[发明专利]一种井下采空区的气体浓度测量方法与系统

说明书

本发明涉及一种井下采空区的气体浓度测量方法与系统，通过在井下巷道里布置网络集中控制器，在采空区布置无线气体浓度传感器，采空区发生塌陷后，采空区内某处发生火灾或气体浓度超限预警，网络集中控制器收集的各无线气体浓度传感器上传的气体浓度测量信息和定位信息，从而实现气体浓度分布场的绘制，较精确定位到火灾事故或气体浓度超限预警的发生位置，通知工作人员及时有针对性地采取措施，实现高效的“靶向”处置，有效保护井下工作人员的生命安全，及其他财产安全，为矿井进行合理的工作面回采速度设计、巷道布置设计、瓦斯抽采设计、火灾预警及应急救援等工作提供直观的数据依据，可大幅度提高矿井的信息化水平，实现矿井的精细化管理。

技术领域

本发明属于透地通信技术领域，具体涉及一种井下采空区的气体浓度测量方法与系统。

背景技术

矿井、地铁和隧道等地下作业场合，环境危险复杂，时常发生安全事故，如透水、岩爆、塌方和井下瓦斯爆炸、火灾等。传统通信方式可以应对日常指挥调度、人员定位、矿井上下通信等需求，但事故会破坏现有的通信信道，造成有线通信线路断路、通信中断的问题，导致地面人员无法及时了解地下被困人员的具体情况，影响灾后救援，因此，传统的矿井通信系统不能满足应急情况下的通信要求。

以大地介质为信道的透地通信，信道特性相对稳定，不易受事故的影响，可作为一种保持地面和地下联络的有效通信方式，实现灾害发生时的紧急通信，保持地面与地下灾后实时联系。利用低频电磁波信号能穿透大型障碍物的原理进行通信，该通信方式能够实现透地通信，提供较稳定的通信信道。

现有技术中，公告号为CN206061162U的中国专利提供了一种“无线电波自组网透地通信系统”，如图1所示，通过设置的地面通信系统和井下通信单元进行井上井下通信，但该井下通信单元设置的位置是在井下巷道里，能够解决的是巷道里发生事故的紧急联络问题，不能够检测井下采空区的位置情况，一旦采空区发生事故，将危及到巷道内的工作人员的生命安全，并伴有一定程度的经济损失，因此，现有技术无法解决井下采空区发生事故时的定位通信问题。

又如，公告号为CN204597974U的中国专利提供的“一种甚低频透地通信系统”，如图2所示，也是在井下巷道里布置井下设备，用于与地面设备进行透地通信，防止井下巷道里发生的事故，没有考虑到采煤采空区内发生塌陷甚至着火时的位置定位和通信问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种井下采空区的气体浓度测量方法与系统，用于解决现有技术没有考虑到在井下采空区内进行气体浓度测量和定位通信用于防止发生火灾事故或其他气体浓度超限报警的问题。

为解决上述技术问题，本发明提出一种井下采空区的气体浓度测量方法，包括以下方法方案：

方法方案一，包括如下步骤：

1)在井下巷道里布置网络集中控制器，在井下采空区塌陷前，在井下采空区内布置三个以上的无线气体浓度传感器，并且其中三个无线气体浓度传感器的坐标已知；或者在井下采空区塌陷后，通过打孔在塌陷的井下采空区内布置三个以上的无线气体浓度传感器，并且其中三个无线气体浓度传感器的坐标已知；

2)所述无线气体浓度传感器之间在通信范围内通过自组网形成透地通信系统，将各个无线气体浓度传感器的定位信息和气体浓度测量信息发送给网络集中控制器。

方法方案二，在方法方案一的基础上，网络集中控制器接收所述定位信息和气体浓度测量信息后，还包括将所述定位信息和温度测量信息进行展示并上传至地面的矿井安全监控预警系统的步骤。

方法方案三，在方法方案一的基础上，根据已知坐标的三个无线气体浓度传感器的位置信息，采用比较接收信号强度定位算法计算剩余无线气体浓度传感器的位置信息，得到所述剩余无线气体浓度传感器的定位信息，定位精度5米。