与所述信号解调模块通讯连接，所述防灭火协同管控模块与所述可视化预警模块通讯连接；所述感温模块为多组分布式铠装测温光纤，多组分布式的所述测温光纤以固定布线方式和移动布线方式呈网格状埋设于所述采空区，用于对所述采空区的温度进行实时监测；所述信号解调模块接收所述测温光纤监测到的所述采空区的温度信号，并基于光时域和拉曼散射对所述温度信号进行解调转换，以及基于预设的校准数据库对解调转换得到的监测温度数据进行自校准，得到所述采空区的校准温度数据；所述可视化预警模块中部署有所述煤矿的开采时空动态模型，用于根据所述校准温度数据对所述采空区温度场的时空分布进行显示，并对高于预设温度阈值的所述校准温度数据对应的温度位置进行定位显示并报警；所述防灭火协同管控模块中部署有防灭火设备，所述防灭火设备根据所述可视化预警模块发出的报警信息自动启动，以对高于预设温度阈值的所述校准温度数据对应的温度位置进行灭火准备。2.根据权利要求1所述的煤矿采空区高温探测预警及防灭火智能协同管控系统，其特征在于，以所述固定布线方式沿倾向布设所述测温光纤在所述煤矿的采煤工作面支架后方，从所述采煤工作面一侧的顺槽向另一侧顺槽布设。3.根据权利要求1所述的煤矿采空区高温探测预警及防灭火智能协同管控系统，其特征在于，以所述移动布线方式沿走向布设的所述测温光纤，从所述煤矿的采煤工作面支架的后方向所述采空区布设；和/或，以所述移动布线方式沿走向布设的所述测温光纤，随所述煤矿的采煤工作面支架的前移，埋设于所述采空区的底板形成的缝槽。4.根据权利要求1所述的煤矿采空区高温探测预警及防灭火智能协同管控系统，其特征在于，所述测温光纤的外侧包覆有柔性保护套，所述柔性保护套能够随所述测温光纤的...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘伟，张凤杰，褚翔宇，秦跃平，徐浩，闫林晓，郭文杰，宋奕澎，毋凡，张士显，
申请(专利权)人：中国矿业大学北京，
类型：发明
国别省市：