本实用新型专利技术公开了一种含煤隧道瓦斯和通风状况远程实时监测装置，监测主机通过数据端口连接5个监测分站，瓦斯压力监测分站连接瓦斯压力传感器，瓦斯浓度监测分站连接瓦斯浓度传感器，通风监测分站连接风速风向传感器，施工动力源监测分站连接由电源开关、水源开关和压风开关组成的开关单元，声光报警监测分站连接声光报警器。四个位于隧道壁钻孔孔底的瓦斯压力传感器和三个位于隧道壁拱顶的瓦斯浓度传感器组成瓦斯监测单元；三个位于隧道壁拱顶的风速风向传感器组成风速风向监测单元；三个位于隧道壁的电源开关、水源开关和压风开关组成开关单元；一个位于隧道壁一侧拱脚的声光报警器组成声光报警单元。
【技术实现步骤摘要】
含煤隧道瓦斯和通风状况远程实时监测装置
本技术属于含煤隧道瓦斯参数实测，以及隧道施工与运行管理的安全领域，涉及一种含煤隧道瓦斯和通风状况远程实时监测装置。
技术介绍
在我国，隧道施工越来越频繁，隧道施工中遇到煤的情况也越来越多，导致隧道施工瓦斯事故不断增加。为此，对隧道含煤段进行煤层瓦斯参数和通风参数等的实时测定，以及该参数变化范围的预警、报警和切断施工动力源(电、水、压风)等显得尤为重要。隧道施工期间一旦遇到煤炭，煤炭中将会挥发出瓦斯等有害气体，致使其所有施工顺序、工艺、材料，甚至装备等多方面都将发生较大的改变；由于技术手段落后、监测监控装备等匮乏，现在的瓦斯参数和通风参数等的检测都是人工巡回检测，数据也是人工记录，特别在隧道大断面的条件下，给人工检测带来诸多不便，带来的主要问题是检查精度受环境条件、人为因素的影响较大，更不能连续实时监控瓦斯压力和瓦斯浓度的变化规律以便于施工过程的管理，给现场施工留下了安全隐患。隧道施工过程中，通风参数(风速、风向)也是施工中的重要参数，一旦通风风速偏小或偏大时，易于造成瓦斯积聚事故，或危害环境，这在含煤隧道施工过程中一直是被忽视的问题。至于对含煤隧道瓦斯和通风参数变化进行监控，现场基本无相关设备；当瓦斯参数和通风参数异常时，没有预警、报警及切断工作区域的电源、水源和压风等施工动力源；人员在没有预警的情况下，施工动力源又没有切断而继续工作，工作人员一旦在工作中存在违章行为，将会导致瓦斯爆炸和瓦斯突出等重大事故的发生，造成人员伤亡、隧道破坏和施工装备损坏，给安全生产带来重大隐患。因此，在含煤隧道施工过程中，必须加强对隧道含煤段瓦斯情况和通风情况的实时监测，当有这些参数出现异常时，可以采取预警、报警和切断所有工作地点施工动力源等应急措施，当恢复正常时又能自动复原施工动力源(电、水、压风)等，确保施工人员、装备、材料以及整个隧道环境的生产安全。
技术实现思路
为了达到上述目的，本技术提供一种含煤隧道瓦斯和通风状况远程实时监测装置，远程实时监测作业空间瓦斯压力、瓦斯浓度以及通风风速、风向，能在瓦斯压力、瓦斯浓度及通风风速、风向异常时进行预警、报警及切断施工动力源，解决了当前含煤隧道瓦斯与通风状况监测人工化、瓦斯参数与通风测试异常时无预警、报警和切断施工动力源不及时等引发的安全事故问题，有效保障隧道施工的安全性。为解决上述技术问题，本技术所采用的技术方案是，含煤隧道瓦斯和通风状况远程实时监测装置包括监测主机、数据端口、瓦斯监测单元、风速风向监测单元、开关单元和声光报警监测单元；所述监测主机经数据端口与瓦斯压力监测分站、瓦斯浓度监测分站、通风监测分站、施工动力源监测分站和声光报警监测分站连接；所述瓦斯监测单元由位于同一竖直平面的四个瓦斯压力传感器和三个瓦斯浓度传感器组成；隧道含煤段隧道壁上方圆弧段均匀发散设置钻孔，四个瓦斯压力传感器均匀分布于钻孔孔底，三个瓦斯浓度传感器均匀垂直固定在隧道含煤段隧道壁拱顶上，且位于两侧的瓦斯浓度传感器与隧道壁顶部的距离≤300mm、与隧道壁侧壁距离≥200mm；钻孔贯穿隧道壁，钻孔底部为煤体；所述风速风向监测单元由三个位于同一竖直平面的风速风向传感器组成，三个风速风向传感器均匀固定在隧道含煤段隧道壁拱顶上；所述开关单元由电源开关、水源开关和压风开关组成；第一组开关单元位于隧道隧道口的隧道壁上，其余设置于隧道内部隧道壁上；声光报警器安装在隧道含煤段的隧道壁一侧的拱脚处；相邻所述瓦斯监测单元间隔为5米，相邻所述风速风向监测单元间隔为20米，风速风向监测单元与距离其最近的瓦斯监测单元相距2.5米，相邻所述声光报警器间隔为100米，相邻所述开关单元间隔为1000米，所述瓦斯压力传感器通过数据传输线与瓦斯压力监测分站连接，所述瓦斯浓度传感器通过数据传输线与瓦斯浓度监测分站连接；所述风速风向传感器通过数据传输线与通风监测分站连接；所述电源开关、水源开关和压风开关分别通过数据传输线与施工动力源监测分站连接；所述声光报警器通过数据传输线与声光报警监测分站连接。进一步的，所述监测主机上设有用于打印瓦斯参数和通风参数的打印机。进一步的，所述瓦斯压力传感器是PY204压力表，量程为0～10MPa，精度为±0.2％，响应时间≤5ms。进一步的，所述瓦斯浓度传感器是国标GJ4/40煤矿用高低浓度甲烷传感器，量程为低浓：(0.00～10.00)％CH4，高浓：(10.0～100.0)％CH4。进一步的，风速风向传感器由速度传感器、风向传感器和传感器支架组成，速度传感器和风向传感器通过传感器支架固定在隧道壁上。进一步的，所述数据端口是KJ328-J矿用信息传输接口。进一步的，所述瓦斯压力监测分站、瓦斯浓度监测分站、通风监测分站、施工动力源监测分站和声光报警监测分站均是KJ328-F矿用监测分站。进一步的，所述声光报警器是TLHD2L双喇叭声光报警器。进一步的，所述电源开关是KBZ-1000/1140/660隔爆型真空馈电开关；所述水源开关是ZDKS-2自动防水开关；所述压风开关是ZDKF-1自动压风控制开关。进一步的，所述速度传感器量程为0～20m/s，误差范围为±0.5m/s，具有自动调节零点功能和自动调节灵敏度功能；所述风向传感器量程为0～360°，精度为±3°；所述传感器支架由套筒和螺钉组成。本技术的有益效果是，含煤隧道瓦斯和通风状况远程实时监测装置，瓦斯压力传感器、瓦斯浓度传感器及风速风向传感器监测隧道含煤段的瓦斯参数及通风参数，利用监测主机进行监测与控制；当瓦斯、通风参数异常时，实时预警、报警及切断施工动力源，全面实施了含煤隧道瓦斯参数及通风参数的实时监测监控。解决了当前含煤隧道瓦斯参数和通风参数等监测人工化、瓦斯参数与通风参数异常时无预警、报警及切断施工动力源不及时等引发的安全事故问题，通过监测主机监测隧道内瓦斯状况和通风状况，及时预警、报警并控制各施工动力源开关的断开、闭合、闭锁和解锁，确保施工人员、装备、材料以及隧道环境的生产安全。附图说明图1是本技术的含煤隧道瓦斯和通风状况远程实时监测装置结构示意图；图2是本技术的含煤隧道瓦斯和通风状况远程实时监测装置纵向剖面图；图3是本技术的含煤隧道瓦斯和通风状况远程实时监测装置Ⅰ-Ⅰ横向剖面图；图4是本技术的含煤隧道瓦斯和通风状况远程实时监测装置Ⅱ-Ⅱ横向剖面图；图5是本技术的含煤隧道瓦斯和通风状况远程实时监测装置Ⅲ-Ⅲ横向剖面图。图中，1.监测主机，2.数据端口，3.打印机，4.瓦斯压力监测分站，5.瓦斯浓度监测分站，6.通风监测分站，7.施工动力源监测分站，8.声光报警监测分站，9.瓦斯压力传感器，10.瓦斯浓度传感器，11.风速风向传感器，12.电源开关，13.水源开关，14.压风开关，15.声光报警器，16.隧道，17.隧道壁，18.围岩，19.煤体，20.工作面，21.数据传输线，22.钻孔。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。含煤隧道瓦斯和通风状况远程实时监测装置，如图1所示，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.含煤隧道瓦斯和通风状况远程实时监测装置，其特征在于，包括监测主机(1)、数据端口(2)、瓦斯监测单元、风速风向监测单元、开关单元和声光报警监测单元；所述监测主机(1)经数据端口(2)与瓦斯压力监测分站(4)、瓦斯浓度监测分站(5)、通风监测分站(6)、施工动力源监测分站(7)和声光报警监测分站(8)连接；所述瓦斯监测单元由位于同一竖直平面的四个瓦斯压力传感器(9)和三个瓦斯浓度传感器(10)组成；隧道(16)含煤段隧道壁(17)上方圆弧段均匀发散设置钻孔(22)，四个瓦斯压力传感器(9)均匀分布于钻孔(22)孔底，三个瓦斯浓度传感器(10)均匀垂直固定在隧道(16)含煤段隧道壁(17)拱顶上，且位于两侧的瓦斯浓度传感器(10)与隧道壁(17)顶部的距离≤300mm、与隧道壁(17)侧壁距离≥200mm；钻孔(22)贯穿隧道壁(17)，钻孔(22)底部为煤体(19)；所述风速风向监测单元由三个位于同一竖直平面的风速风向传感器(11)组成，三个风速风向传感器(11)均匀固定在隧道(16)含煤段隧道壁(17)拱顶上；所述开关单元由电源开关(12)、水源开关(13)和压风开关(14)组成；第一组开关单元位于隧道(16)隧道口的隧道壁(17)上，其余设置于隧道(16)内部隧道壁(17)上；声光报警器(15)安装在隧道(16)含煤段的隧道壁(17)一侧的拱脚处；相邻所述瓦斯监测单元间隔为5米，相邻所述风速风向监测单元间隔为20米，风速风向监测单元与距离其最近的瓦斯监测单元相距2.5米，相邻所述声光报警器(15)间隔为100米，相邻所述开关单元间隔为1000米，所述瓦斯压力传感器(9)通过数据传输线(21)与瓦斯压力监测分站(4)连接，所述瓦斯浓度传感器(10)通过数据传输线(21)与瓦斯浓度监测分站(5)连接；所述风速风向传感器(11)通过数据传输线(21)与通风监测分站(6)连接；所述电源开关(12)、水源开关(13)和压风开关(14)分别通过数据传输线(21)与施工动力源监测分站(7)连接；所述声光报警器(15)通过数据传输线(21)与声光报警监测分站(8)连接。...
【技术特征摘要】
1.含煤隧道瓦斯和通风状况远程实时监测装置，其特征在于，包括监测主机(1)、数据端口(2)、瓦斯监测单元、风速风向监测单元、开关单元和声光报警监测单元；所述监测主机(1)经数据端口(2)与瓦斯压力监测分站(4)、瓦斯浓度监测分站(5)、通风监测分站(6)、施工动力源监测分站(7)和声光报警监测分站(8)连接；所述瓦斯监测单元由位于同一竖直平面的四个瓦斯压力传感器(9)和三个瓦斯浓度传感器(10)组成；隧道(16)含煤段隧道壁(17)上方圆弧段均匀发散设置钻孔(22)，四个瓦斯压力传感器(9)均匀分布于钻孔(22)孔底，三个瓦斯浓度传感器(10)均匀垂直固定在隧道(16)含煤段隧道壁(17)拱顶上，且位于两侧的瓦斯浓度传感器(10)与隧道壁(17)顶部的距离≤300mm、与隧道壁(17)侧壁距离≥200mm；钻孔(22)贯穿隧道壁(17)，钻孔(22)底部为煤体(19)；所述风速风向监测单元由三个位于同一竖直平面的风速风向传感器(11)组成，三个风速风向传感器(11)均匀固定在隧道(16)含煤段隧道壁(17)拱顶上；所述开关单元由电源开关(12)、水源开关(13)和压风开关(14)组成；第一组开关单元位于隧道(16)隧道口的隧道壁(17)上，其余设置于隧道(16)内部隧道壁(17)上；声光报警器(15)安装在隧道(16)含煤段的隧道壁(17)一侧的拱脚处；相邻所述瓦斯监测单元间隔为5米，相邻所述风速风向监测单元间隔为20米，风速风向监测单元与距离其最近的瓦斯监测单元相距2.5米，相邻所述声光报警器(15)间隔为100米，相邻所述开关单元间隔为1000米，所述瓦斯压力传感器(9)通过数据传输线(21)与瓦斯压力监测分站(4)连接，所述瓦斯浓度传感器(10)通过数据传输线(21)与瓦斯浓度监测分站(5)连接；所述风速风向传感器(11)通过数据传输线(21)与通风监测分站(6)连接；所述电源开关(12)、水源开关(13)和压风开关(14)分别通过数据传输线(21)与施工动力源监测分站(7)连接；所述声光报警器(15)通过数据传输线(21)与声光报警监测...
【专利技术属性】
技术研发人员：张轩，谢东海，苏波，朱卓慧，
申请(专利权)人：湖南科技大学，
类型：新型
国别省市：湖南,43
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