[发明专利]一种矿井中的风量测量装置和测量方法

说明书

本发明公开了一种矿井中的风量测量装置和测量方法。光电转换与计算模块置于井上，传感测量模块置于井下，光电转换与计算模块和传感测量模块之间通过传递模块通信连接；传感测量模块的光纤固定于固定装置靠近矿井中来风的端面；传递模块的固定装置和金属外壳固接，传递模块的光纤和传感测量模块的光纤电连接，传递模块的光纤上端延伸到井上并和光电转换与计算模块连接；装置放置于井口在风速标定后进行多点风速测量。本发明实现井口截面的分布式通风量测量，可针对于湍流等截面风速分布不均匀的通风口的通风量的测量，保证了通风口的安全。

技术领域

本发明涉及矿井检测设备领域的一种风量测量装置和方法，尤其涉及矿井中的风量测量装置、标定和测量方法。

背景技术

中国是世界上煤炭存储量最丰富的国家之一。煤炭资源是目前我国能量的重要来源，也是我国国名经济发展的重要保障。但是矿井之中的开发环境十分恶劣，在开发过程中可能会出现有毒气体、颗粒粉尘等的产生，且矿井中的温度、湿度条件也十分恶劣。因此，矿井开采的过程中，对通风量的监控是一项十分重要的工作，这既可以保证矿工的生命安全，又可以提高矿工的工作环境质量。

传统的风量检测系统按照工作原理可分为机械式、电子式、皮托管式，其在应用在矿井环境中均有明显的不足。机械式风速表风速测量步骤复杂，测试数据的准确性依赖于测风员的技术水平，有人为误差，且不可控。电子式通常利用热电偶，根据探头温度变化来测量风速，矿井中可能会存在一氧化碳，甲烷等气体，对矿井的安全有很大的负面影响。并且由于其是利用单点风速的测量进行风量的推算，在矿井通风的复杂环境中，由于气体湍流的影响会导致测量结果不准确。皮托管的测量结构复杂，在矿井通风口这种多尘的环境下易于堵塞，腐蚀。

分布式声波检测系统(DAS)具有监测范围广，分布连续式，响应带宽大，适应恶劣环境等优势，利用光纤中背向散射的信号来进行长距离分布式测量。被应用于超远距离的环境监测中，对外界环境变化进行监测。

其通过背向散射的时间差来判断物体应变发生的实际位置，光纤中距离L与自脉冲光发出后，该点背向散射信号探测时间t有如下关系：

L＝t·c/n

其中，c为真空中光速，n为光在光纤以某种模式下传输时该模式的有效折射率。

在日常实践过程中，发现背景技术中有如下不足：

1.传统技术通过单点风速来估算风量，没有考虑到矿井中存在湍流的情况下，测量风量的方法。

2.传统技术中在测量风口存在电子器件，在矿井这种极端环境下有爆炸的风险。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种矿井中的风速测量装置和测量方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一、一种矿井中的风量测量装置：

包括光电转换与计算模块、传递模块和传感测量模块，光电转换与计算模块置于井上，传感测量模块置于井下，光电转换与计算模块和传感测量模块之间通过传递模块通信连接；

所述的传感测量模块包括固定装置和光纤，固定装置沿垂直于矿井深度方向所在的平面布置，光纤固定于固定装置靠近矿井中来风的端面；具体实施中，矿井中的风是从下往上吹，本发明的光纤是布置在固定装置的底面，这样风从下往上吹对光纤施加应力进而实现风速测量。

所述的传递模块包括光纤和外壳，光纤套装在外壳中，传递模块向下延伸进入井下和传感测量模块电连接，固定装置和外壳固接，使得传递模块的光纤和传感测量模块的光纤支撑固定；传递模块的光纤下端和传感测量模块的光纤一端光连接，传递模块的光纤上端延伸到井上并和光电转换与计算模块的光纤连接端口连接。