一种煤矿用自然发火光谱束管监测系统的制作方法

1.本发明涉及井下监测技术领域，具体为一种煤矿用自然发火光谱束管监测系统。


背景技术：

2.我国煤炭成煤时期多，煤田地质类型多样，开采容易自燃、自燃煤层的矿区分布较广，除北京市外，我国25个主要产煤省区的130余个大中型矿区均不同程度地受到煤层自然发火的威胁，70％以上的大中型煤矿存在煤层自然发火危险，全国657处重点煤矿中，有煤层自然发火倾向的矿井占54.9％，最短自然发火期小于3个月的矿井数量占50％以上，自燃火灾严重影响煤矿安全生产，因此对于煤矿进行安全监测尤为重要；
3.但是目前煤矿用的自然发火光谱束管监测系统，对煤矿中监测的范围有限，在局部出现危险时，不能快速的监测到，需要等到危险蔓延时才能监测到，导致无法及时的采取措施。


技术实现要素：

4.本发明提供一种煤矿用自然发火光谱束管监测系统，可以有效解决上述背景技术中提出目前煤矿用的自然发火光谱束管监测系统，对煤矿中监测的范围有限，在局部出现危险时，不能快速的监测到，需要等到危险蔓延时才能监测到，导致无法及时的采取措施的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种煤矿用自然发火光谱束管监测系统，包括气体预处理控制箱，所述气体预处理控制箱输入端连接有气体采样泵，所述气体采样泵的输入端连接有风管，所述风管的输入端连接有若干采风短管，所述采风短管一侧安装有局部监测组件；
6.所述局部监测组件包括固定板、电机、转动辊、传动皮带、安装管、安装螺栓、连接杆、连接架、检测管、固定网板和气体浓度检测探头；
7.所述采风短管一侧安装有固定板，所述固定板底部安装有电机，所述固定板底部转动连接有转动辊，所述转动辊外部套接有传动皮带，所述传动皮带的底部安装有安装管，所述安装管的内部转动安装有安装螺栓，所述安装螺栓的外侧套接有连接杆，所述连接杆的底端安装有连接架，所述连接架的底端安装有检测管，所述检测管的中部安装有固定网板，所述固定网板的两侧端面均安装有气体浓度检测探头。
8.根据上述技术方案，所述固定板设置有两个，两个所述固定板分别位于传动皮带的两端，转动辊也设置有两个，一个所述转动辊与电机输出端连接，另一个所述转动辊与固定板转动连接；
9.所述固定网板单侧设置有六个气体浓度检测探头，分别检测co、co2、o2、ch4、c2h4和c2h2浓度。
10.根据上述技术方案，所述检测管的内部安装有过滤组件；
11.所述过滤组件包括过滤板、过滤孔、锥形块、电推杆、推动杆、稳定块、连接块、移动
板、移动孔和锥形管；
12.所述检测管的两端部均安装有过滤板，所述过滤板中部开设有过滤孔，所述过滤板的一端面安装有锥形块，所述检测管的顶端安装有电推杆，所述电推杆推动端连接有推动杆，所述推动杆的两侧安装有稳定块，所述推动杆的底端安装有连接块，所述连接块的底端安装有移动板，所述移动板的中部开设有移动孔，所述移动板的中部安装有锥形管。
13.根据上述技术方案，所述检测管顶端开设有活动孔，所述连接块滑动卡接于活动孔内部，所述过滤孔与锥形管对齐，所述锥形块与移动孔对齐。
14.根据上述技术方案，所述采风短管包括聚风罩、采风筒、螺纹环、环形进风网、固定环、环形槽、转动块、支撑杆和锥形风网；
15.所述风管的输入端连接有聚风罩，所述聚风罩的底端连接有采风筒，所述采风筒的底部螺纹连接有螺纹环，所述螺纹环的内侧安装有环形进风网，所述环形进风网的顶端安装有固定环，所述固定环的顶端开设有环形槽，所述环形槽的内侧转动连接有转动块，所述转动块的顶端转动安装有支撑杆，所述支撑杆的顶端安装有锥形风网。
16.根据上述技术方案，所述风管的外侧对应采风短管位置处开设有采风孔，采风短管与风管连通；
17.所述环形槽纵截面为t型结构，所述锥形风网底端内径与环形进风网内径相等。
18.根据上述技术方案，还包括光谱分析仪、直流稳压电源、交换机、光谱/色谱对比分析主机、色谱仪和打印机；
19.所述气体预处理控制箱、气体采样泵、风管、采风短管、局部监测组件、光谱分析仪、直流稳压电源均设置在煤矿井下，所述光谱/色谱对比分析主机、色谱仪和打印机均设置在地面；
20.根据上述技术方案，所述直流稳压电源为本安型光谱束管监测气体预处理控制箱、电机、电推杆和光谱分析仪供电；
21.根据上述技术方案，所述光谱分析仪与交换机之间架设有供数据传输的井下光纤环网；
22.所述光谱分析仪的分析数据和气体浓度检测探头的检测数据均通过井下光纤环网传输至交换机。
23.根据上述技术方案，所述光谱/色谱对比分析主机搭载煤矿火灾监控预警综合软件平台，平台包括火灾业务即时分析模块、火灾预警预报模块和历史数据曲线分析模块。
24.与现有技术相比，本发明的有益效果：
25.1、通过设置固定板、电机、转动辊、传动皮带、安装管、安装螺栓、连接杆、连接架、检测管和气体浓度检测探头，在采风短管一侧，无法收集的位置安装固定板，并将传动皮带套接在转动辊外部，将安装螺栓卡接在安装管内部，通过电机带动检测管移动，从而通过气体浓度检测探头检测井下气体的浓度，通过检测管的移动能够对矿井中不同位置的气体浓度进行检测，从而能够更加精准的检测到火灾隐患，能够及时的发现隐患，方便及时采取措施，提高检测的效果和煤矿的安全性。
26.2、通过设置过滤板、过滤孔、锥形块、电推杆、推动杆、稳定块、连接块、移动板、移动孔和锥形管，气体通过过滤板的过滤孔进入检测管内部，再穿过移动板中部的移动孔，与气体浓度检测探头接触检测，定期通过电推杆推动移动板向过滤板位置处移动，使锥形管
插入过滤孔内部，锥形块插入移动孔内部，从而对过滤孔和移动孔进行疏通，使气体能够顺利进入检测管内部。
27.3、通过设置聚风罩、采风筒、螺纹环、环形进风网、固定环、环形槽、转动块、支撑杆和锥形风网，气体穿过环形进风网、锥形风网，进入聚风罩和采风筒内部，最后进入风管内部进行采集，通过聚风罩和采风筒的使用扩大了进风的面积，环形进风网和锥形风网对气体进行初步过滤，支撑杆在环形进风网和锥形风网之间形成支撑和空隙，即使环形进风网和锥形风网堵塞时，也能够从缝隙处分散气体，方便使气体顺畅的进入。
28.综上所述，通过泵吸采样井下气体进行光谱分析，并结合移动的气体浓度检测探头对局部气体进行浓度检测，能够监测气体采样泵无法采集到的位置的气体情况，使井下气体的检测范围更大，对于浓度异常的情况能够及早发现，方便及时采取措施，避免隐患继续发展，提高煤矿的安全性。
附图说明
29.附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。
30.在附图中：
31.图1是本发明的系统分布示意图；
32.图2是本发明图1中a区域的放大结构示意图；
33.图3是本发明传动皮带的结构示意图；
34.图4是本发明局部监测组件的结构示意图；
35.图5是本发明过滤板的结构示意图；
36.图6是本发明锥形块的结构示意图；
37.图7是本发明锥形管的结构示意图；
38.图8是本发明采风短管的结构示意图；
39.图9是本发明监测点配置界面图；
40.图10是本发明监测气体量配置界面图；
41.图11是本发明气体量综合分析视图；
42.图12是本发明可燃气体浓度科瓦德三角图；
43.图13是本发明可燃气体浓度四方图；
44.图14是本发明气体量报警报表界面图；
45.图15是本发明气体量报表界面图；
46.图16是本发明气体量实时曲线图；
47.图中标号：1、气体预处理控制箱；2、气体采样泵；3、风管；
48.4、采风短管；401、聚风罩；402、采风筒；403、螺纹环；404、环形进风网；405、固定环；406、环形槽；407、转动块；408、支撑杆；409、锥形风网；
49.5、局部监测组件；501、固定板；502、电机；503、转动辊；504、传动皮带；505、安装管；506、安装螺栓；507、连接杆；508、连接架；509、检测管；510、固定网板；511、气体浓度检测探头；
50.6、过滤组件；601、过滤板；602、过滤孔；603、锥形块；604、电推杆；605、推动杆；
606、稳定块；607、连接块；608、移动板；609、移动孔；610、锥形管；
51.7、光谱分析仪；8、直流稳压电源；9、交换机；10、光谱/色谱对比分析主机；11、色谱仪；12、打印机。
具体实施方式
52.以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
53.实施例：如图1-7所示，本发明提供一种技术方案，一种煤矿用自然发火光谱束管监测系统，包括气体预处理控制箱1，气体预处理控制箱1输入端连接有气体采样泵2，气体采样泵2的输入端连接有风管3，风管3的输入端连接有若干采风短管4，采风短管4一侧安装有局部监测组件5；
54.局部监测组件5包括固定板501、电机502、转动辊503、传动皮带504、安装管505、安装螺栓506、连接杆507、连接架508、检测管509、固定网板510和气体浓度检测探头511；
55.采风短管4一侧安装有固定板501，固定板501底部安装有电机502，固定板501底部转动连接有转动辊503，转动辊503外部套接有传动皮带504，固定板501设置有两个，两个固定板501分别位于传动皮带504的两端，转动辊503也设置有两个，一个转动辊503与电机502输出端连接，另一个转动辊503与固定板501转动连接，方便传动皮带504传动，传动皮带504的底部安装有安装管505，安装管505的内部转动安装有安装螺栓506，安装螺栓506的外侧套接有连接杆507，连接杆507的底端安装有连接架508，连接架508的底端安装有检测管509，检测管509的中部安装有固定网板510，固定网板510的两侧端面均安装有气体浓度检测探头511，固定网板510单侧设置有六个气体浓度检测探头511，分别检测co、co2、o2、ch4、c2h4和c2h2浓度，方便检测井下气体浓度。
56.检测管509的内部安装有过滤组件6；
57.过滤组件6包括过滤板601、过滤孔602、锥形块603、电推杆604、推动杆605、稳定块606、连接块607、移动板608、移动孔609和锥形管610；
58.检测管509的两端部均安装有过滤板601，过滤板601中部开设有过滤孔602，过滤板601的一端面安装有锥形块603，检测管509的顶端安装有电推杆604，电推杆604推动端连接有推动杆605，推动杆605的两侧安装有稳定块606，推动杆605的底端安装有连接块607，连接块607的底端安装有移动板608，移动板608的中部开设有移动孔609，检测管509顶端开设有活动孔，连接块607滑动卡接于活动孔内部，过滤孔602与锥形管610对齐，锥形块603与移动孔609对齐，方便对过滤孔602和移动孔609进行疏通，避免堵塞，移动板608的中部安装有锥形管610。
59.如图8所示，采风短管4包括聚风罩401、采风筒402、螺纹环403、环形进风网404、固定环405、环形槽406、转动块407、支撑杆408和锥形风网409；
60.风管3的外侧对应采风短管4位置处开设有采风孔，采风短管4与风管3连通，便于采风短管4的连接，风管3的输入端连接有聚风罩401，聚风罩401的底端连接有采风筒402，采风筒402的底部螺纹连接有螺纹环403，螺纹环403的内侧安装有环形进风网404，环形进风网404的顶端安装有固定环405，固定环405的顶端开设有环形槽406，环形槽406的内侧转动连接有转动块407，转动块407的顶端转动安装有支撑杆408，支撑杆408的顶端安装有锥
形风网409，环形槽406纵截面为t型结构，锥形风网409底端内径与环形进风网404内径相等，增大进风的面积，避免进风位置堵塞。
61.如图1、9-16所示，还包括光谱分析仪7、直流稳压电源8、交换机9、光谱/色谱对比分析主机10、色谱仪11和打印机12，直流稳压电源8为本安型光谱束管监测气体预处理控制箱1、电机502、电推杆604和光谱分析仪7供电，保证系统正常工作，光谱分析仪7与交换机9之间架设有供数据传输的井下光纤环网，光谱分析仪7的分析数据和气体浓度检测探头511的检测数据均通过井下光纤环网传输至交换机9，方便井下和地面进行数据传输，气体预处理控制箱1、气体采样泵2、风管3、采风短管4、局部监测组件5、光谱分析仪7、直流稳压电源8均设置在煤矿井下，光谱/色谱对比分析主机10、色谱仪11和打印机12均设置在地面。
62.光谱/色谱对比分析主机10搭载煤矿火灾监控预警综合软件平台，平台包括火灾业务即时分析模块、火灾预警预报模块和历史数据曲线分析模块，方便对煤矿火灾及时的监测预警；
63.1、火灾业务即时分析模块：
64.将接入设备的监测参数、设备属性、测点属性等进行数据采集和分析，根据采集的火灾监测参数，通过参数自分析实现火灾监测预警，并能执行自动或者手动远程控制及交叉控制的指令、数据采集过程中的根据设备/测点属性配置的超限/违规异常的及时消息通知、协同作业和故障接管消息，并配置测点属性、配置监测气体量、气体量综合分析视；
65.2、火灾预警预报模块：
66.火灾监控预警综合软件平台火灾监测系统采集相关原始数据通过采集模块进行数据采集后，火灾预警模块实时对数据进行分析，对采煤工作面、采空区和其他重点区域的煤自燃倾向性、及煤自然程度进行判别，根据本煤层火灾监测模型进行煤自然程序识别，并发出相应预警、报警信息，火灾预警、报警信息可通过火灾预警预报模块进行直接显示，并通过字体颜色、弹出信息和声音进行报警，依据火灾危险程度不同，分别给予不同程序的警报信息通知用户采用不同的处理措施，并可根据矿方配备装备进行相应联动，确定发火或火灾危险程度级别高时，可通过短信平台及时向相关领导发送报警信息，并绘制可燃气体浓度的科瓦德三角形图和四方图、气体量报警报表；
67.3、历史数据曲线分析模块：
68.历史数据分析是煤矿火灾监控预警综合软件平台把火灾监测系统采集相关原始数据存储在大容量数据服务器中，通过曲线分析、模型回放、业务报表等多种方式提供直观、实用的分析手段对历史数据进行分析，对煤矿火灾异常进行预警，并根据历史数据绘制气体量报表和气体量实时曲线图。
69.本发明的工作原理及使用流程：首先，接通气体采样泵2电源，气体采样泵2通过风管3采集井下气体，气体先从环形进风网404中部进入，然后再穿过锥形风网409进入聚风罩401和采风筒402内部，最后进入风管3内部进行采集，通过聚风罩401和采风筒402的使用扩大了进风的面积，通过环形进风网404和锥形风网409的使用，能够对气体进行初步过滤，并且通过支撑杆408的支撑，在环形进风网404和锥形风网409之间形成支撑和空隙，能够供气体进入，方便在环形进风网404和锥形风网409堵塞时，大量气体进入，能够分散气体，方便使气体顺畅的进入，气体通过气体采样泵2采集后，经气体预处理控制箱1处理后送入光谱分析仪7进行光谱分析；
70.然后将分析数据经过井下光纤环网传输给交换机9，并通过交换机9将数据传输至光谱/色谱对比分析主机10，再结合色谱仪11分析，通过打印机12进行结果打印；
71.在采风短管4一侧，无法收集的位置安装固定板501，并将传动皮带504套接在转动辊503外部，将安装螺栓506卡接在安装管505内部，通过电机502带动检测管509移动，从而通过气体浓度检测探头511检测井下气体的浓度，通过检测管509的移动能够对矿井中不同位置的气体浓度进行检测，浓度检测的数据通过井下光纤环网传输给交换机9，进而传输给光谱/色谱对比分析主机10，从而能够更加精准的检测到火灾隐患，能够及时的发现隐患，方便及时采取措施，提高检测的效果和煤矿的安全性；
72.在气体采集时，气体通过过滤板601的过滤孔602进入检测管509内部，再穿过移动板608中部的移动孔609，与气体浓度检测探头511接触检测，定期通过电推杆604推动移动板608向过滤板601位置处移动，使锥形管610插入过滤孔602内部，锥形块603插入移动孔609内部，从而对过滤孔602和移动孔609进行疏通，使气体能够顺利进入检测管509内部。
73.最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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。