火源探测与报警装置 |
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| 申请号 | CN201610354091.8 | 申请日 | 2016-05-25 | 公开(公告)号 | CN107437319A | 公开(公告)日 | 2017-12-05 |
| 申请人 | 中国矿业大学(北京); | 发明人 | 谭波; 朱红青; 张飞超; 徐曾武; 续岩岩; 杨泽晨; 李雪; | ||||
| 摘要 | 本 发明 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。本发明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。 | ||||||
| 权利要求 | 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； |
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| 说明书全文 | 火源探测与报警装置技术领域背景技术[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以发挥作用，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以下几种：(1)直接测温法。在井下采空区进行布点，实地检测温度。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)用测氡法探测火源位置。该方法需要布控密集的氡气检测仪，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温度变化，得到采空区各处温度分布，确定高温位置。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。 发明内容[0004] 有鉴于此，有必要提供一种火源探测与报警装置，能准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，还可以有效的提高火源定位的精准度及效率。 [0005] 本发明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： [0007] 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； [0008] 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； [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； [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，本发明提供的火源探测与报警装置，利用感温电缆传递温度信息，报警器在感温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温电缆的位置，进而确定准确确定火源位置。附图说明 [0012] 图1是本发明一实施方式的火源探测及报警装置的示意图。 [0013] 图2是本发明第一实施方式的感温电缆铺设于采空区的布置方式示意图。 [0014] 图3是本发明第二实施方式的感温电缆铺设于采空区的布置方式示意图。 [0015] 图4是本发明第三实施方式的感温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： [0017]火源探测及报警装置 200 位置分析仪 100 感温电缆 1 多路脉冲发射接收器 2 位置分析按钮 3 显示屏 4 报警器 5 电缆保护装置 6 具体实施方式： [0018] 下面结合附图对本发明作进一步说明。 [0019] 请参阅图1所示，其为本发明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包括探测感温部分、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温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、感温电缆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] 感温电缆1按照一定方式布置在采空区，感温电缆1内部包括两条导线，当其所在区域的温度超过设定温度时，感温电缆1将发生短路。 [0022] 多路脉冲发射接收器2用于至少在感温电缆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，结合感温电缆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可以分析感温电缆1在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、感温电缆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，其与感温电缆1相连接。报警器5和正常温度下的感温电缆1构成一个开路电路。当感温电缆1短路时，该开路电路会构成一回路，报警器5则发出警报。该警报可以为声音警报、文字信息警报等。 [0026] 电缆保护装置6用于保护采空区的感温电缆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温位置，将感温电缆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温电缆1。具体请分别参见图2～4中各具体实施方式的感温电缆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，感温电缆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，感温电缆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5～10m)，继续沿着工作面倾斜方向铺设感温电缆第一长度(200m)，以此类推，直到铺设满整个采空区煤自燃“氧化带”为止，感温电缆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)感温电缆1(加保护装置6)，感温电缆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] 如第三实施方式的图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°)并间隔第三长度(本实施方式中，该第三长度为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)的感温电缆1(加保护装置6)，感温电缆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] 当采空区一切温度正常时，多路脉冲发射接收器2发射脉冲信号，信号传递到感温电缆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] 而当采空区感温电缆1周围的温度达到一预定的温度或落入一预定的温度范围内时，感温电缆1感受到周围温度升高，感温电缆1内部的感温材料发生融化，造成感温电缆1中的两根导线相连接，而自动短路。在本实施方式中，所述预定的温度下或所述预定的温度范围内，感温电缆1会熔断而造成感温电缆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，结合感温电缆1的布置方式分析得到感温电缆1短路的距离，并确定火源位置。 [0034] 具体的，报警电路由于感温电缆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通过向感温电缆1发出脉冲的方式测算短路距离，同时根据感温电缆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向感温电缆1发射脉冲信号，当感温电缆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之间的感温电缆1的长度，最后结合感温电缆1的铺设图(布置方式示意图)，即可确定火源位置；根据感温电缆1首次短路时间，推算火源发展方向。 [0035] L＝V×T/2 (1) [0036] 式中： [0037] L为短路地点与位置分析仪100之间的感温电缆1的长度，单位为m； [0038] V为脉冲信号在感温电缆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，单根的感温电缆已不足以准确预报火源的位置，可以运用以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周围的温度达到一预定的温度或落入一预定的温度范围时，感温电缆1自动短路，警报器5报警，记录下首次报警的时间T1；同理，当通道2也发生报警时，记录下报警的时间T2；以此类推得到T3、T4、T5......位置分析仪100通过向感温电缆1发出脉冲的方式测算短路距离，同时根据感温电缆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为套设于感温电缆1上的由防火材质构成的耐压力的管子，用于全程保护感温电缆1不被机械力砸断。本实施方式中，电缆保护装置6为一铁制三角架，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还可以是其他防火材料组成的中空的管子，其形状还可以是三角形、四方形、椭圆形等。 [0043] 本技术领域的普通技术人员应当认识到，以上的实施方式仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围之内，对以上实施方式所作的适当改变和变化都落在本发明要求保护的范围之内。 |
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