一种瓦斯抽采钻孔智能巡检调控装置、系统与方法与流程

本发明涉及煤矿瓦斯管理，特别涉及一种瓦斯抽采钻孔智能巡检调控装置、系统与方法。

背景技术：

1、煤矿瓦斯抽采是瓦斯治理的一种有效手段，而评价抽采达标最重要的依据就是准确可靠的瓦斯抽采计量。目前瓦斯抽采计量手段大多通过抽采总管路安装瓦斯浓度、流量、温度和负压等传感器，对工作面整条顺槽瓦斯抽采参数进行总体监测，并通过巡检工人轮班巡检的方式，对各钻孔抽采情况进行人工监测，由于各工作面顺槽较长(一般大于1000m)，抽采钻孔数量繁多(单个顺槽抽采钻孔数量一般大于500个)，严重增加了巡检工人劳动强度，近年来出现了巡检工人招工难的现象，除此之外，由于各抽采钻孔参数均在不断发生变化，人工巡检的瞬时数据仅能为计量提供参考，并发现无效钻孔，无法实现对抽采数据的精细化采集监测。若采用在各抽采钻孔均连接多参数传感器的方式进行监测计量，由于需要同时计量瓦斯浓度、流量、温度、负压等多项参数，多参数传感器造价较高(市场价大于10000元)，存在成本高，无法推广使用的问题。

2、专利申请号为cn201921233148.4，发明名称为“多孔联抽单孔瓦斯抽采参数自动巡回分检装置”的专利，通过在各抽采支管上安装防爆电磁三通阀的方式，实现抽采支管数据精细化采集，然而存在装置体积大，不适用于井下巷道狭窄空间，且大量的矿用防爆电磁三通阀存在成本高、线路以及控制复杂的问题，单个矿用防爆电磁三通阀体积大、质量重、不易安装、不易回收，故而无法推广应用。还有如专利申请号为cn202210061784.3的专利公开的一种无人巡检抽采数据智能精细化采集系统与方法，专利申请号为cn202220139736.7的专利公开的一种抽采数据智能巡检精细化采集装置与系统，虽然实现了单孔分检，然而无法实现对单孔抽采状态的远程调控，仍需人工处理。

3、此外，专利申请号为cn202210263378.5，发明名称为“一种抽采管网数据智能采集与负压分配调控系统及方法”的专利虽然实现了单孔数据采集，并对单孔抽采系统开关、负压分配状态的远程调控，然而每个钻孔配置两个远控阀门，其中开度可控防爆电子阀门一般成本较高(成本大于5000元)，且钻孔繁多，电控系统极为复杂，矿用防爆电子阀门质量重、体积大、安装回收都存在较大问题，无法广泛推广应用。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种瓦斯抽采钻孔智能巡检调控装置、系统与方法。

2、本发明的上述目的通过以下技术方案实现：

3、一种瓦斯抽采钻孔智能巡检调控装置，包括单元抽采管、多个抽采支管、三通阀、多个抽采连接管、测量支管、测量管、多参数测定装置、轨道、阀门控制移动平台组件；

4、单元抽采管与抽采主管路连通，抽采主管路内为负压，单元抽采管上等间距设置有多个抽采支管，每个抽采支管的顶端与三通阀的第一端口相连通，三通阀的第二端口与抽采连接管的一端连通，抽采连接管的另一端与抽采钻孔相连通；三通阀的第三端口与测量支管的一端相连通，测量支管的另一端与测量管相连通，在邻近测量管的出口端设置有多参数测定装置，用于测定流经测量管的气体参数，测量管的出口端与单元抽采管相连通；

5、在单元抽采管的外侧设有轨道，阀门控制移动平台组件可滑动地设置在轨道上，通过阀门控制移动平台组件实现对三通阀的导通状态进行切换；

6、所述三通阀具有四种导通状态：

7、第一种导通状态：抽采连接管仅与抽采支管完全导通；

8、第二种导通状态：抽采连接管与测量支管完全导通；

9、第三种导通状态：抽采连接管与抽采支管、测量支管均不导通；

10、第四种导通状态：抽采连接管仅与抽采支管部分导通。

11、进一步地，所述阀门控制移动平台组件包括移动平台、辅助驱动组件、接近开关及用于切换三通阀导通状态的伸缩推杆组件，所述移动平台设置在轨道上，移动平台与辅助驱动组件相连接，移动平台沿轨道前、后往复移动，所述接近开关及伸缩推杆组件设置在移动平台上方，通过伸缩推杆组件的伸缩推动三通阀实现导通状态的切换。

12、进一步地，所述三通阀包括阀体、阀芯、齿条架、第一齿条、第二齿条、齿轮、齿条架内侧滚轮；齿条架与阀体的前端外壁相固定，阀体内设有阀芯，且阀体上设有第一端口、第二端口和第三端口，阀芯内设有l型通道，齿轮可旋转地安装在齿条架内，齿轮与阀芯固定连接，齿条架外部设有齿轮标识针，齿轮标识针与齿轮连接且同步旋转，齿轮两侧分别与第一齿条、第二齿条相啮合，第一齿条、第二齿条分别贯穿置于齿条架内并通过齿条架内侧滚轮与齿条架滑动相接，阀门控制移动平台组件通过控制第一齿条或第二齿条上下移动，使齿轮旋转，从而带动阀芯旋转，阀芯内的l型通道与阀体的第一端口、第二端口和第三端口中的不同端口相对应，实现三通阀的四种导通状态的切换。

13、进一步地，所述轨道包括导线内轨道、移动平台外轨道及挡灰海绵体；所述移动平台外轨道平行固定在单元抽采管的外侧，在移动平台外轨道上方沿长度方向固定有导线内轨道，导线内轨道上方设有开口，在开口内设有挡灰海绵体，挡灰海绵体上设有缝隙，在导线内轨道内部空腔的底部设有多个间隔设置的导线辅助滚轮；

14、所述移动平台包括自驱动小车、电驱滑轮、导线转接环、导线转接平台、侧向辅助滚轮，所述自驱动小车内设驱动电机，自驱动小车下方两侧分别设有电驱滑轮，自驱动小车下方的中间位置设有导线转接平台及导线转接环，导线转接环置于导线内轨道内部腔体中，导线转接平台置于开口内并可撑开挡灰海绵体上缝隙前、后往复移动，自驱动小车的上方设有支架，接近开关固定于支架顶端，所述伸缩推杆组件包括第一伸缩推杆和第二伸缩推杆，所述第一伸缩推杆和第二伸缩推杆分别设置在支架的两侧，在所述自驱动小车外部两侧设有2个对称的侧向辅助滚轮，自驱动小车通过2个侧向辅助滚轮与移动平台外轨道滑动配合；

15、所述辅助驱动组件包括第一定滑轮及导线绞车，第一定滑轮及导线绞车依次设置在轨道的后方，在导线绞车上缠绕有本安铠装导线，本安铠装导线的前端与第一定滑轮滑动连接后置于导线内轨道内并穿过导线转接环、导线转接平台与自驱动小车内部的导线接线端子相接，并通过导线接线端子与驱动电机、电驱滑轮、第一伸缩推杆、第二伸缩推杆、接近开关电连接；本安铠装导线的末端与供电与信号通讯装置电连接，供电与信号通讯装置为驱动电机、电驱滑轮、第一伸缩推杆、第二伸缩推杆、接近开关供电及信号采集。

16、进一步地，所述轨道包括导线内轨道、移动平台外轨道及挡灰海绵体；所述移动平台外轨道平行固定在单元抽采管的外侧，在移动平台外轨道上方沿长度方向固定有导线内轨道，导线内轨道上方设有开口，在开口内设有挡灰海绵体，挡灰海绵体上设有缝隙，在导线内轨道内部空腔的底部设有多个间隔设置的导线辅助滚轮；

17、所述移动平台包括牵引小车、滚轮、钢丝绳、驱动绞车、第二定滑轮、导线转接环、导线转接平台、侧向辅助滚轮，牵引小车下方两侧分别设有滚轮，牵引小车下方的中间位置设有导线转接平台及导线转接环，导线转接环置于导线内轨道内部腔体中，且导线转接环的前端与钢丝绳的一端相固定，钢丝绳的另一端与第二定滑轮滑动连接后缠绕在驱动绞车上，第二定滑轮、驱动绞车依次置于轨道的前方，驱动绞车控制钢丝绳的收放状态，导线转接平台置于开口内并可撑开挡灰海绵体上缝隙前、后往复移动，牵引小车的上方设有支架，接近开关固定于支架顶端，所述伸缩推杆组件包括第一伸缩推杆和第二伸缩推杆，所述第一伸缩推杆和第二伸缩推杆分别设置在支架的两侧，在所述牵引小车外部两侧设有2个对称的侧向辅助滚轮，牵引小车通过2个侧向辅助滚轮与移动平台外轨道滑动配合；

18、所述辅助驱动组件包括第一定滑轮及导线绞车，第一定滑轮及导线绞车依次设置在轨道的后方，在导线绞车上缠绕有本安铠装导线，本安铠装导线的前端与第一定滑轮滑动连接后置于导线内轨道内并穿过导线转接环、导线转接平台与牵引小车内部的导线接线端子相接，并通过导线接线端子与第一伸缩推杆、第二伸缩推杆、接近开关电连接；本安铠装导线的末端与供电与信号通讯装置电连接，供电与信号通讯装置为第一伸缩推杆、第二伸缩推杆、接近开关供电及信号采集；当驱动绞车处于收绳状态时，导线绞车处于放线状态，当驱动绞车处于放绳状态时，导线绞车处于收线状态，从而实现牵引小车在移动平台外轨道上前、后往复移动。

19、进一步地，在所述自驱动小车的支架上还固定有便携式甲烷检测仪，用于检测巷道内的甲烷浓度。

20、进一步地，所述牵引小车的支架上还固定有便携式甲烷检测仪，用于检测巷道内的甲烷浓度。

21、本发明同时提供一种瓦斯抽采钻孔智能巡检调控系统，包括所述的瓦斯抽采钻孔智能巡检调控装置、井下控制柜、井下网络交换机、环网、井上网络交换机及上位机；所述瓦斯抽采钻孔智能巡检调控系统的供电与信号通讯装置、多参数测定装置与井下控制柜电连接，井下控制柜另外与井下网络交换机通信连接，井下网络交换机通过环网与置于地面的井上网络交换机连接，井上网络交换机与置于地面的上位机通信连接；井下控制柜控制阀门控制移动平台组件移动及动作，实现对对三通阀的导通状态进行切换，多参数测定装置将测量数据通过井下控制柜传送至上位机。

22、本发明同时还提供了一种瓦斯抽采钻孔智能巡检调控方法，采用所述的瓦斯抽采钻孔巡检调控系统实现，具体包括以下步骤：

23、步骤一：将各钻孔抽采封孔管与抽采连接管连接；

24、步骤二：设置各三通阀初始状态为第一种导通状态；

25、步骤三：将供电与信号通讯装置、多参数测定装置与井下控制柜电连接，井下控制柜另外与井下网络交换机通信连接，井下网络交换机通过环网与井上网络交换机连接，井上网络交换机与置于地面的上位机通信连接；通过控制阀门控制移动平台组件移动至某一钻孔上的抽采连接管对应的三通阀下方，并控制阀门控制移动平台组件动作将三通阀由第一种导通状态切换至第二种导通状态，气体流经测量支管、测量管至单元抽采管，测量管上的多参数测定装置对该钻孔的抽采参数进行测量；

26、步骤四：该钻孔抽采参数测量达到设定时间t后，井下控制柜控制阀门控制移动平台组件将该三通阀由第二种导通状态切换回至第一种导通状态；

27、步骤五：对单个钻孔的抽采状态进行循环检测及调控：多参数测定装置将测量数据信号传输至上位机，上位机在实时显示测量数据的同时，通过将多参数测定装置测定钻孔的抽采气体参数与设定值进行比较，判断钻孔抽采状态；若上位机判断该钻孔抽采系统状态为封孔不好、塌孔或抽完，则控制阀门控制移动平台组件将该三通阀由第一种导通状态切换至第三种导通状态；上位机同时对便携式甲烷检测仪测定的巷道内甲烷浓度参数进行判断，若出现甲烷浓度超限，上位机立即发出报警；

28、步骤六：重复步骤三到步骤五，实现各钻孔依次循环检测与调控。

29、进一步地，所述步骤五中，若上位机判断某一区域中的多个钻孔抽采气体参数达到上位机设置的某一区间，发送指令至井下控制柜控制阀门控制移动平台组件移动至该区域中处于第一种导通状态的钻孔对应的三通阀下方停止，并控制阀门控制移动平台组件将三通阀切换至第四种导通状态，使抽采负压合理分配。

30、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

31、本发明针对矿井抽采区域钻孔繁多(区域抽采钻孔一般大于500个)、且矿井对防爆等级要求较高的实际情况，若每个钻孔均安装矿用防爆电子三通阀，防爆电子三通阀内置有防爆驱动电机、电路板，存在体积大、质量重，安装难度大，接电调试繁琐，且大量的防爆电磁三通阀存在成本高、线路以及控制系统复杂等问题，且不易回收，无法推广应用。故而设计该套系统。本发明在瓦斯抽采钻孔智能巡检调控装置及系统在每个钻孔抽采支管上安装机械三通阀，机械三通阀具有质量轻、体积小、安装方便、成本低等优点，并通过控制移动平台带动第一电动推杆和第二电动推杆对各机械三通阀导通状态进行外力调控的方式，实现各钻孔抽采数据的远程读取与抽采系统状态远程控制，很好地解决了上述问题，轨道及阀门控制移动平台组件占用空间小，易实施。本发明具有精细化与智能化程度高、体积小、安装方便、易回收、系统简单、成本低的优点，并可实现抽采负压的合理分配。降低了人工巡检劳动强度，提高了计量精度，提高了负压分配合理性，提升了抽采效率，适于推广应用。