专利名称：矿山设备安全预警系统的制作方法
技术领域：
本发明属于矿山安全生产技术领域，特别是ー种矿山设备安全预警系统。
背景技术：
社会经济的飞速发展，对能源的需求日益増加，煤资源作为ー种重要的基础能源，在社会经济发展中起着举足轻重的作用。因此，矿产资源能否安全开发，也就成了影响社会飞速发展的重要因素。矿山设备作为矿山安全生产的主要部分，其能否在工作期间正常运行，直接影响着矿山的安全生产和矿产资源的产量。近年来国家对安全生产的重视程度越来越高，而安全事故却频频发生。矿山随着开采深度的増加和品味的降低，采掘、地压、通风、排水、提升、尾矿库、采空区等重点区域安全管理难度越来越大，为了提高矿山安全管理手段，提升安全管理科技水平，各矿山都在不 同程度的进行安全管理信息化和自动化建设，融合计算机、通讯、电子、自动化、三维建摸、虚拟现实和仿真等技术与一体的数字矿山技术在矿山生产、安全与经营管理中广泛应用，数字矿山技术已经逐渐成为矿业科技发展的源动カ。目前矿山设备检测的现状井下掘进面电机类采用电机状态检测，但是鉴于现场环境复杂，掘进机和采煤机移动頻繁，信号线敷设容易砸断，信号没有传输到地面；电缆和皮带作为矿山起火的起因之一，目前的保护主要以点式測量和人工检测为主，检测不完备，火灾风险高；开关柜、变频机和电机的开关触点和连接温度等状态量没有检测，由于生产过程中需要防爆，对触点和连接点的故障更加敏感，触点和连接点的故障轻则造成停产事故，重则引起短路爆炸进而引起可燃瓦斯气体爆炸事故，严重影响人身和财产安全，成为影响生产安全的重要事故源；井下顶板压力等环境检测采用点式測量和人工测量为主，检测不完备，检测盲区大。大型装备基座松动人工定期检查。电カ载波通讯即PLC。电カ载波是电カ系统特有的通信方式，电カ载波通讯是指利用现有电カ线，通过载波方式将模拟或数字信号进行高速传输的技木。最大特点是不需要重新架设网络，只要有电线，就能进行数据传递。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供ー种利用光纤光栅技术、分布式光纤技术以及电力载波技术的矿山设备安全预警系统，其具有无源、抗电磁干扰、电绝缘、耐腐蚀的特点，且利用电カ载波技术不需要额外信号线的敷设，系统安全可靠，为矿山设备的高效运行提供了保障。本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的
ー种矿山设备安全预警系统，其主要技术特征在干包括供配电检测装置、电机状态检测装置、分布式光纤测温装置、光纤光栅测温装置和安全预警平台；其中，所述安全预警平台包括エ业计算机、测温系统软件、GSM模块和报警装置，所述供配电检测装置包括主配电室測量电路、用电设备前端測量电路和供电回路測量电路，所述电机状态检测装置包括电カ线，所述分布式光纤测温装置包括探测光纤、光纤测温主机，所述光纤光栅测温装置包括光纤光栅传感器和光纤光栅测温主机。而且，所述的GSM模块通过GPRS网络连接手机。而且，所述的エ业计算机通过Internet网络连接远程访问用户的计算机。而且，所述的报警装置包括语音报警装置。而且，所述的报警装置还包括包括警笛、警铃和警灯。而且，所述的分布式光纤测温装置还包括光纤支架、光耦合器和交換机。 而且，所述的光纤光栅测温装置还包括光路传输部分、光分路器和交換机。本发明的优点和积极效果是
I、本发明采用的基于电カ载波器的电机状态检测装置，信号通过电カ线直接传输到井下网络，然后传给地面，工作人员能够在线知道井下掘进面各电机工作状态情况，并联动安全预警平台进行报警。此系统可作为矿山安全生产、正常运营的必备工具，有效地解决了矿山安全防范形势严峻、应急救援效率低、安全管理手段落后等问题。2、本发明采用先进的分布式光纤测温技木，实现对整条电缆或皮带沿线温度点的连续测量，真正实现点-线-面的全方位温度測量，做到火灾的早发现，早处理，防患于未然。由于其无源的显著特点，使其非常适合应用于井下。3、本发明采用光纤光栅测温技术，能够根据具体需要布设在测量位置，24小时在线测量待测点温度，绘制待测点温度曲线，并且根据预设温度，温升报警，及时发现触点和连接点的过热，进而避免形成事故。由于其无源的显著特点，使其非常适合应用于井下。4、本发明设计合理，采用GSM模块通过GPRS网络连接手机，可以及时将报警信息发送到相关人员的手机上，方便相关人员采取补救措施，同时エ业计算机通过Internet网络连接远程访问用户的计算机，可以方便相关领导远程查看矿山设备的运行情況；同时通过报警装置的各种报警形式通知相关人员采取补救措施。
图I是本发明实施例的原理结构框图。
具体实施例方式以下结合附图对本发明实施例做进ー步详述
ー种矿山设备安全预警系统，其主要技术特征在干包括供配电检测装置、电机状态检测装置、分布式光纤测温装置、光纤光栅测温装置和安全预警平台；其中，所述安全预警平台包括エ业计算机、测温系统软件、GSM模块和报警装置，所述供配电检测装置包括主配电室測量电路、用电设备前端測量电路和供电回路測量电路，所述电机状态检测装置包括电カ线，所述分布式光纤测温装置包括探测光纤、光纤测温主机，所述光纤光栅测温装置包括光纤光栅传感器和光纤光栅测温主机。结合图1，阐述本发明的工作原理
井下掘进面电机类采用基于电カ载波器的电机状态检测装置，信号通过电カ线直接传输到井下网络，然后传给地面。相关人员能够在线知道井下掘进面各电机的工作状态情況，并联动到安全预警平台。
电缆和皮带作为矿山起火的起因之一，采用先进的无源的分布式光纤测温技木，实现对整条电缆或皮带沿线温度点的连续测量，真正实现点-线-面的全方位温度測量，做到火灾的早发现，早处理，防患于未然。分布式光纤测温技术，可以实现对井下顶板压力的全局測量，真正实现点-线-面的全方位温度測量，做到顶板压力和设备基座状态的实时在线监測。开关柜、变频机和电机采用光纤光栅测温技术，能够根据具体需要布设在测量位置，24小时在线測量待测点温度，绘制待测点温度曲线，并且根据预设温度，温升报警，及时发现触点和连接点的过热，进而避免形成事故。光纤光栅测温装置包括光纤光栅传感器、光纤光栅测温主机、光路传输部分、光分路器和交換机。光纤光栅传感器为本装置的传感部分，具有体积小、精度高、耐高温、高压的特点，黏贴在需要测量的接头等易发热部位，由于系统为准分布式，故可以根据实际情况安装、设置传感器，针对需要測量点的数量和位置进行布设，以达到开关柜和电机温度监控的要求。十分适合开关柜及电机内接线柱测温使用。光路传输部分装置的所有信号均采用微功率激光进行，具有安全的特点。
系统的安全预警平台采用高速AD技术、高速信号处理器、大規模数字电路等技术对发送和接收到的微功率激光进行处理和分析。经过软件分析，得到每个测量点的实时温度数据，并经过显示器显示和报警装置进行超限超温报警，满足用户需求。根据用户需求，可以将数据进行存储和上传。可以根据实际需求对每个待测点进行温度上下限、温升速率等进行报警设置，针对不同开关触点、不同设备制定监控方案，达到全面监控，降低甚至消除因开关触点和连接点过热而引起的停产甚至恶性事故。エ业计算机设置了继电器输出点，可以接入警笛、警铃、警灯和语音报警装置等便于报警输出；利用Internet网络连接远程访问用户的计算机，可以方便相关领导远程查看矿山设备的运行情況，同时可以利用GSM模块通过GPRS网络连接手机，及时将报警信息发送到相关人员的手机上，方便相关人员采取补救措施。分布式光纤测温装置采用后向散射探測方法，由半导体激光器LD产生很窄的泵浦光脉冲，经光纤放大器EDFA进行功率提升后通过光纤分路器耦合进感温光缆，在感温光缆中将产生后向散射光，返回的后向散射光再经过光纤分路器耦合进光滤波器进行滤波和分离从而得到携帯温度信号的后向反斯托克斯散射光和作为參考信号的后向斯托克斯散射光，自此便完成了信号的采集工作；从光滤波器出来的反斯托克斯散射光和斯托克斯散射光经过雪崩ニ极管完成光电转换后进入放大器I和放大器2对电平信号进行放大，而后分别由两片A/D转化芯片进行数模转换，从而得到数字信号，再由计算机对数字信号进行信号处理、分析计算，最終得到对应点的温度场信号。因此，发出光脉冲后，对后向散射信号进行高度的多点采样，就可以获得沿光纤轴向的温度场分布，实现分布式温度传感。本系统安全预警平台的显示方式是在エ业计算机的主界面下方显示整条光纤的温度曲线图，主界面上方显示的是某一分区的温度曲线图，分区是根据用户需要进行分割的报警区域，纵轴表示温度，横轴表示距离。在主界面下方也可以显示光纤的空间图，根据用户设置，在空间图中会显示特定温度的信息，如当某处温度异常的时候通过曲线可以显示该处温度升高或降低，根据波峰的走向也能反映出温度的走向和趋势；每个分区可以分别设置过高或过低的温度报警值，当測量温度超过阀值温度时，系统会自动发出报警信号。在光纤空间图上也会用报警色突出显示报警分区及报警信息。系统根据用户的需要，可以定时保存温度数据；并可以使用专门的分析软件对历史数据进行查询分析统计，可以查询或统计一条光线在某一点、某一段或某ー个时间范围内温度数据。当系统检测到温度报警时系统会自动保存报警前后及报警时的温度数据。需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明并不限于具体实施方式
中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。 ·
权利要求
1.一种矿山设备安全预警系统，其主要技术特征在于包括供配电检测装置、电机状态检测装置、分布式光纤测温装置、光纤光栅测温装置和安全预警平台；其中，所述安全预警平台包括工业计算机、测温系统软件、GSM模块和报警装置，所述供配电检测装置包括主配电室测量电路、用电设备前端测量电路和供电回路测量电路，所述电机状态检测装置包括电力线，所述分布式光纤测温装置包括探测光纤、光纤测温主机，所述光纤光栅测温装置包括光纤光栅传感器和光纤光栅测温主机。
2.根据权利要求I所述的矿山设备安全预警系统，其特征在于所述的GSM模块通过GPRS网络连接手机。
3.根据权利要求I所述的矿山设备安全预警系统，其特征在于所述的工业计算机通过Internet网络连接远程访问用户的计算机。
4.根据权利要求I所述的矿山设备安全预警系统，其特征在于所述的报警装置包括语音报警装置。
5.根据权利要求I或4所述的矿山设备安全预警系统，其特征在于所述的报警装置还包括包括警笛、警铃和警灯。
6.根据权利要求I所述的矿山设备安全预警系统，其特征在于所述的分布式光纤测温装置还包括光纤支架、光耦合器和交换机。
7.根据权利要求I所述的矿山设备安全预警系统，其特征在于所述的光纤光栅测温装置还包括光路传输部分、光分路器和交换机。
全文摘要
本发明公开了一种矿山设备安全预警系统，其主要技术特征在于包括供配电检测装置、电机状态检测装置、分布式光纤测温装置、光纤光栅测温装置和安全预警平台；其中，所述安全预警平台包括工业计算机、测温系统软件、GSM模块和报警装置，所述供配电检测装置包括主配电室测量电路、用电设备前端测量电路和供电回路测量电路，所述电机状态检测装置包括电力线，所述分布式光纤测温装置包括探测光纤、光纤测温主机，所述光纤光栅测温装置包括光纤光栅传感器和光纤光栅测温主机。本发明利用无源、抗电磁干扰、电绝缘、耐腐蚀的光纤光栅技术和分布式光纤技术，以及不需要额外信号线敷设的电力载波技术，系统安全可靠，为矿山设备的高效运行提供了保障。
文档编号G01K11/32GK102852556SQ20121031667
公开日2013年1月2日 申请日期2012年8月31日 优先权日2012年8月31日
发明者毛振刚 申请人:毛振刚