公开/公告号CN113250736A
专利类型发明专利
公开/公告日2021-08-13
原文格式PDF
申请/专利权人 华北科技学院(中国煤矿安全技术培训中心);
申请/专利号CN202110567448.1
申请日2021-05-24
分类号E21F7/00(20060101);E21F17/18(20060101);E21F1/00(20060101);E21F3/00(20060101);E21F5/00(20060101);G01D21/02(20060101);
代理机构44681 广东有知猫知识产权代理有限公司;
代理人高志军
地址 100000 北京市石景山区五里坨南宫车站北石门路368号
入库时间 2023-06-19 12:13:22
技术领域
本发明涉及瓦斯管路监测技术领域，具体来说，涉及一种可实时检测浓度的瓦斯爆炸冲击波管网测试系统。
背景技术
瓦斯是古代植物在堆积成煤的初期，纤维素和有机质经厌氧菌的作用分解而成，在高温、高压的环境中，在成煤的同时，由于物理和化学作用，继续生成瓦斯，瓦斯是无色、无味的气体，瓦斯的渗透能力是空气的1.6倍，难溶于水，不助燃也不能维持呼吸，达到一定浓度时，能使人因缺氧而窒息，如遇明火，即可燃烧，发生瓦斯爆炸，直接威胁着矿工的生命安全，因此需要通过瓦斯运输专用的管网对瓦斯进行输送。
根据近年来的统计数据，在各种煤矿事故中，瓦斯爆炸导致的煤矿事故约占煤矿事故总数的47％，为了保障安全生产，煤矿各级单位和部门都十分注重对瓦斯气体的相关研究，目前煤矿生产中最常用的措施是用专门的管路将瓦斯气体抽放出来，以保证矿井作业的安全进行，瓦斯管道是煤矿中用于抽放瓦斯气体的专用管道，瓦斯管道的性能直接影响着煤矿的安全生产，由此可见，瓦斯抽放管道的性能对煤矿的安全生产有着重大的影响。
随着科技的发展，矿井中的瓦斯抽放已经渐渐实现机器化，通过传感器的自动检测来直接显当地当时的瓦斯浓度，但是现有的传感器检测仍然需要人工进行手动记录，并且需要定时定量的进行，进而避免危险的发生，但这导致效率过低，并且容易出现误差。并且在出现异常时，工作人员不能第一时间传达信息或进行报备，仍然存在发生危险的可能。因此，在检测自动化的进程中，需要进一步更新系统，做到实时检测与远程监测，通过计算机来实现记录与处理，但目前的相关系统，只能针对瓦斯浓度进行检测，功能单一，并且后续同样需要人工进行操作，不具有较高的自动化水平。
专利号CN106706858B的专利公开了一种瓦斯浓度自动检测系统及其检测方法，该专利通过设置控制模块对检测数据进行分析处理，然后通过通讯模块进行传输，提高了对于瓦斯浓度检测的精度以及传输过程的干扰抑制能力。其能够实时精准的测量矿井内部瓦斯的浓度，但是没有针对瓦斯浓度过高时，展开有效的治理手段，不能够快速的通过系统的处理解决实际的问题。
针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
针对相关技术中的问题，本发明提出一种可实时检测浓度的瓦斯爆炸冲击波管网测试系统，以克服现有相关技术所存在的上述技术问题。
为此，本发明采用的具体技术方案如下：
一种可实时检测浓度的瓦斯爆炸冲击波管网测试系统，该系统包括以下模块组成：
处理控制中心、通风系统、瓦斯抽取管网系统，检测装置，惰性气体抽放系统；
其中，瓦斯抽取管网系统包括设置在地面的瓦斯抽取设备与铺设在矿井巷道中的抽取管道、管道控制阀及抽取喷头；
检测装置包括瓦斯浓度传感器、气压传感器、温度传感器、粉尘传感器及数据转换装置；
惰性气体抽放系统包括惰性气体储藏增压罐、惰性气体抽放管道及释放喷头。
进一步的，处理控制中心包括显示面板，CPU控制模块、信号接收模块、声光报警模块、系统供电模块及指令传输模块。
进一步的，通风系统、瓦斯抽取管网系统与惰性气体抽放系统均同步铺设在矿井巷道内部；
其中，管道控制阀与抽取喷头均呈节点式均匀分布在抽取管道外侧，释放喷头呈节点式均匀分布在惰性气体抽放管道外侧，管道控制阀用于控制抽取管道的贯通与堵塞，抽取喷头用于抽取矿井巷道内部的瓦斯，释放喷头用于向巷道内部释放惰性气体抽放管道内部输送的惰性气体。
进一步的，检测装置与管道控制阀同步设置在抽取管道中；
其中瓦斯浓度传感器、温度传感器、粉尘传感器位于抽取管道外侧，气压传感器位于抽取管道内部。
进一步的，瓦斯浓度传感器用于检测巷道内实时的瓦斯浓度，气压传感器用于检测抽取管道内部的气压强度，温度传感器用于检测矿井巷道内部的实时温度，粉尘传感器用于检测矿井巷道内实时的粉尘含量，数据转换装置用于将四个传感器采集数据转换为电信号并通过传输线缆输送至处理控制中心。
进一步的，在测试系统正常运行过程中，通风系统处于关闭状态，瓦斯抽取管网系统中管道控制阀处于打开状态且抽取喷头处于打开状态，惰性气体抽放系统中释放喷头处于闭合状态，仅通过瓦斯抽取管网系统的运行，对矿井巷道内瓦斯进行抽取，同时若干检测装置实时进行检测，并将信号传输至处理控制中心。
进一步的，当矿井巷道内某一区域因抽取管道泄漏导致瓦斯浓度过高时，系统触发一级警报并作出响应，并具体步骤如下：
该区域内的瓦斯浓度传感器检测到数值异常，并该异常数据实时传输至信号接收模块；
通过CPU控制模块处理并下达指令，声光报警模块发出一级声光警报，并通过显示面板显示泄漏区域位置；
通过指令传输模块传输指令至通风系统、瓦斯抽取管网系统及惰性气体抽放系统；
关闭瓦斯抽取设备与该区域前后相邻两个管道控制阀，打开该区域内的释放喷头释放惰性气体，并打开通风系统进行通风；
待该区域内瓦斯浓度传感器的指数降至正常数值，派遣工作人员到泄漏区域进行检查维修。
进一步的，当某一节点气压传感器检测到异常数值时，系统触发二级警报并作出响应，具体步骤如下：
信号接收模块接收到异常数值并传输至CPU控制模块进行处理；
通过显示面板显示数值异常的抽取管道位置，并通过声光报警模块发出二级声光警报；
通过指令传输模块传输指令至瓦斯抽取管网系统及惰性气体抽放系统；
关闭该节点与瓦斯抽取设备之间的所有抽取喷头，停止抽取该区域以后的瓦斯，避免抽取管道内部压力过大造成管道的破损与泄漏；
同时打开该节点与瓦斯抽取设备之间的所有释放喷头，向巷道内部冲入惰性气体防止瓦斯浓度过高；
待该节点数值降至正常值以下，再次打开所有抽取喷头，关闭所有释放喷头。
进一步的，当温度传感器与粉尘传感器检测到异常数值时，系统触发三级警报并作出响应，具体步骤如下：
信号接收模块接收到异常数值并传输至CPU控制模块进行处理；
通过显示面板显示数值异常的抽取管道位置，并通过声光报警模块发出三级声光警报；
通过指令传输模块传输指令至通风系统；
打开通风系统，对矿井巷道内部进行大规模通风与降温，降低粉尘含量与温度。
进一步的，所述惰性气体为体积1：1混合的CO
本发明的有益效果为：通过设置瓦斯抽取管网系统，能够实施有效的对矿井内部的瓦斯进行抽取，从而降低矿井内部的瓦斯含量，提高矿井的安全性；同时通过各个节点检测装置的实时检测，与处理控制中心的协同配合，能够直观清晰的显示出矿井内部各个区域的瓦斯浓度与粉尘含量，从而确保矿井始终处于可监视状态，避免出现缺漏造成区域瓦斯浓度过高发生意外；通过加入惰性气体抽放系统，能够及时对矿井内冲入惰性气体，对瓦斯起到抑制作用，从而防止瓦斯发生爆炸危险，提高安全性。
通过处理控制中心对检测装置检测到不同异常数值的分级处理，能够针对矿井内部不同的情况，进行针对性的响应，从而实现第一时间通知报警与解决问题的双重功能，进而大大提高矿井内的安全性。即能够防止抽取管道泄漏，在第一时间进行矿井内瓦斯的稀释与通风；能够防止抽取管道内部压力过大造成管道内壁的损害；能够防止矿井巷道内部温度与粉尘含量过高可能引起的意外，从而起到多方面的防护作用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据本发明实施例的一种可实时检测浓度的瓦斯爆炸冲击波管网测试系统的系统框图；
图2是根据本发明实施例的一种可实时检测浓度的瓦斯爆炸冲击波管网测试系统的简易结构示意图。
图中：
1、处理控制中心；101、显示面板；102、CPU控制模块；103、信号接收模块；104、声光报警模块；105、系统供电模块；106、指令传输模块；2、通风系统；3、瓦斯抽取管网系统；301、瓦斯抽取设备；302、抽取管道；303、管道控制阀；304、抽取喷头；4、检测装置；401、瓦斯浓度传感器；402、气压传感器；403、温度传感器；404、粉尘传感器；405、数据转换装置；5、惰性气体抽放系统；501、惰性气体储藏增压罐；502、惰性气体抽放管道；503、释放喷头。
具体实施方式
为进一步说明各实施例，本发明提供有附图，这些附图为本发明揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理，配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点，图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。
根据本发明的实施例，提供了一种可实时检测浓度的瓦斯爆炸冲击波管网测试系统。
现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明，如图1-2所示，根据本发明实施例的可实时检测浓度的瓦斯爆炸冲击波管网测试系统，该系统包括以下模块组成：
处理控制中心1、通风系统2、瓦斯抽取管网系统3，检测装置4，惰性气体抽放系统5；
其中，瓦斯抽取管网系统3包括设置在地面的瓦斯抽取设备301与铺设在矿井巷道中的抽取管道302、管道控制阀303及抽取喷头304；
检测装置4包括瓦斯浓度传感器401、气压传感器402、温度传感器403、粉尘传感器404及数据转换装置405；
惰性气体抽放系统5包括惰性气体储藏增压罐501、惰性气体抽放管道502及释放喷头503。
在一个实施例中，处理控制中心1包括显示面板101，CPU控制模块102、信号接收模块103、声光报警模块104、系统供电模块105及指令传输模块106。
在一个实施例中，通风系统2、瓦斯抽取管网系统3与惰性气体抽放系统5均同步铺设在矿井巷道内部；
其中，管道控制阀303与抽取喷头304均呈节点式均匀分布在抽取管道302外侧，释放喷头503呈节点式均匀分布在惰性气体抽放管道502外侧，管道控制阀303用于控制抽取管道302的贯通与堵塞，抽取喷头304用于抽取矿井巷道内部的瓦斯，释放喷头503用于向巷道内部释放惰性气体抽放管道502内部输送的惰性气体。
在一个实施例中，检测装置4与管道控制阀303同步设置在抽取管道302中；
其中瓦斯浓度传感器401、温度传感器403、粉尘传感器404位于抽取管道302外侧，气压传感器402位于抽取管道302内部。
在一个实施例中，瓦斯浓度传感器401用于检测巷道内实时的瓦斯浓度，气压传感器402用于检测抽取管道302内部的气压强度，温度传感器403用于检测矿井巷道内部的实时温度，粉尘传感器404用于检测矿井巷道内实时的粉尘含量，数据转换装置405用于将四个传感器采集数据转换为电信号并通过传输线缆输送至处理控制中心1。
在一个实施例中，在测试系统正常运行过程中，通风系统2处于关闭状态，瓦斯抽取管网系统3中管道控制阀303处于打开状态且抽取喷头304处于打开状态，惰性气体抽放系统5中释放喷头503处于闭合状态，仅通过瓦斯抽取管网系统3的运行，对矿井巷道内瓦斯进行抽取，同时若干检测装置4实时进行检测，并将信号传输至处理控制中心1。
在一个实施例中，当矿井巷道内某一区域因抽取管道302泄漏导致瓦斯浓度过高时，系统触发一级警报并作出响应，并具体步骤如下：
该区域内的瓦斯浓度传感器401检测到数值异常，并该异常数据实时传输至信号接收模块103；
通过CPU控制模块102处理并下达指令，声光报警模块104发出一级声光警报，并通过显示面板101显示泄漏区域位置；
通过指令传输模块106传输指令至通风系统2、瓦斯抽取管网系统3及惰性气体抽放系统5；
关闭瓦斯抽取设备301与该区域前后相邻两个管道控制阀303，打开该区域内的释放喷头503释放惰性气体，并打开通风系统2进行通风；
待该区域内瓦斯浓度传感器401的指数降至正常数值，派遣工作人员到泄漏区域进行检查维修。
在一个实施例中，当某一节点气压传感器402检测到异常数值时，系统触发二级警报并作出响应，具体步骤如下：
信号接收模块103接收到异常数值并传输至CPU控制模块102进行处理；
通过显示面板101显示数值异常的抽取管道302位置，并通过声光报警模块104发出二级声光警报；
通过指令传输模块106传输指令至瓦斯抽取管网系统3及惰性气体抽放系统5；
关闭该节点与瓦斯抽取设备301之间的所有抽取喷头304，停止抽取该区域以后的瓦斯，避免抽取管道302内部压力过大造成管道的破损与泄漏；
同时打开该节点与瓦斯抽取设备301之间的所有释放喷头503，向巷道内部冲入惰性气体防止瓦斯浓度过高；
待该节点数值降至正常值以下，再次打开所有抽取喷头304，关闭所有释放喷头503。
在一个实施例中，当温度传感器403与粉尘传感器404检测到异常数值时，系统触发三级警报并作出响应，具体步骤如下：
信号接收模块103接收到异常数值并传输至CPU控制模块102进行处理；
通过显示面板101显示数值异常的抽取管道302位置，并通过声光报警模块104发出三级声光警报；
通过指令传输模块106传输指令至通风系统2；
打开通风系统2，对矿井巷道内部进行大规模通风与降温，降低粉尘含量与温度。
在一个实施例中，惰性气体为体积1：1混合的CO
综上所述，借助于本发明的上述技术方案，通过设置瓦斯抽取管网系统3，能够实施有效的对矿井内部的瓦斯进行抽取，从而降低矿井内部的瓦斯含量，提高矿井的安全性；同时通过各个节点检测装置4的实时检测，与处理控制中心1的协同配合，能够直观清晰的显示出矿井内部各个区域的瓦斯浓度与粉尘含量，从而确保矿井始终处于可监视状态，避免出现缺漏造成区域瓦斯浓度过高发生意外；通过加入惰性气体抽放系统5，能够及时对矿井内冲入惰性气体，对瓦斯起到抑制作用，从而防止瓦斯发生爆炸危险，提高安全性。
通过处理控制中心1对检测装置4检测到不同异常数值的分级处理，能够针对矿井内部不同的情况，进行针对性的响应，从而实现第一时间通知报警与解决问题的双重功能，进而大大提高矿井内的安全性。即能够防止抽取管道302泄漏，在第一时间进行矿井内瓦斯的稀释与通风；能够防止抽取管道302内部压力过大造成管道内壁的损害；能够防止矿井巷道内部温度与粉尘含量过高可能引起的意外，从而起到多方面的防护作用。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
机译： 一种用于地下矿井的开采装置驱动方法，涉及测量瓦斯浓度，并在确定的开采量与测量的瓦斯浓度之间出现不合格的相互关系时发出警报
机译： 在瓦斯浓度监控方式中，将获取分配给瓦斯浓度传感器的瓦斯浓度信息进行布局，
机译： 气体开关压力传感器，提供的气体爆炸冲击波开关及气体爆炸冲击波开关的压力检测方法
