一种基于矿井烟气监测的自动调控风门系统及调控方法技术方案

本发明专利技术提供了一种基于矿井烟气监测的自动调控风门系统，包括多个风门系统、多个烟气监测系统、控制系统和传输系统；风门系统设置在井下巷道内，包括风门、喷头、语音设备以及信号显示设备；烟气监测系统用于检测巷道内气体、粉尘、温度、烟雾以及风流信息；控制系统包括信号转换器和计算机；传输系统包括传输线路和信号接收器；烟气监测系统监测到信号通过传输系统输送信号给控制系统，控制系统根据接收到的信号控制风门的开启。本发明专利技术自动调控风门系统通过实时监测矿井火灾烟气在不同位置处的浓度及烟流方向，从而作用抗灾救灾风门，自动调整风门打开程度，将火灾烟气及时排放，防止烟气进一步向深处蔓延。

An Automatic Control Throttle System and Control Method Based on Mine Flue Gas Monitoring

The invention provides an automatic control air valve system based on mine flue gas monitoring, including multiple air valve systems, multiple flue gas monitoring systems, control systems and transmission systems; the air valve system is set in the underground roadway, including air valve, nozzle, voice equipment and signal display equipment; and the smoke monitoring system is used to detect gas, dust, temperature, smoke and airflow in the roadway. Information; control system includes signal converter and computer; transmission system includes transmission lines and signal receivers; flue gas monitoring system monitors signals transmitted to control system through transmission system, and control system controls the opening of air door according to received signals. The automatic control damper system of the invention can function as a disaster relief damper by real-time monitoring the concentration and direction of smoke at different locations of mine fire smoke, automatically adjust the opening degree of the damper, timely discharge the fire smoke, and prevent further spread of the smoke to the deep.

【技术实现步骤摘要】
一种基于矿井烟气监测的自动调控风门系统及调控方法
本专利技术属于矿井抗灾救灾设备
，具体涉及一种基于矿井烟气监测的自动调控风门系统及调控方法。
技术介绍
中国是世界第一产煤大国，煤炭在中国一次能源消费结构中占70％左右。中国工程院《国家能源发展战略2030～2050》指出煤炭在能源结构中比例仍占50％。在相当长的时期内，煤炭作为中国的主导能源将不可替代，因而煤炭是国家能源发展战略的重点。矿井火灾是煤矿重大灾害之一，矿井一旦发生火灾，火势蔓延迅速，造成重大财产损失和人身伤亡事故。在矿井火灾中，造成火灾事故扩大化的主要原因为：火灾及其产生有毒物质的蔓延。蔓延形式主要表现为高温烟气、有毒有害气体在矿井风流的流动时失去控制无规律扩散。因此，对矿井火灾风流控制技术进行研究，在矿井巷道火灾易发地点建立风流控制系统，当火灾发生后能够使火灾影响范围限定在最小损失范围之内，并为井下人员逃生避灾提供指导、降低井下人员伤亡率、提高救援可能性方面有着十分重要的现实意义。传统的救灾风门只能通过手动、感应、触发或者控制装置进行风门动作，在发生火灾后，现有救灾风门无法根据巷道烟气蔓延范围与速度自动进行动作(如：自动调节火灾巷道的进风量以及烟气的排放量)。无法实时得知烟气蔓延的范围、方向以及速度，从而会对矿井烟气的排放产生滞后，导致烟气的在矿井内蔓延，会严重造成人员窒息伤亡。因此，基于矿井烟气监测的抗灾救灾自动调控风门的研究对煤矿抗灾救援具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种基于矿井烟气监测的自动调控风门系统，该自动调控风门系统通过实时监测矿井火灾烟气在不同位置处的浓度及烟流方向，从而作用抗灾救灾风门，自动调整风门打开程度，将火灾烟气及时排放，防止烟气进一步向深处蔓延。本方法与现有方法相比，主要是将巷道进行防灾区段划分，进行层层连锁控制，根据不同阶段的监测系统监测的数据及时确定发生火灾的位置，能够根据烟气的蔓延方向和范围，及时自动调整风门动作，无需进行人为控制，而且能够根据烟气动向实现实时自动调整风门的打开或关闭程度，使得有毒有害烟气蔓延范围能够以最大程度被控制，从而在发生火灾后能够使人员伤亡降到最低。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种基于矿井烟气监测的自动调控风门系统，其特征在于，包括多个风门系统、多个烟气监测系统、控制系统和传输系统；所述风门系统设置在井下巷道内，包括风门、喷头、语音设备以及信号显示设备，所述喷头、语音设备以及信号显示设备均设置在风门上；所述烟气监测系统用于检测巷道内气体、粉尘、温度、烟雾以及风流信息；所述控制系统包括信号转换器和计算机；所述传输系统包括传输线路和信号接收器；所述烟气监测系统监测到信号通过传输系统输送信号给控制系统，控制系统根据接收到的信号控制风门的开启。优选地，所述烟气监测系统设置在井下巷道内，所述烟气监测系统包括一氧化碳传感器、瓦斯传感器、粉尘传感器、烟雾传感器、红外温度传感器和风流方向及风速传感器。优选地，所述烟气监测系统还包括防爆摄像头。优选地，所述风门系统安装在矿井各大巷之间的联络巷处。优选地，所述烟气监测系统分别安装在巷道交叉、风门等处。另外，本专利技术还提供了一种基于矿井烟气监测的自动调控风门的方法，该方法包括以下步骤：S1、根据联络巷的位置将巷道分成多个区段，每一个区段是一个独立的烟气监测及排放区域，烟气监测系统设置在每一个区段的开始、中间以及结束位置，通过每一区段内的烟气监测系统实时检测巷道内气体、粉尘、温度、烟雾以及风流信息；S2、将S1中检测到的气体、粉尘、温度、烟雾以及风流信息通过传输线路传给信号接收器，再由信号接收器中接收的信息经过转换器的转化后传给计算机，计算机对收集到的各种信息进行综合对比，确定灾害发生位置位于哪一区段，并通过该区段开始和结束位置处的烟气监测装置，能够及时判断出烟气的流动方向，从而及时控制打开烟气流向处的风门系统的风门，对烟气进行快速排放，直至烟气全部被排放。本专利技术与现有技术相比具有以下优点：现有技术在发生火灾时只能相应的打开风门排放有害烟气，对于有害烟气是否能全部排放，排放过程中烟气的变化、风流的变化以及烟气是否进一步蔓延，蔓延的快慢和范围无从而知，这就是为什么矿井中虽然都设置有救灾风门，但是一旦发生火灾后，仍然导致大量人员伤亡的原因。本专利技术根据风门安装的位置将两风门之间的巷道划分为一个功能区段，每一功能区段内都设置有监测系统，达到层层监控、层层排放的目的，通过区段内的监测系统能够及时得知火灾发生的位置，以及在烟气排放过程中确定出烟气是否能够及时全部排放，若发生火灾区段的风门不能满足有害烟气的全部排放，则烟气会进一步向下一区段蔓延，通过下一区段开始处的监测系统能第一时间监测到烟气的进一步蔓延，则下一区段的相应风门会自动打开，将进一步蔓延的烟气及时排放，每一区段都会实现上述功能，使得烟气的被层层控制、层层排放，从而防止烟气向深部蔓延。即使所有的区段风门无法满足所有烟气的排放，但是通过层层排放，会使烟气的蔓延速度大大降低，层层监控会实时确定烟气蔓延的位置及范围，为井下人员逃生自救提供准确信息，从而实现最大程度减少人员伤亡。下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步详细说明。附图说明图1为本专利技术系统的现场应用示意图；图2为本专利技术系统的风门放大示意图；图3为本专利技术系统烟气监测系统示意图；图4为本专利技术的控制系统及传输系统示意图；图5为本专利技术的自动控制方法程序运行图。图6为本专利技术的电路原理框图。附图标记说明：1-运输大巷，2-辅运大巷，3-回风大巷，4a、4b、4c、4d、4e、4f-风门系统，5a、5b、5c、5d、5e、5f、5j-烟气监测系统，6-火灾烟气，21-风门，22-喷头，23-语音设备，24-信号显示设备，31-一氧化碳传感器，32-瓦斯传感器，33-粉尘传感器，34-烟雾传感器，35-红外温度传感器，36-防爆摄像头，37-风流方向及风速传感器，41-传输线路，42-信号接收器，43-信号转换器，44-计算机。具体实施方式如图1～图6所示的一种基于矿井烟气监测的自动调控风门系统，包括多个风门系统、多个烟气监测系统、控制系统及传输系统。井下巷道可设置为相互平行的大巷，具体为运输大巷1、回风大巷3、辅运大巷2，各大巷之间可通过联络巷连通；根据井下巷道实际通风情况，在井下相应巷道设计安装不同的抗灾救灾风门系统4，风门系统4具体设置在各大巷之间的联络巷内，风门系统4安装处设置有风门21、喷头22、语音设备23以及信号显示设备24；喷头22为高效洒水喷头，语音设备23为语音箱，信号显示设备24为信号灯；烟气监测系统5具体设置在运输大巷内，为了能及时判别火灾发生位置以及烟气蔓延的范围和速度，根据联络巷的位置将运输大巷分成不同区段，每一个区段是一个独立的烟气监测及排放区域，烟气监测装置设置在每一个区段的开始、中间以及结束位置，通过每一区段实时反馈的信息能够及时得知发生火灾的位置位于哪一区段，通过区段开始和结束位置处的烟气监测装置，能够及时判断出烟气是随着风流方向蔓延，还是由于热流烟气密度过大导致烟气逆流顺着风流反方向蔓延，从而能够及时确定打开最佳位置风门，将烟气排放，避免风门的误打开导致烟气本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于矿井烟气监测的自动调控风门系统，其特征在于，包括多个风门系统、多个烟气监测系统、控制系统和传输系统；所述风门系统设置在井下巷道内，包括风门(21)、喷头(22)、语音设备(23)以及信号显示设备(24)，所述喷头(22)、语音设备(23)以及信号显示设备(24)均设置在风门(21)上；所述烟气监测系统用于检测巷道内气体、粉尘、温度、烟雾以及风流信息；所述控制系统包括信号转换器(43)和计算机(44)；所述传输系统包括传输线路(41)和信号接收器(42)；所述烟气监测系统监测到巷道内气体、粉尘、温度、烟雾以及风流信息的信号通过传输系统输送信号给控制系统，控制系统根据接收到的信号控制风门的开启。

【技术特征摘要】
1.一种基于矿井烟气监测的自动调控风门系统，其特征在于，包括多个风门系统、多个烟气监测系统、控制系统和传输系统；所述风门系统设置在井下巷道内，包括风门(21)、喷头(22)、语音设备(23)以及信号显示设备(24)，所述喷头(22)、语音设备(23)以及信号显示设备(24)均设置在风门(21)上；所述烟气监测系统用于检测巷道内气体、粉尘、温度、烟雾以及风流信息；所述控制系统包括信号转换器(43)和计算机(44)；所述传输系统包括传输线路(41)和信号接收器(42)；所述烟气监测系统监测到巷道内气体、粉尘、温度、烟雾以及风流信息的信号通过传输系统输送信号给控制系统，控制系统根据接收到的信号控制风门的开启。2.根据权利要求1所述的基于矿井烟气监测的自动调控风门系统，其特征在于：所述烟气监测系统设置在井下巷道(1)内，所述烟气监测系统包括一氧化碳传感器(31)、瓦斯传感器(32)、粉尘传感器(33)、烟雾传感器(34)、红外温度传感器(35)和风流方向及风速传感器(37)。3.根据权利要求2所述的基于矿井烟气监测的自动调控风门系统，其特征在于：所述烟气监测系统还包...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓军，任帅京，李青蔚，肖旸，王彩萍，
申请(专利权)人：西安科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61