本發(fā)明涉及煤礦安全檢測，尤其涉及一種煤礦火災(zāi)預(yù)警協(xié)防聯(lián)控智能管控平臺。

背景技術(shù)：

1、煤礦火災(zāi)是一種常見的事故類型，通常發(fā)生在煤礦井下巷道、工作面、硐室、采空區(qū)等地點。煤礦火災(zāi)事故可能影響煤礦生產(chǎn)，甚至造成人身傷害和財產(chǎn)損失，還會引發(fā)瓦斯、煤塵爆炸，從而產(chǎn)生環(huán)境破壞和污染。因此，火災(zāi)的預(yù)防和及時處理對于煤礦安全生產(chǎn)至關(guān)重要。而采空區(qū)是煤礦井下最易發(fā)生煤炭自然發(fā)火的區(qū)域，占煤自燃發(fā)生總數(shù)的60％以上。采空區(qū)屬于冒落空間，其內(nèi)裂隙發(fā)育并且留有遺煤，氧氣進入到采空區(qū)使煤發(fā)生氧化、放出熱量，但熱量無法及時被漏風(fēng)產(chǎn)生的對流換熱和表面導(dǎo)熱作用帶走，造成溫度不斷升高導(dǎo)致火災(zāi)。

2、近年來，隨著智能化礦山建設(shè)逐漸成為礦井建設(shè)的新方向，礦井火災(zāi)智能監(jiān)測預(yù)警技術(shù)取得了顯著進展，但仍存在一些不足。例如，通過構(gòu)建預(yù)警指標(biāo)體系和模型來對礦井進行火災(zāi)監(jiān)測預(yù)警的方法多側(cè)重于實驗室模擬實驗，往往因為難以有效模擬煤礦實際供風(fēng)條件、采空區(qū)漏風(fēng)狀況等復(fù)雜性，導(dǎo)致煤自然發(fā)火特征難以與現(xiàn)場有效關(guān)聯(lián)。而一些能夠進行實地檢測的方法會存在現(xiàn)場應(yīng)用時成本較高的問題。此外，現(xiàn)有的監(jiān)測手段主要集中在對部分環(huán)境危險狀態(tài)或災(zāi)害前兆的測定上，還有許多因素缺乏相應(yīng)的監(jiān)測、檢測手段。煤礦現(xiàn)場許多參數(shù)缺乏有效的監(jiān)測手段，沒有實現(xiàn)連續(xù)性動態(tài)監(jiān)測，現(xiàn)階段主要依靠人工測定，信息產(chǎn)生效率較低。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出了一種煤礦火災(zāi)預(yù)警協(xié)防聯(lián)控智能管控平臺，旨在提高煤礦的安全性和防滅火能力。

2、本發(fā)明提出的一種煤礦火災(zāi)預(yù)警協(xié)防聯(lián)控智能管控平臺，應(yīng)用于裝有制氮機的采空區(qū)，該平臺包括：數(shù)據(jù)采集層、數(shù)據(jù)處理層、通信控制層、監(jiān)控預(yù)警層和數(shù)據(jù)可視化層；

3、所述數(shù)據(jù)采集層，用于實時采集采空區(qū)內(nèi)封閉管道中的流體流量、采空區(qū)的環(huán)境溫度、煤礦中不同工作面的壓力以及制氮機各閥門所在位置的壓力，并將所有采集到的數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)據(jù)處理層和數(shù)據(jù)可視化層；

4、所述數(shù)據(jù)處理層，用于對所有采集到的流體流量進行累積計算，并分別整合所有采集到的環(huán)境溫度、煤礦中不同工作面的壓力以及制氮機各閥門所在位置的壓力，再將整合后的流體流量、環(huán)境溫度和各位置的壓力傳輸至通信控制層；

5、所述通信控制層，用于保存整合后的流體流量、環(huán)境溫度和各位置的壓力傳輸至監(jiān)控預(yù)警層，并接收來自監(jiān)控預(yù)警層的控制指令，通過根據(jù)該控制指令控制采空區(qū)內(nèi)制氮機的閥門來調(diào)節(jié)采空區(qū)內(nèi)封閉管道中的流體流量、采空區(qū)的環(huán)境溫度、煤礦中不同工作面的壓力以及制氮機各閥門所在位置的壓力；

6、所述監(jiān)控預(yù)警層，用于根據(jù)用戶輸入的查詢條件選擇整合后的流體流量、環(huán)境溫度和各位置的壓力中的任意一項或多項數(shù)據(jù)，并將選擇的數(shù)據(jù)與設(shè)定的閾值范圍進行比較分析，如果分析結(jié)果為正常，則維持采空區(qū)中制氮機的當(dāng)前運行狀態(tài)；若分析結(jié)果為異常，則發(fā)出火災(zāi)報警信息并向監(jiān)控預(yù)警層發(fā)出控制指令，用于控制制氮機打開閥門向采空區(qū)注氮滅火，直至分析結(jié)果變?yōu)檎Ｎ恢茫詣油Ｖ棺⒌?/p>

7、所述數(shù)據(jù)可視化層，用于實時顯示采集到的采空區(qū)內(nèi)封閉管道中的流體流量、采空區(qū)的環(huán)境溫度、煤礦中不同工作面的壓力以及制氮機各閥門所在位置的壓力、制氮機中各閥門的開度以及位置信息、通信控制層中保存的歷史監(jiān)測數(shù)據(jù)和火災(zāi)報警信息；

8、所述數(shù)據(jù)采集層，包括：礦用本安型流量計、礦用隔爆兼本安型溫度傳感器和礦用隔爆型壓力變送器；其中所述礦用本安型流量計安裝在煤礦的封閉管道中；所述礦用隔爆兼本安型溫度傳感器垂直懸掛在巷道上方風(fēng)流穩(wěn)定的位置；所述礦用隔爆型壓力變送器安裝在煤礦中不同工作面上以及制氮機各閥門的所在位置；

9、所述礦用本安型流量計，用于實時采集采空區(qū)內(nèi)封閉管道中的流體流量并傳輸至數(shù)據(jù)處理層；所述流體流量，包括：流量百分比、瞬時流量和累積量；

10、所述礦用隔爆兼本安型溫度傳感器，采用光纖測溫技術(shù)實時監(jiān)測采空區(qū)內(nèi)的環(huán)境溫度并傳輸至數(shù)據(jù)處理層；

11、所述礦用隔爆型壓力變送器，通過傳感元件來實時監(jiān)測煤礦中不同工作面的壓力以及制氮機各閥門所在位置的壓力，并傳輸至數(shù)據(jù)處理層；

12、所述數(shù)據(jù)處理層，包括：智能流量積算儀和多路數(shù)據(jù)采集儀；

13、所述智能流量積算儀，用于接收所有采集到的流體流量，對所有流體流量進行累積計算并傳輸至通信控制層；

14、所述多路數(shù)據(jù)采集儀，用于分別接收、記錄、整合并顯示所有采集到的環(huán)境溫度、煤礦中不同工作面的壓力以及制氮機各閥門所在位置的壓力，并將整合后的環(huán)境溫度、煤礦中不同工作面的壓力以及制氮機各閥門所在位置的壓力傳輸至通信控制層；

15、所述通信控制層，包括：串口服務(wù)器和礦用隔爆兼本安型控制箱；

16、所述串口服務(wù)器，用于分別實現(xiàn)數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)處理層與礦用隔爆兼本安型控制箱之間的傳輸和控制指令在礦用隔爆兼本安型控制箱與監(jiān)控預(yù)警層之間的傳輸；

17、所述礦用隔爆兼本安型控制箱，用于保存整合后的流體流量、環(huán)境溫度和各位置的壓力，并傳輸至監(jiān)控預(yù)警層；用于接收來自監(jiān)控預(yù)警層的控制指令，并通過根據(jù)該控制指令控制采空區(qū)內(nèi)制氮機的閥門來調(diào)節(jié)采空區(qū)內(nèi)封閉管道中的流體流量，從而調(diào)節(jié)采空區(qū)的環(huán)境溫度、煤礦中不同工作面的壓力以及制氮機各閥門所在位置的壓力。

18、采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于：

19、本發(fā)明通過集成傳統(tǒng)的多個獨立設(shè)備來設(shè)計一個統(tǒng)一的煤礦火災(zāi)預(yù)警協(xié)防聯(lián)控智能管控平臺，即搭建了一個制氮機-采空區(qū)智能監(jiān)控系統(tǒng)，其中該平臺具有以下優(yōu)點：

20、本發(fā)明平臺能夠?qū)崟r監(jiān)測采空區(qū)內(nèi)的溫度、氧氣濃度等關(guān)鍵參數(shù)，并根據(jù)監(jiān)測到的數(shù)據(jù)自動調(diào)整閥門、制氮等設(shè)備的運行狀態(tài)，以維持采空區(qū)內(nèi)的環(huán)境穩(wěn)定，防止自燃。此外，本發(fā)明平臺通過存儲歷史監(jiān)測數(shù)據(jù)并進行長期的數(shù)據(jù)積累和分析，提高了對未來自燃風(fēng)險的預(yù)測準(zhǔn)確性。

21、本發(fā)明平臺通過精確控制注氮量和通風(fēng)，有助于降低能源消耗和運營成本。

22、本發(fā)明平臺利用數(shù)據(jù)計算模型能夠輔助管理人員做出更科學(xué)、合理的防滅火決策，并在檢測到異常情況時，能夠迅速啟動應(yīng)急預(yù)案，減少潛在的安全風(fēng)險。本發(fā)明平臺設(shè)計了直觀的操作界面，使得操作人員能夠輕松管理和監(jiān)控整個系統(tǒng)。

23、本發(fā)明平臺通過將傳統(tǒng)的多個獨立設(shè)備集成在一起，形成了一個統(tǒng)一的控制平臺，并通過引入自動化技術(shù)能夠自動識別并調(diào)整設(shè)備狀態(tài)，實現(xiàn)智能化的風(fēng)險管理。本發(fā)明平臺通過網(wǎng)絡(luò)連接可以實現(xiàn)遠程監(jiān)控和控制，提高了管理的靈活性和效率。

24、本發(fā)明平臺滿足煤礦安全生產(chǎn)的嚴(yán)格規(guī)定和要求，具有應(yīng)用價值，應(yīng)用本發(fā)明平臺可以顯著提高煤礦的安全水平，減少了因自燃引發(fā)的火災(zāi)事故。

25、綜上所述，煤礦火災(zāi)預(yù)警協(xié)防聯(lián)控智能管控平臺是一個高效、智能的煤礦安全管理系統(tǒng)，通過監(jiān)測和控制采空區(qū)的氣體環(huán)境，通過制氮機等設(shè)備進行氣體環(huán)境的調(diào)節(jié)，以預(yù)防火災(zāi)的發(fā)生。不僅能夠有效預(yù)防和控制采空區(qū)的自燃風(fēng)險，還能夠提升煤礦的整體安全管理水平。

技術(shù)特征：

1.煤礦火災(zāi)預(yù)警協(xié)防聯(lián)控智能管控平臺，應(yīng)用于裝有制氮機的采空區(qū)，其特征在于，該平臺包括：數(shù)據(jù)采集層、數(shù)據(jù)處理層、通信控制層、監(jiān)控預(yù)警層和數(shù)據(jù)可視化層；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述煤礦火災(zāi)預(yù)警協(xié)防聯(lián)控智能管控平臺，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集層，包括：礦用本安型流量計、礦用隔爆兼本安型溫度傳感器和礦用隔爆型壓力變送器；其中所述礦用本安型流量計安裝在煤礦的封閉管道中；所述礦用隔爆兼本安型溫度傳感器垂直懸掛在巷道上方風(fēng)流穩(wěn)定的位置；所述礦用隔爆型壓力變送器安裝在煤礦中不同工作面上以及制氮機各閥門的所在位置。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述煤礦火災(zāi)預(yù)警協(xié)防聯(lián)控智能管控平臺，其特征在于，所述礦用本安型流量計，用于實時采集采空區(qū)內(nèi)封閉管道中的流體流量并傳輸至數(shù)據(jù)處理層；所述流體流量，包括：流量百分比、瞬時流量和累積量；

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述煤礦火災(zāi)預(yù)警協(xié)防聯(lián)控智能管控平臺，其特征在于，所述數(shù)據(jù)處理層，包括：智能流量積算儀和多路數(shù)據(jù)采集儀；

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述煤礦火災(zāi)預(yù)警協(xié)防聯(lián)控智能管控平臺，其特征在于，所述通信控制層，包括：串口服務(wù)器和礦用隔爆兼本安型控制箱；

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供煤礦火災(zāi)預(yù)警協(xié)防聯(lián)控智能管控平臺，涉及煤礦安全檢測技術(shù)領(lǐng)域。該平臺應(yīng)用于裝有制氮機的采空區(qū)，包括：數(shù)據(jù)采集層、數(shù)據(jù)處理層、通信控制層、監(jiān)控預(yù)警層和數(shù)據(jù)可視化層；該平臺實時采集采空區(qū)內(nèi)封閉管道中的流體流量、采空區(qū)的環(huán)境溫度、煤礦中不同工作面的壓力以及制氮機各閥門所在位置的壓力并整合所有采集到的數(shù)據(jù)，將整合后的數(shù)據(jù)與設(shè)定的閾值范圍進行比較分析，根據(jù)如果分析結(jié)果為正常，則維持采空區(qū)中制氮機的當(dāng)前運行狀態(tài)；若分析結(jié)果為異常，則控制制氮機打開閥門向采空區(qū)注氮滅火，直至分析結(jié)果變?yōu)檎Ｎ恢?，自動停止注氮。本發(fā)明不僅能夠有效預(yù)防和控制采空區(qū)的自燃風(fēng)險，還能夠提升煤礦的整體安全管理水平。

技術(shù)研發(fā)人員：王剛,張東,付程傲,王靈龍,許健,張軍杰,葛學(xué)瑋,柳東東,王啟猛,邵旭東
受保護的技術(shù)使用者：中煤科工集團沈陽研究院有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/8