[发明专利]一种矿井火灾透明化监测系统及方法

说明书

本发明公开了一种矿井火灾透明化监测系统及方法，该监测系统包括气体、温度和电位监测传感器模块，多点信息数据处理模块，有线传输专网，地面专家监测系统和用户终端等；多点气体、温度和电位监测模块互相联通形成监测网络。监测方法采用该系统，包括如下步骤：监测网络采集信息经第一步处理后，通过无线电信号传输至多点信息数据处理模块，信息经过第二步处理汇总后形成电信号经有线传输专网传输到地面专家监测系统；专家监测系统根据气体、温度和电位多点信息反演出采空区的信息状态，实时显示不同区域的危险等级，并根据危险等级发出不同级别的预警。本发明可靠，在运行时稳定提供井下全方位监测信息，有效实现对井下监测区域的实时监测。

技术领域

本发明属于矿井井下环境监测与预警领域，具体涉及一种矿井火灾透明化监测系统及方法。

背景技术

矿井火灾是我国煤矿生产的主要灾害之一，由于煤层自身具有发火危险，开采过后采空区内残留的煤更容易发生自燃，一旦自燃将对矿井安全生产及矿工安全带来重大威胁，因此需要对煤矿采空区的火源进行快速、有效的探测。

在了解热动力灾害发生机理的基础上，发展更有效的热动力灾害监测方法，是有效减少热动力灾害的手段。矿井采空区以煤自燃为主的热动力灾害监测方法主要有温度检测法、指标气体分析法、示踪气体法、气味检测法等。测温法是采空区自燃最直接的监测方法。温度监测用的传感器一般是有热电偶、测温电阻、半导体测温元件、集成温度传感器、热敏材料、光纤、红外线、激光及雷达波等。对气体的监测是一种间接预测预报煤层自燃和热动力灾害演化过程的方法。另外煤炭自燃升温及燃烧能够对周围磁场、电场、光场和热物理场产生影响，因此有通过物探法、化探法和钻探法进行热动力灾害进行探测的研究和实践，但是这些探测技术均未能得到广泛应用，主要问题是热动力灾害引起周围环境的电场、磁场等特异性改变微乎其微，不足以准确有效探测到其变化规律。

温度法在监测采空区煤炭自燃时得到广泛应用，但是由于采空区比较隐蔽，受到采掘和顶板垮落的影响，单纯有线温度探测方式基本难以达到预期效果。其它非接触式测温方法只能适用于对巷道煤壁表面温度的探测，对采空区深远部隐蔽区域无能为力。而以束管系统为主的煤层自燃和热动力灾害气体监测与预警的方法本身存在难以克服的问题，主要表现在：(1)所监测的气体不是原位的，因此不能定位火源和爆炸发生的位置；(2)对灾害发生的阶段只能进行定性分析；(3)实时性比较差。

为了判定井下采空区自燃危险状态和高温发展区域，实现井下采空区煤自燃的探测及定位，需要对煤矿采空区火区探测系统及方法做进一步的改进。

发明内容

本发明提供了一种矿井火灾透明化监测系统及方法实现对井下监测区域煤自燃的实时监测及精准定位预警，使监测数据的传输更加稳定可靠。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种矿井火灾监测透明化监测系统，将有线无线传控相结合，稳定监控井下环境，提供信息透明化界面，包括多个气体、温度和电位监测模块，至少一个多点信息数据处理模块、地面专家监测系统、用户终端、矿井监控系统；

各个气体、温度和电位监测模块互相联通构成气体、温度和电位监测网络；一个多点信息数据处理模块无线连接至少一个气体、温度和电位监测模块；多点信息数据处理模块通过有线传输专网连接地面专家监测系统，地面专家监测系统连接用户终端；

用户终端还连接矿井监控系统，将监控信息传输至上级主管部门。

优选地，气体、温度和电位监测模块包括气体和温度数据采集单元、气体和温度信息发射单元、气体和温度数据传输中继单元、电源管理单元。

优选地，气体和温度数据采集单元由多参数传感器组成，多参数传感器包括气体分析传感器、温度传感器。