[实用新型]煤矿采空区光纤光栅火灾监测报警系统

说明书

技术领域

本实用新型属于安全科学技术应用于环境保护领域，特别是涉及煤矿采空区火灾监测报警系统。

背景技术

自燃火灾作为矿井五大自然灾害之一，对我国煤炭生产影响非常严重。据统计，我国煤矿自燃火灾约占矿井火灾的70%，50%以上的国有重点煤矿存在自燃发火的危险，因此治理煤矿自燃火灾具有重要的意义。

一般来说，对采空区的温度和有关标识气体指标的监测是判断采空区自燃的重要手段，尤其是采空区内温度场分布及变化情况是判断采空区是否出现自燃现象的直接依据。对采空区内部温度监测应该是：在不破坏现有温度场的情况下，把足够多的温度传感器布置在采空区的易自燃区域，观测温度场及其随时间的变化趋势，从而判断煤层是否发生自燃及其发展阶段和发展趋势。传统的温度监测方法是，通过向采空区钻孔，然后将测温探头放入钻孔内监测温度，但采用这种方法成本高，影响生产，也无法实现对采空区温度的实时监测。

除上述方法外，目前还有两种主要的监测方法，一种是基于光纤拉曼散射效应的分布式测温方法。这种方法的主要缺点是探测的光信号微弱，难以实现大范围、远距离探测；信号处理过程复杂，报警响应慢；在采用放线装置铺设感温光缆过程中同样影响生产，且不能避免顶板垮落可能造成的损坏。

另一种方法是基于电类传感器的测温方法，该方法的缺点是：使用电类传感器需要电源供电，安装位置受到限制，采空区内环境恶劣，电类传感器不易布设；且传输信号是电信号，需要的电缆接线较多，存在许多安全隐患，信号传输距离难以满足大范围、长距离监测需要。还有一种方法采用无线传输信号的手段来监测温度成本很高，且因为采空区内无线信号极易受到屏蔽，传输信号极差，极大的影响了监测效果。同时，这种监测方法也极易受到采空区积水的影响。

综上所述，现有技术中尚没有同时具备本征安全、成本低、安装方便、适应恶劣环境、能实现大范围、远距离、实时在线的温度监测报警系统。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：提供一种煤矿采空区光纤光栅火灾监测报警系统，实现对采空区火灾状况的大范围、长距离、实时在线监测。

本实用新型为解决上述技术问题所采取的技术方案为：一种煤矿采空区光纤光栅火灾监测报警系统，其特征在于：它包括光纤光栅温度传感网、光缆接续装置、传输主光缆、光纤光栅解调仪、信号分析处理装置和报警装置，其中光纤光栅温度传感网通过光缆接续装置与传输主光缆一端连接，传输主光缆另一端与光纤光栅解调仪的输入端连接，光纤光栅解调仪的输出端通过以太网与信号分析处理装置连接，信号分析处理装置的输出端与报警装置连接；

光纤光栅温度传感网由至少1条感温光缆组成，每条感温光缆由光缆串接若干个光纤光栅温度传感器而成，光缆包括光纤和包覆在光纤外部的保护元件。

按上述方案，所述的光纤光栅温度传感网由至少2条平行的感温光缆组成。

按上述方案，每条感温光缆上串接有1-20个光纤光栅温度传感器。

按上述方案，所述的保护元件为防爆挠性连接管。

按上述方案，所述的传输主光缆为阻燃铠装光缆。

按上述方案，所述的感温光缆布置间距优先为10米。

按上述方案，所述的光纤光栅温度传感器间距优选为20米。

本实用新型的工作原理为：感温光缆的布设位置与其在光纤光栅解调仪上的通道是对应的，测点位置与其光纤光栅温度传感器的波长值是对应的，即根据测点光纤光栅温度传感器所在的通道和波长值就能确定测点在采空区的准确位置。通过分析温度报警测点的信息确定火灾所在的区域，定位精度为0.25ab面积的区域，其中a为感温光缆的间距，b为光纤光栅温度传感器间距。

本实用新型的有益效果为：

1、本实用新型采用光纤光栅全光传感网络，现场不使用电磁类设备，本征安全，适合在煤矿井下易燃易爆场合应用；光纤不仅作为敏感元件，也用做传输介质，使得信号传输损耗低，实现对采空区火灾状况的大范围、长距离、实时在线监测。

2、本实用新型采用的光纤光栅传感技术复用性强，通过波分复用和空分复用技术可组成大容量光纤传感网络，不仅监测范围大，也降低了系统建设成本。

3、本实用新型安装方便，安装时间和安装位置较为自由，不影响煤炭生产。

4、本实用新型具有稳定性好、火灾定位准确、报警可靠的特点。

附图说明

图1为本实用新型一实施例的连接示意图。