煤矿采空区无线火灾预警系统及其方法技术方案

本发明专利技术提供了一种煤矿采空区无线火灾预警系统及无线火灾预警方法，包括信号采集系统、信号分析系统和人机交互系统，其中，信号采集系统包括矿用分站、无线中继器、无线一氧化碳传感器和无线温度传感器，其中无线中继器分别与无线一氧化碳传感器和无线温度传感器无线连接，矿用分站与无线中继器之间电连接；信号分析系统包括地面主机，用于将所述信号采集系统采集的信号进行转换、分析和存储；人机交互系统用于将信号分析系统分析得到的数据显示出来。本发明专利技术结构简单、及时性强、稳定性和可靠性好。

Wireless fire warning system and method for coal mine goaf

The invention provides a wireless fire alarm system and fire alarm wireless goaf method for coal mining, including signal acquisition system, signal analysis system and human-computer interaction system, which includes signal acquisition system for mine substation, wireless repeater, wireless sensor wireless temperature sensor and carbon monoxide, wherein the wireless repeater is respectively connected with the wireless sensor and wireless co the wireless temperature sensor, mine substation and wireless repeaters are electrically connected; signal analysis system including the ground host, the signal acquisition system to collect the signal conversion, analysis and storage; man-machine interactive system for signal analysis system analysis data display. The invention has the advantages of simple structure, strong timeliness, good stability and reliability.

【技术实现步骤摘要】
煤矿采空区无线火灾预警系统及其方法
本专利技术涉及无线监测领域，具体涉及煤矿采空区的无线火灾预警系统领域。
技术介绍
随着我国以综采放顶煤为主的高产高效工作面的大力发展，工作面的开采和通风强度增加，使采空区体积增大、浮煤增多，增加了采空区浮煤的自燃发火几率，而采空区的火灾往往会造成其昂贵的综采设备烧毁，造成巨大的经济损失。采空区煤炭自燃是长期危害煤矿安全生产的主要灾害之一，而针对该煤矿隐患，对煤矿采空区空气、温度等环境进行实时监测，可提前预报该灾害的发生。现有采空区的参数采样系统及方法仍存在不足之处，比如现有空气成分监测主要采用束管监测系统，而其易出现束管堵塞、漏气等现象，且由于其气样分析时间过长，实时性较差。同时，有线传输的方式比较难适应这种不断移动和推进的工作环境，各种因素造成监测传输线缆损坏和扯断的情况发生，施工维护困难等问题。有鉴于上述现有的采空区参数采样系统及方法存在的缺陷，本专利技术人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种新型采空区参数采样方法，使其更具有实用性。经过不断的研究、设计，并经反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本专利技术。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于，克服现有的采空区参数采样系统及方法存在的缺陷，而提供一种实时性好、可靠性好，施工方便的煤矿采空区火灾无线监测系统，从而更加适于实用，且具有产业上的利用价值。本专利技术的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的：一种煤矿采空区的无线火灾预警系统，包括信号采集系统、信号分析系统和人机交互系统，其中，信号采集系统包括矿用分站、无线中继器、无线一氧化碳传感器和无线温度传感器，其中无线中继器分别与无线一氧化碳传感器和所述无线温度传感器无线连接，所述矿用分站与所述无线中继器之间电连接，矿用分站采用矿用电源对其供电；信号分析系统包括地面主机，用于将信号采集系统采集的信号进行转换、分析和存储；人机交互系统用于将信号分析系统分析得到的数据显示出来；信号分析系统分别与信号采集系统、人机交互系统电连接。信号采集系统至少为两个，且信号采集系统之间为并联连接。无线温度传感器包括第一壳体、第一盖板、第一主电路板、第一天线、温度探头、第一观察窗和第一电池组件，第一盖板与第一壳体固定连接，第一主电路板固定在所述第一壳体内部，所述第一天线、所述温度探头、所述第一电池组件均与所述第一主电路板电连接，所述温度探头设置在所述第一壳体内。其中温度探头采用热敏电阻元件，设置在所述第一壳体外部，用于接收待监测环境中的温度，并且利用电池组件对其供电。第一壳体为内部设置有加强筋的工程塑料壳体。无线一氧化碳传感器包括第二壳体、第二盖板、第二主电路板、第二天线、一氧化碳探头、第二观察窗和第二电池组件，第二盖板与第二壳体固定连接，第二主电路板固定在第二壳体内部，第二天线、一氧化碳探头、第二电池组件均与第二主电路板电连接，一氧化碳探头设置在壳体内。其中一氧化碳探头采用电化学传感元件，其设置在所述第二壳体外部，用于接收待监测环境中的一氧化碳含量，并且利用电池组件对其供电。第二壳体为内部设置有加强筋的工程塑料壳体。无线中继器包括第三壳体、第三盖板、第三主电路板、第三天线、航空插头和第三观察窗，第三盖板与第三壳体固定连接，第三主电路板、第三天线、航空插头均与第三主电路板电连接。一种煤矿采空区的无线火灾预警方法，包括以下步骤：S1、采用温度探头及一氧化碳探头分别对待测区域的温度及一氧化碳浓度进行采集，并将采集的数据形成电信号；S2、将S1中采集的电信号通过无线连接方式传输给无线中继器，通过所述无线中继器对采集的所述电信号进行信号处理；S3、将S2中进行过处理的电信号传输给矿用分站进行数据处理及存储；S4、将S3中矿用分站的数据传输给地面主机，进行分析及存储；S5、将S4分析的数据通过显示屏显示，并与预设的一氧化碳值与温度值对比，若超过预设的一氧化碳值与温度值，则发出警报，包括警示灯闪烁、发出警报声、显示屏显示中的一种或任两者的结合或三者结合。S3中矿用分站至少为两个，每个矿用分站均无线连接有一组温度探头和一氧化碳探头。借由上述技术方案，本专利技术公开的一种煤矿采空区火灾无线监测系统至少具有下列优点：1）、采用无线中继器对采集的信号进行统计，并将采集到的温度值和一氧化碳浓度值传输到矿用分站，最终传输到地面主机，提高采空区火灾情况的预警能力；2）、无线一氧化碳传感器、无线温度传感器和无线中继器的壳体均采用拱形工程塑料材料，另加防护加强筋，使得外壳具有更好的抗压及抗冲击能力；3）、无线温度传感器中的温度探头采用热敏电阻元件，具有精度高、灵敏度高、抗干扰能力强等优点，传感元件根据测量的温度值的大小输出相应的电压信号，线性度好；4）、无线一氧化碳传感器采用电化学传感元件，具有灵敏度高、性能稳定、抗干扰能力强等优点，且传感元件根据测量一氧化碳浓度的大小输出相应的电流信号，线性度好，受温度和压力影响小；5）采用电池组件对无线温度传感器和无线一氧化碳传感器供电，间歇式脉冲供电能够降低整机功耗，从而延长传感器使用寿命；6）、由于设置多个矿用分站，分布设置在煤矿采空区内，且为并联连接，互不影响工作，因此减少了由于某一线路发生故障导致的信号采集不及时的情况的发生，另外矿用分站具有信息传输、存储功能，不仅可将无线中继器传输的信息传输到地面主机，还可将采集的信息进行存储，若地面出现线路或者主机等故障，采集系统采集的数据不会由此丢失。7）、采用无线温度传感器和无线一氧化碳传感器，可在井下直接进行温度和一氧化碳含量的测定，克服了现有技术中采用束管将采集的空气样品传输到分析系统导致的实时性差的问题，可对井下的情况进行实时监测，实时性高、可靠性好。上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本专利技术的较佳实施例详细说明如后。附图说明图1为本专利技术的连接关系图；图2为本专利技术的无线温度传感器图；图3为本专利技术的无线一氧化碳传感器图；图4为本专利技术的无线中继器图；其中，1-1第一壳体；1-2第一盖板；1-3第一主电路板；1-4第一天线；1-5温度探头；1-6第一观察室；1-7第一电池组件；2-1第二壳体；2-2第二盖板；2-3第二主电路板；2-4第二天线；2-5一氧化碳探头；2-6第二观察窗；2-7第二电池组件；3-1第三壳体；3-2第三盖板；3-3第三主电路板；3-4第三天线；3-5航空插头；3-6第三观察窗。具体实施方式为更进一步阐述本专利技术为达成预定专利技术目的所采取的技术手段及功效,对依据本专利技术提出的煤矿采空区火灾无线监测系统，其具体实施方式、特征及其功效，详细说明如后。如图1所示，一种煤矿采空区的无线火灾预警系统，包括信号采集系统、信号分析系统和人机交互系统，其中，信号采集系统包括矿用分站、无线中继器、无线一氧化碳传感器和无线温度传感器，其中无线中继器分别与无线一氧化碳传感器和所述无线温度传感器无线连接，所述矿用分站与所述无线中继器之间电连接，矿用分站采用矿用电源对其供电；信号分析系统包括地面主机，用于将信号采集系统采集的信号进行转换、分析和存储；人机交互系统用于将信号分析系统分析得到的数据显示出来本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种煤矿采空区的无线火灾预警系统，其特征在于，包括信号采集系统、信号分析系统和人机交互系统，其中，所述信号采集系统包括矿用分站、无线中继器、无线一氧化碳传感器和无线温度传感器 ，其中所述无线中继器分别与所述无线一氧化碳传感器和所述无线温度传感器无线连接，所述矿用分站与所述无线中继器之间电连接；所述信号分析系统包括地面主机，用于将所述信号采集系统采集的信号进行转换、分析和存储；所述人机交互系统用于将信号分析系统分析得到的数据显示出来；所述信号分析系统分别与所述信号采集系统、所述人机交互系统电连接。

【技术特征摘要】
1.一种煤矿采空区的无线火灾预警系统，其特征在于，包括信号采集系统、信号分析系统和人机交互系统，其中，所述信号采集系统包括矿用分站、无线中继器、无线一氧化碳传感器和无线温度传感器，其中所述无线中继器分别与所述无线一氧化碳传感器和所述无线温度传感器无线连接，所述矿用分站与所述无线中继器之间电连接；所述信号分析系统包括地面主机，用于将所述信号采集系统采集的信号进行转换、分析和存储；所述人机交互系统用于将信号分析系统分析得到的数据显示出来；所述信号分析系统分别与所述信号采集系统、所述人机交互系统电连接。2.根据权利要求1所述的煤矿采空区的无线火灾预警系统，其特征在于，所述信号采集系统至少为两个，且所述信号采集系统之间为并联连接。3.根据权利要求1所述的煤矿采空区的无线火灾预警系统，其特征在于，所述无线温度传感器包括第一壳体、第一盖板、第一主电路板、第一天线、温度探头、第一观察窗和第一电池组件，所述第一盖板与所述第一壳体固定连接，所述第一主电路板固定在所述第一壳体内部，所述第一天线、所述第一电池组件均与所述第一主电路板电连接，所述温度探头设置在所述第一壳体外部，并与所述第一主电路板电连接。4.根据权利要求3所述的煤矿采空区的无线火灾预警系统，其特征在于，所述第一壳体为内部设置有加强筋的工程塑料壳体。5.根据权利要求1所述的煤矿采空区的无线火灾预警系统，其特征在于，所述无线一氧化碳传感器包括第二壳体、第二盖板、第二主电路板、第二天线、一氧化碳探头、第二观察窗和第二电池组件，所述第二盖板与所述第二壳体固定连接，所述第二主电路...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡建钢，方治国，高仁祥，许勇昌，殷彦军，
申请(专利权)人：江苏三恒科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32