本实用新型专利技术公开了一种矿井巷道烟气流动模拟测试系统，该测试系统包括数据采集处理装置、模拟巷道装置、烟气发生装置和对防排烟装置，所述数据采集处理装置包括微控制器、电源模块和计算机，所述微控制器的输入端接有温度检测模块、影像观测模块和烟气检测模块，所述微控制器的输出端接有显示器，所述烟气发生装置包括燃料油盘、移动小车、牵引钢丝和电动机，所述温度检测模块包括温度检测单元和数据通信模块。本实用新型专利技术控制移动小车静止与运动、模拟巷道装置内通风与不通风以及通风量变化测量模拟巷道内的温度和烟气特征参数并观测模拟巷道装置内烟气流动过程，实现多种情况下巷道火灾发生后烟气流动的测试。
【技术实现步骤摘要】
一种矿井巷道烟气流动模拟测试系统
本技术属于矿井外因火灾实验模拟
，尤其是涉及一种矿井巷道烟气流动模拟测试系统。
技术介绍
我国是煤炭开采大国，随着矿井开采深度以每年10～30米的速度增加，矿用电气设备、电缆用量加大，火灾负荷增大，部分巷道充填材料发热量过高，以电缆火灾、胶带输送机火灾、充填材料自燃为代表的典型外因火灾数量逐年上升。矿井火灾是煤矿生产中的重大灾害之一，当事故发生后，不但影响煤矿的生产、环境的破环，而且释放出来的高温有毒有害气体迅速扩散，导致巷道温度升高，出现高温热环境，形成热动力灾害，不仅会危及测试者的生命安全，而且还可能诱发粉尘、瓦斯爆炸等二次事故，在高温烟流的作用下，通常会使通风系统发生紊乱，导致事故进一步扩大。为了掌握巷道烟气流动的规律以及温度场的分布状况，需要建立操作可靠、合理的实验平台进行模拟研究，为灾后救援以及制定科学合理的应急救援逃生路线提供技术指导。目前，对于巷道烟气流动的研究主要是通过实验研究和数值模拟技术两方面，实验研究模拟建立真实的巷道需要大量的前期的方案论证，巷道修建及维护费用高、实验周期长；而数值模拟技术可以通过建立烟气蔓延的数学模型，进行二维稳态分析，模拟参数单一，没有考虑多场耦合作用下的机理，造成计算结果与实际情况有很大的出入，虽然三维非稳态的模拟在实际和理论上均有很大的优势，但由于它复杂的计算方法和庞大的计算量，因次受到了很大的局限性。现如今，市面上还未出现一套能对矿井巷道烟气流动进行试验测试的相关测试系统，不能全面、有效地对矿井巷道烟气流动进行测试和评价。因此需要一种使用操作简便、实现方便且使用效果好的矿井巷道烟气流动模拟测试系统，按照实际煤矿巷道建立模拟巷道装置，控制移动小车静止与运动、模拟巷道装置内通风与不通风以及通风量变化测量模拟巷道内的温度和烟气特征参数并观测模拟巷道装置内烟气流动过程，实现多种情况下巷道火灾发生后烟气流动的测试，得到巷道火灾发生后烟气流动的规律和特点，为保障矿井的安全高效生产奠定基础。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种矿井巷道烟气流动模拟测试系统，其结构简单、设计合理且安装布设简便及使用操作简便、使用效果好，按照实际煤矿巷道建立模拟巷道装置，控制移动小车静止与运动、模拟巷道装置内通风与不通风以及通风量变化测量模拟巷道内的温度和烟气特征参数并观测模拟巷道装置内烟气流动过程，实现多种情况下巷道火灾发生后烟气流动的测试，得到巷道火灾发生后烟气流动的规律和特点，为保障矿井的安全高效生产奠定基础，实用性强。为解决上述技术问题，本技术采用的技术方案是：一种矿井巷道烟气流动模拟测试系统，其特征在于：包括数据采集处理装置、用于模拟实际煤矿巷道的模拟巷道装置、给模拟巷道装置内输送烟气的烟气发生装置和对模拟巷道装置通风且排出烟气的防排烟装置，所述数据采集处理装置包括微控制器、电源模块和与微控制器相接的计算机，所述微控制器的输入端接有对模拟巷道装置内温度进行检测的温度检测模块、对烟气流动过程进行观测的影像观测模块和对模拟巷道装置内烟气特征参数进行检测的烟气检测模块，所述微控制器的输出端接有显示器；所述烟气发生装置包括盛放煤或者皮带可燃物的燃料油盘、设置在燃料油盘下方且带动燃料油盘沿水平方向前后移动的移动小车、与移动小车一侧连接的牵引钢丝和与牵引钢丝传动连接的电动机，所述移动小车另一侧设置有缓冲复位部件，所述模拟巷道装置的终止端设置有自动断电保护模块，所述电动机由微控制器进行控制，所述自动断电保护模块与微控制器连接；所述温度检测模块包括设置在模拟巷道装置内的温度检测单元和与微控制器相接的数据通信模块，所述温度检测单元通过温度采集模块和数据通信模块相接，所述温度检测单元的数量为多个，多个所述温度检测单元沿模拟巷道装置顶部和两侧的长度方向进行布设，且相邻两个所述温度检测单元的水平间距为1m～2m，所述烟气检测模块的数量为多个，多个所述烟气检测模块均沿模拟巷道装置顶部的长度方向进行布设，且相邻两个所述烟气检测模块的水平间距为1m～2m，所述温度检测单元和烟气检测模块交错布设；所述影像观测模块包括安装在模拟巷道装置终止端的激光器、设置在激光器下方且与激光器呈垂直布设的柱面镜和对模拟巷道装置内烟气视频图像进行采集的摄像机，所述激光器与模拟巷道装置的底部呈垂直布设，所述激光器由微控制器进行控制，所述摄像机与微控制器连接；所述烟气检测模块包括对模拟巷道装置内烟气浓度进行检测的烟气浓度检测模块、对模拟巷道装置内烟气流速进行检测的烟气流速检测模块和对模拟巷道装置内烟气成分进行检测的气体分析仪，所述烟气浓度检测模块、烟气流速检测模块和气体分析仪的输出端均与微控制器的输入端相接。上述的一种矿井巷道烟气流动模拟测试系统，其特征在于：所述防排烟装置包括对模拟巷道装置通风且排出烟气的轴流式风机和与轴流式风机出风口连接且对模拟巷道装置中烟气进行净化处理的烟气处理模块，所述轴流式风机的进风口前侧设置有对模拟巷道装置中风量进行调节的风量调节板，所述轴流式风机由微控制器进行控制。上述的一种矿井巷道烟气流动模拟测试系统，其特征在于：所述模拟巷道装置由多段模拟巷道拼接而成，多段所述模拟巷道的结构和尺寸均相同，且相邻两段所述模拟巷道通过密封胶密封连接；所述模拟巷道为用于模拟实际煤矿巷道围岩的相似模拟材料，所述模拟巷道包括巷道顶部、与巷道顶部连接且分别位于左右两侧的巷道两帮和连接与两个巷道两帮底部的巷道底部，所述巷道顶部和两个所述巷道两帮一体成型。上述的一种矿井巷道烟气流动模拟测试系统，其特征在于：所述巷道顶部和巷道两帮上均设置有预留孔，所述巷道顶部呈拱形，所述预留孔的数量为多个。上述的一种矿井巷道烟气流动模拟测试系统，其特征在于：所述预留孔包括设置在用于巷道顶部上且用于安装烟气检测模块的第一预留孔、设置在巷道顶部上且用于安装温度检测单元的第二预留孔和设置在巷道两帮上且用于安装温度检测单元的第三预留孔，每个所述第三预留孔中安装有一个温度检测单元，每个所述第一预留孔中均安装两个烟气检测模块，每个所述第二预留孔中均安装两个温度检测单元，两个所述烟气检测模块之间的竖直间距为0.1m，两个所述温度检测单元之间的竖直间距为0.1m。上述的一种矿井巷道烟气流动模拟测试系统，其特征在于：所述温度检测单元为K型热电偶，所述温度采集模块为ADAM4018+模块。上述的一种矿井巷道烟气流动模拟测试系统，其特征在于：所述数据通信模块为RS232通信接口电路或者RS485通信接口电路。本技术与现有技术相比具有以下优点：1、所采用的矿井巷道烟气流动模拟测试系统结构简单、设计合理、投入成本较低且易拆装和维护。2、所采用的矿井巷道烟气流动模拟测试系统使用操作简便，测试耗费的人力物力少。3、所采用的模拟巷道装置结构简单，按照实际煤矿巷道尺寸建立相似比例的模拟巷道装置，不仅可以有效控制成本而且实验周期短，而且在模拟巷道装置中的测试更符合真是巷道的烟气流动情况，获取的数据可靠，更加科学准确地掌握巷道火灾发生后烟气流动的规律和特点。4、所采用的矿井巷道烟气流动模拟测试系统的操作简便且测试效果好，通过设置烟气发生装置制备烟气并给模拟巷道装置内输送烟气，用本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种矿井巷道烟气流动模拟测试系统，其特征在于：包括数据采集处理装置(13)、用于模拟实际煤矿巷道的模拟巷道装置(32)、给模拟巷道装置(32)内输送烟气的烟气发生装置(27)和对模拟巷道装置(32)通风且排出烟气的防排烟装置(31)，所述数据采集处理装置(13)包括微控制器(14)、电源模块(15)和与微控制器(14)相接的计算机(20)，所述微控制器(14)的输入端接有对模拟巷道装置(32)内温度进行检测的温度检测模块(28)、对烟气流动过程进行观测的影像观测模块和对模拟巷道装置(32)内烟气特征参数进行检测的烟气检测模块(30)，所述微控制器(14)的输出端接有显示器(21)；所述烟气发生装置(27)包括盛放煤或者皮带可燃物的燃料油盘(1)、设置在燃料油盘(1)下方且带动燃料油盘(1)沿水平方向前后移动的移动小车(2)、与移动小车(2)一侧连接的牵引钢丝(4)和与牵引钢丝(4)传动连接的电动机(3)，所述移动小车(2)另一侧设置有缓冲复位部件，所述模拟巷道装置(32)的终止端设置有自动断电保护模块(6)，所述电动机(3)由微控制器(14)进行控制，所述自动断电保护模块(6)与微控制器(14)连接；所述温度检测模块(28)包括设置在模拟巷道装置(32)内的温度检测单元(10)和与微控制器(14)相接的数据通信模块(12)，所述温度检测单元(10)通过温度采集模块(11)和数据通信模块(12)相接，所述温度检测单元(10)的数量为多个，多个所述温度检测单元(10)沿模拟巷道装置(32)顶部和两侧的长度方向进行布设，且相邻两个所述温度检测单元(10)的水平间距为1m～2m，所述烟气检测模块(30)的数量为多个，多个所述烟气检测模块(30)均沿模拟巷道装置(32)顶部的长度方向进行布设，且相邻两个所述烟气检测模块(30)的水平间距为1m～2m，所述温度检测单元(10)和烟气检测模块(30)交错布设；所述影像观测模块包括安装在模拟巷道装置(32)终止端的激光器 (7)、设置在激光器(7)下方且与激光器(7)呈垂直布设的柱面镜和对模拟巷道装置(32)内烟气视频图像进行采集的摄像机(9)，所述激光器(7)与模拟巷道装置(32)的底部呈垂直布设，所述激光器(7)由微控制器(14)进行控制，所述摄像机(9)与微控制器(14)连接；所述烟气检测模块(30)包括对模拟巷道装置(32)内烟气浓度进行检测的烟气浓度检测模块(26)、对模拟巷道装置(32)内烟气流速进行检测的烟气流速检测模块(25)和对模拟巷道装置(32)内烟气成分进行检测的气体分析仪(19)，所述烟气浓度检测模块(26)、烟气流速检测模块(25)和气体分析仪(19)的输出端均与微控制器(14)的输入端相接。...
【技术特征摘要】
1.一种矿井巷道烟气流动模拟测试系统，其特征在于：包括数据采集处理装置(13)、用于模拟实际煤矿巷道的模拟巷道装置(32)、给模拟巷道装置(32)内输送烟气的烟气发生装置(27)和对模拟巷道装置(32)通风且排出烟气的防排烟装置(31)，所述数据采集处理装置(13)包括微控制器(14)、电源模块(15)和与微控制器(14)相接的计算机(20)，所述微控制器(14)的输入端接有对模拟巷道装置(32)内温度进行检测的温度检测模块(28)、对烟气流动过程进行观测的影像观测模块和对模拟巷道装置(32)内烟气特征参数进行检测的烟气检测模块(30)，所述微控制器(14)的输出端接有显示器(21)；所述烟气发生装置(27)包括盛放煤或者皮带可燃物的燃料油盘(1)、设置在燃料油盘(1)下方且带动燃料油盘(1)沿水平方向前后移动的移动小车(2)、与移动小车(2)一侧连接的牵引钢丝(4)和与牵引钢丝(4)传动连接的电动机(3)，所述移动小车(2)另一侧设置有缓冲复位部件，所述模拟巷道装置(32)的终止端设置有自动断电保护模块(6)，所述电动机(3)由微控制器(14)进行控制，所述自动断电保护模块(6)与微控制器(14)连接；所述温度检测模块(28)包括设置在模拟巷道装置(32)内的温度检测单元(10)和与微控制器(14)相接的数据通信模块(12)，所述温度检测单元(10)通过温度采集模块(11)和数据通信模块(12)相接，所述温度检测单元(10)的数量为多个，多个所述温度检测单元(10)沿模拟巷道装置(32)顶部和两侧的长度方向进行布设，且相邻两个所述温度检测单元(10)的水平间距为1m～2m，所述烟气检测模块(30)的数量为多个，多个所述烟气检测模块(30)均沿模拟巷道装置(32)顶部的长度方向进行布设，且相邻两个所述烟气检测模块(30)的水平间距为1m～2m，所述温度检测单元(10)和烟气检测模块(30)交错布设；所述影像观测模块包括安装在模拟巷道装置(32)终止端的激光器(7)、设置在激光器(7)下方且与激光器(7)呈垂直布设的柱面镜和对模拟巷道装置(32)内烟气视频图像进行采集的摄像机(9)，所述激光器(7)与模拟巷道装置(32)的底部呈垂直布设，所述激光器(7)由微控制器(14)进行控制，所述摄像机(9)与微控制器(14)连接；所述烟气检测模块(30)包括对模拟巷道装置(32)内烟气浓度进行检测的烟气浓度检测模块(26)、对模拟巷道装置(32)内烟气流速进行检测的烟气流速检测模块(...
【专利技术属性】
技术研发人员：金永飞，闫旭斌，胡伟，刘文永，岳宁芳，郭军，费金彪，程方明，王伟峰，王亚超，郑学召，肖旸，
申请(专利权)人：西安科技大学，西安天河矿业科技有限责任公司，
类型：新型
国别省市：陕西,61
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