一种矿井温度制造技术

本发明专利技术公开了一种矿井温度

【技术实现步骤摘要】
一种矿井温度、浓度二维场重建装置及方法


[0001]本专利技术属于矿井安全
，具体涉及一种矿井温度
、
浓度二维场重建装置及方法
。

技术介绍

[0002]近年来，随着工业化快速发生，各类工业重大危机事故频发，直接威胁到公民的生命财产安全，其中，工业火灾和化学爆炸等燃爆性事故因为影响范围广
、
环境复杂和危险性高等特点为目前工业安全生产事故防范的重点
。
矿井由于其工作环境的特殊性，各种安全事故率居高不下，使企业在生产和经济上蒙受巨大损失，也威胁着煤矿职工的生命安全，因此多数矿井作业现场都将安装易燃易爆气体检测
、
温度检测等行为作为安全管理的强制措施
。
传统接触式燃烧气体检测探测器如热电偶等响应较慢，探测精度低，检测范围小，无法长期在高温
、
高压的恶劣环境工作等特性，都致使其在现阶段的安全事故防范中应用有限
。
[0003]矿井中常用的气体传感器包括电化学式
、
半导体式等气体传感器，检测方式实质为通过化学反应，具有受温湿度影响较大的缺点，极端的温度和湿度会影响传感器的精度和寿命
。
煤矿常用的温度传感器有热电偶
、
热敏电阻
、
温度传感器等方式，成本较低，实现简单，但只可对温度进行单点监测，或测温范围有限，测量惯性大，测温精度低，无法进行大范围温度场实时监测
。
检测过程响应速度慢的问题，也使待测温度难以得到实时测量
。

技术实现思路

[0004]为解决现有技术中的不足，本专利技术提供一种矿井温度
、
浓度二维场重建装置及方法，能有效提升矿井内二维温度场和易燃易爆气体的监测精度和分辨率，实现非接触性易燃易爆气体浓度
、
矿井内温度安全监测
。
[0005]为达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：
[0006]第一方面，提供一种矿井温度
、
浓度二维场重建装置，包括：布置在矿井待测区域的两个相互垂直方向上的第一激光发射单元
、
第二激光发射单元；分别与所述第一激光发射单元
、
第二激光发射单元相对设置，并分别用于接收第一激光发射单元
、
第二激光发射单元发射的探测激光的第一光电探测器
、
第二光电探测器；分别与第一光电探测器
、
第二光电探测器通信连接的数据拟合分析单元，用于对第一光电探测器
、
第二光电探测器接收到的探测信号进行提取，得到光吸收信号；与数据拟合分析单元通信连接的上位机，用于根据光吸收信号对矿井待测区域进行温度
、
浓度二维场重建，并进行诊断报警
。
[0007]进一步地，所述第一激光发射单元包括第一驱动电路，所述第一驱动电路的输入端连接红外激光器的输入端，红外激光器的输出端连接第一分束器的输入端，第一分束器的输出端连接第一准直器的输入端，第一准直器输出端向第一光电探测器输出探测激光
。
[0008]进一步地，所述第二激光发射单元包括第二驱动电路，所述第二驱动电路的输入端连接
DFB
激光器的输入端，
DFB
激光器的输出端连接第二分束器的输入端，第二分束器的输出端连接第二准直器的输入端，第二准直器输出端向第二光电探测器输出探测激光
。
[0009]进一步地，矿井待测区域被划分为若干网格型区域，第一激光发射单元向第一光电探测器输出的探测激光与第二激光发射单元向第二光电探测器输出的探测激光分别穿过激光路径上的若干网格型区域
。
[0010]第二方面，提供一种矿井温度
、
浓度二维场重建方法，基于第一方面所述的矿井温度
、
浓度二维场重建装置，所述方法，包括：将矿井待测区域划分为网格型区域并将激光器和探测器安装校准；使用激光器扫描待测气体频谱；探测器接收并传输被气体吸收后的探测信号；数据拟合分析单元对接收到的探测信号进行提取，得到光吸收信号；上位机根据光吸收信号进行温度
、
浓度二维场重建并进行诊断报警
。
[0011]进一步地，上位机采用
ART
‑
Kriging
模型
(
代数重建
‑
克里金模型
)
对检测数据进行迭代和插值预测，包括：输入初始吸收系数
α0和补偿光程
L
，使用
ART
重建算法进行迭代；设置实际吸光度与迭代算法吸光度的目标误差范围，当误差不满足要求时，继续迭代吸收系数；误差满足要求后，则得到目标区域网格的最佳匹配吸收系数
α
；对网格内部的任一点，计算该点与目标区域网格点的插值距离，使用半方差表示数据点间的相关程度；建立
Kriging
模型，在模型的基础上增加权重估计目标数据值，得到目标吸收系数，最终求得待测浓度场和温度场
。
[0012]与现有技术相比，本专利技术所达到的有益效果：本专利技术通过布置在矿井待测区域的两个相互垂直方向上的第一激光发射单元
、
第二激光发射单元；分别与第一激光发射单元
、
第二激光发射单元相对设置，并分别用于接收第一激光发射单元
、
第二激光发射单元发射的探测激光的第一光电探测器
、
第二光电探测器；分别与第一光电探测器
、
第二光电探测器通信连接的数据拟合分析单元，用于对第一光电探测器
、
第二光电探测器接收到的探测信号进行提取，得到光吸收信号；与数据拟合分析单元通信连接的上位机，用于根据光吸收信号对矿井待测区域进行温度
、
浓度二维场重建，并进行诊断报警；能有效提升矿井内二维温度场和易燃易爆气体的监测精度和分辨率，实现非接触性易燃易爆气体浓度
、
矿井内温度安全监测
。
附图说明
[0013]图1是本专利技术实施例提供的一种矿井温度
、
浓度二维场重建装置的结构原理框图；
[0014]图2是本专利技术实施例中
ART
‑
Kriging
模型的流程图；
[0015]图1中：
1、
第一驱动电路；
2、
第二驱动电路；
3、
红外激光器；
4、DFB
激光器；
5、
第一分束器；
6、
第二分束器；
7、
第一准直器；
8、
第二准直器；
9、
第一光电探测器；
10、
第二光电探测器；
11、
数据拟合分析单元；
12、
上位机
。
具体实施方本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种矿井温度
、
浓度二维场重建装置，其特征在于，包括：布置在矿井待测区域的两个相互垂直方向上的第一激光发射单元
、
第二激光发射单元；分别与所述第一激光发射单元
、
第二激光发射单元相对设置，并分别用于接收第一激光发射单元
、
第二激光发射单元发射的探测激光的第一光电探测器
(9)、
第二光电探测器
(10)
；分别与第一光电探测器
(9)、
第二光电探测器
(10)
通信连接的数据拟合分析单元
(11)
，用于对第一光电探测器
(9)、
第二光电探测器
(10)
接收到的探测信号进行提取，得到光吸收信号；与数据拟合分析单元
(11)
通信连接的上位机
(12)
，用于根据光吸收信号对矿井待测区域进行温度
、
浓度二维场重建，并进行诊断报警
。2.
根据权利要求1所述的矿井温度
、
浓度二维场重建装置，其特征在于，所述第一激光发射单元包括第一驱动电路
(1)
，所述第一驱动电路
(1)
的输入端连接红外激光器
(3)
的输入端，红外激光器
(3)
的输出端连接第一分束器
(5)
的输入端，第一分束器
(5)
的输出端连接第一准直器
(7)
的输入端，第一准直器
(7)
输出端向第一光电探测器
(9)
输出探测激光
。3.
根据权利要求1所述的矿井温度
、
浓度二维场重建装置，其特征在于，所述第二激光发射单元包括第二驱动电路
(2)
，所述第二驱动电路
(2)
的输入端连接
DFB
激光器
(4)
的输入端，
DF...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴童欣，卢灿，高慧，薛海英，仇晨光，
申请(专利权)人：中国兵器工业集团第二一四研究所苏州研发中心，
类型：发明
国别省市：