專利名稱：礦用帶式輸送機火災預警監(jiān)測方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及煤礦安全領域，特別涉及一種用于礦用帶式輸送機火災預警的監(jiān)測方 法，還涉及一種用于礦用帶式輸送機火災預警的監(jiān)測系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
礦用帶式輸送機由于長時間的使用，容易誘發(fā)火災，其火災誘因主要有以下幾方 面①滾筒打滑正常運行情況下，膠帶相對滾筒表面的滑差率一般不超過2%，如果出現(xiàn) 膠帶打滑，則膠帶與滾筒之間存在著較大的相對滑動，并導致摩擦溫升，如不能及時發(fā)現(xiàn)， 一旦溫度升至膠帶點燃溫度將會導致火災.常見的主動滾筒打滑的原因有滿倉后機頭堆 煤、滾筒上的防滑膠磨損嚴重、緊急停車后的滿載起動等；而從動滾筒打滑的主要原因則是 滾筒軸承嚴重損壞或卡死。②托輥故障膠帶輸送機著火事故中，由于托輥卡死導致托輥溫 升過高而引燃膠帶是近年來礦用膠帶機火災的主要起因之一。由于井下的環(huán)境條件較差， 托輥軸承內(nèi)很容易進入粉塵，壽命較短，軸承損壞卡死后，膠帶將在托輥表面持續(xù)摩擦，使 托輥積累大量的熱量。托輥溫度升至很高，從而烤燃膠帶，并進一步點燃煤粉，迅速擴大火 勢。調(diào)查中還發(fā)現(xiàn).主要是下托輥不轉(zhuǎn)容易引起膠帶著火，因為下托輥，特別是靠近機尾處 的下托輥，托架離地面很近，極易被皎帶上撒落的煤粉包圍，出現(xiàn)堆煤，致使托輥的散熱條 件變差，使卡死的托輥溫升過高。③煤粉自燃在膠帶輸送機沿線地面存在著大量的煤堆， 由于與空氣接觸而氧化生熱，在散熱條件不暢的情況下，氧化生成的熱量大于向四周散發(fā) 的熱量，致使煤的溫度逐漸升高導致“陰燃”，一旦達到煤的燃點時就會自燃形成火勢。④外 部火源除了上述由膠帶機本身引起的火災之外，引起膠帶機火災的另一個原因是外界意 外火源，如人為的明火、電線短路、井下變電所著火、不合理現(xiàn)場焊接、大矸石落到膠帶下面 摩擦起火等。國內(nèi)目前膠帶輸送機綜合保護系統(tǒng)種類比較多，規(guī)模比較大的生產(chǎn)廠家主要有天 津華寧電子、天津貝克、重慶煤科院、常州聯(lián)力自動化、天地科技常州自動化研究院等。國內(nèi) 應用于膠帶輸送機火災監(jiān)測比較普遍的技術(shù)有溫度(含記憶合金溫度傳感器)、煙霧、一氧 化碳濃度、火焰探測器以及熱敏電纜技術(shù)。其中主要還是以煙霧、一氧化碳檢測和溫度為 主，實現(xiàn)對膠帶輸送機頭、機尾等關鍵部位進行火情探測。但是目前的煙霧和一氧化碳檢測 技術(shù)存在著很大局限性，在現(xiàn)場實際使用時誤報警率非常高，使用效果不好；溫度檢測技術(shù) 有多種，從傳統(tǒng)的Pt電阻到記憶合金和非接觸紅外測溫等技術(shù)，均不能實現(xiàn)整個運輸巷的 分布式、連續(xù)監(jiān)測。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的之一是提供了一種礦用帶式輸送機火災預警監(jiān)測方法， 適用于礦用帶式輸送機的火災早期預警，具有監(jiān)測效果好、測溫靈敏度高的優(yōu)點；本發(fā)明的 目的之二是提供一種礦用帶式輸送機火災預警監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用分布式光纖進行溫度 監(jiān)測，并且創(chuàng)造性地提出了緊貼傳導式的光纖設置理念，從而溫度監(jiān)測更為準確可靠，同時能夠?qū)崿F(xiàn)整個運輸巷的分布式連續(xù)監(jiān)測，克服了現(xiàn)有帶式輸送機監(jiān)測技術(shù)在使用時誤報率 高、覆蓋范圍小、連續(xù)性不強的缺陷。本發(fā)明的目的之一是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的 該礦用帶式輸送機火災預警監(jiān)測方法包括以下步驟
1)將礦用帶式輸送機上容易發(fā)生火災的部位設置為測溫部位；
2)在每個測溫部位均通過測溫光纖導熱夾具安裝測溫光纖，測溫光纖導熱夾具的導熱 面與測溫部位直接接觸并將該部位的溫度直接傳導至測溫光纖；
3)將每一路測溫光纖連接至測溫光纖主機，通過測溫光纖主機傳遞溫度和位置信息至 上位主機，通過上位主機實時監(jiān)控每一處測溫部位以及測溫光纖經(jīng)過的膠帶輸送機沿線空 間環(huán)境的溫度情況，當某處測溫部位的溫度超過預警閥值時，發(fā)出控制信號。本發(fā)明的目的之二是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的 該礦用帶式輸送機火災預警監(jiān)測系包括
測溫光纖；
測溫光纖主機，用于提供入射激光脈沖并采集、分析從測溫光纖中傳回的后向散熱光， 得到測量點的溫度和距離參數(shù)；
測溫光纖導熱夾具，所述夾具用于將測溫光纖固定在礦用帶式輸送機上的多個測溫部 位，所述夾具包括一個熱傳導面，該熱傳導面與礦用帶式輸送機上的測溫部位直接接觸并 將該處溫度直接傳導至測溫光纖；
監(jiān)控主機，接收從測溫光纖主機發(fā)出的各個測量點的溫度和距離參數(shù)并比較各處的溫 度值是否超過報警閥值。進一步，所述測溫光纖導熱夾具包括光纖收納盤，所述光纖收納盤采用導熱性好 的金屬材料制作，所述光纖收納盤的中部設置有用于盤放光纖的腔室，所述光纖收納盤的 底部平面通過可拆卸的固定裝置與礦用帶式輸送機上的測溫部位固定連接；
進一步，所述測溫光纖導熱夾具還包括保護盒體，所述保護盒體包括上盒體和下盒體， 所述上盒體和下盒體的一端鉸接，另一端可相對閉合卡緊，所述光纖收納盤設置在下盒體 內(nèi)部，所述下盒體上設置有光纖入口和光纖出口，所說下盒體的底部設置有與光纖收納盤 相連接的導熱件，所述導熱件用于將測溫部位的溫度傳導至光纖收納盤；所述固定裝置設 置在下盒體的底部平面上；
進一步，所述導熱件與光纖收納盤制成一體； 進一步，所述固定裝置為磁力吸盤；
進一步，所述測溫光纖導熱夾具包括導熱件、熱管和固定支撐裝置，所述光纖穿設在熱 管內(nèi)部，所述熱管與導熱件緊密接觸且兩者通過固定支撐裝置固定在測溫部位附近； 進一步，所述熱管以及測溫光纖在靠近熱管的至少部分裸露段上套設有防風護套； 進一步，所述測溫光纖主機與監(jiān)控主機之間通過光口和/或網(wǎng)口連接。本發(fā)明的有益效果是
1)本發(fā)明采用了分布式光纖測溫技術(shù)，通過測溫光纖與光纖主機的配合，具有抗電磁 干擾能力強、耐腐蝕、無源實時監(jiān)測、防爆性好、可繞曲、靈敏度高、使用壽命長、傳輸距離遠 和維護方便的優(yōu)點，同時本發(fā)明還創(chuàng)造性地提出了緊貼式光纖測溫的理念，即在帶式輸送 機運行過程中容易溫升的部位(包括膠帶輸送機機頭、機尾等滾筒以及交待輸送機沿線各托輥等)設置與之直接接觸的導熱夾具，通過導熱夾具將該處的溫度傳導至測溫光纖，從而 保證了光纖測溫的精確性和可靠性，創(chuàng)造性地將導熱夾具傳導關鍵點溫度檢測以及光纖直 接檢測區(qū)域環(huán)境溫度相結(jié)合，達到了對膠帶輸送機無盲區(qū)溫度監(jiān)測的效果，實現(xiàn)煤礦井下 輸送皮帶火災早期檢測、預警，并且有效避免了傳統(tǒng)光纖測溫技術(shù)僅依靠光纖暴露在空氣 中測量環(huán)境溫度導致的不確定性和延遲、誤報問題；
2)本發(fā)明的火災預警系統(tǒng)由于采用易于移動和安裝的夾具式鋪設方式，所以更有利于 組成分布式光纖測溫網(wǎng)絡，能夠同時滿足多臺帶式輸送機的溫度監(jiān)控和長時間、不間斷的 連續(xù)監(jiān)測。
本發(fā)明的其他優(yōu)點、目標和特征在某種程度上將在隨后的說明書中進行闡述，并且在 某種程度上，基于對下文的考察研究對本領域技術(shù)人員而言將是顯而易見的，或者可以從 本發(fā)明的實踐中得到教導。本發(fā)明的目標和其他優(yōu)點可以通過下面的說明書和權(quán)利要求書 來實現(xiàn)和獲得。


為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進 一步的詳細描述，其中
圖1為測溫主機電氣連接示意圖2光纖測溫主機的溫度測量原理示意圖3為一種測溫光纖導熱夾具的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖4為圖3所示夾具的外部結(jié)構(gòu)示意圖5為另一種測溫光纖導熱夾具的結(jié)構(gòu)示意圖6為導熱夾具的安裝狀態(tài)示意圖7為導熱夾具安裝在V形下托輥處的放大示意圖。
具體實施例方式以下將參照附圖，對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行詳細的描述。應當理解，優(yōu)選實施例 僅為了說明本發(fā)明，而不是為了限制本發(fā)明的保護范圍。圖1為本發(fā)明的電氣連接示意圖，如圖1所示，測溫光纖主機有一個本安-光口 / 電口輸出、一個電源輸入接口。光口經(jīng)以太網(wǎng)光纖收發(fā)器接入到主機；電口(本發(fā)明的實施 例中采用RJ45接口)經(jīng)安全柵電路隔離后，輸出本安信號。主機有兩路光纖輸入測量通道， 分別是1、2路。電源輸入接口可接入50Hz交流電壓的等級為127V /220V/380V/ 660V AC; 電源分兩路輸出，一路輸出MV DC供內(nèi)部DTS主機，一路輸出5V DC供以太網(wǎng)光纖收發(fā)器。本實施例中的光纖測溫主機采用光的拉曼時間域反射技術(shù)，其溫度測量原理如圖 2所示，當激光脈沖沿著光纖傳輸時，它的后向散射光將沿著光纖傳回發(fā)射端，通過采集、解 析后向散射光，提取出拉曼-斯托克頓光與拉曼-反斯托克頓光的強度，從而得到了光纖沿 路溫度；同時測量出向散射光到達發(fā)射端的時間，就可以計算出測量點在光線沿路的位置。本發(fā)明的火災預警系統(tǒng)是利用導熱夾具傳導關鍵點溫度檢測以及光纖直接檢測 區(qū)域環(huán)境溫度，兩者檢測相結(jié)合實現(xiàn)對膠帶輸送機無盲區(qū)溫度監(jiān)測，實現(xiàn)煤礦井下輸送皮 帶火災早期檢測、預警。圖3為一種測溫光纖導熱夾具的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖，圖4為該測溫光纖導熱夾具的外部結(jié)構(gòu)示意圖，如圖所示，該測溫光纖導熱夾具的主體為光纖收納盤1，該 光纖收納盤1采用導熱性好的金屬材料制作，如紫銅等，在光纖收納盤1的中部位置設置有 用于盤放光纖的腔室la，經(jīng)試驗證明，只有將傳感光纖盤繞在光纖收納盤上才能獲得充分 的熱量，因此在采用盤圈放置方式的情況下，還必須保證光纖在光纖收納盤內(nèi)的放置長度 要達到lm，故盤放光纖的腔室設計須符合光纖最小盤圈直徑D ^ 6. 5cm的要求，以滿足光纖 耗損；
作為進一步的改進，該測溫光纖導熱夾具還包括一個保護盒體，該保護盒體包括上盒 體2和下盒體3，上盒體2和下盒體3的一端鉸接，另一端可相對閉合卡緊，而光纖收納盤1 設置在下盒體2內(nèi)部，在下盒體2的水平方向上設置有光纖入口和光纖出口且在下盒體2 的底部設置有與光纖收納盤相連接的導熱件4，該導熱件4可采用與光纖收納盤1相同的 材質(zhì)制作且兩者可制成一體，該導熱件的作用在于將測溫部位的溫度傳導至光纖收納盤1 ； 在下盒體2的底部平面上設置有方便拆卸的固定裝置5，從實用性和操作性出發(fā)，本實施例 中的固定裝置5采用了磁力吸盤，從而可以很輕松地將導熱夾具本體吸附在需要重點監(jiān)控 的測溫部位。圖5是另一種測溫光纖導熱夾具的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖所示，該測溫光纖導熱夾具 采用了熱管式結(jié)構(gòu)，即利用熱管將導熱件的熱量傳導到依附在熱管上的傳感光纖，其主要 包括了導熱片6、熱管7和固定支撐裝置8，本實施例中，測溫光纖穿設在熱管內(nèi)部，導熱片 6選用銅片與測溫部位直接貼合進行熱傳導，而熱管與導熱片6相連接且熱管7通過熱管 壓板7a固定在固定支撐裝置8的上部，固定支撐裝置8通過止動螺母9固定在測溫部位附 近。通過準確定位光纖，將0. 5m的有效導熱光纖安裝在熱管上，從而確保該0. 5m光纖 在空間分辨率Im的范圍中，能夠?qū)崿F(xiàn)通過0. 5m光纖來折算Im光纖的溫升。由于熱管自身 的散熱特性和好，因此必須將熱管以及測溫光纖在靠近熱管的至少部分裸露段上套設有防 風護套，才能確保傳感光纖吸收到最多的熱量。圖6為本發(fā)明的系統(tǒng)的導熱夾具安裝狀態(tài)示意圖，圖7為導熱夾具安裝在V形下 托輥處的放大示意圖，如圖所示，測溫光纖導熱夾具10可以被設置在膠帶輸送機機頭、機 尾等滾筒以及帶式輸送機沿線各托輥(圖6中只標出了設置在上托輥處的局部情況)，具體 位置包括機頭滾筒軸承端蓋、機尾滾筒端蓋、拉緊滾筒端蓋以及圖7中所表示出的V型下 托輥內(nèi)側(cè)軸端。而設置在測溫導熱夾具外部的感溫光纖對膠帶輸送機沿線空間環(huán)境溫度進 行監(jiān)測，重點監(jiān)測回程皮帶下方浮煤溫度、機尾堆煤區(qū)域溫度。本發(fā)明的礦用帶式輸送機火災預警監(jiān)測方法主要是包括以下步驟
1)將礦用帶式輸送機上容易發(fā)生火災的部位設置為測溫部位，在實踐中，具體位置包 括機頭滾筒軸承端蓋、機尾滾筒端蓋、拉緊滾筒端蓋；V型下托輥內(nèi)側(cè)軸端。2)在每個測溫部位均通過測溫光纖導熱夾具安裝測溫光纖，測溫光纖導熱夾具的 導熱面與測溫部位直接接觸并將該部位的溫度直接傳導至測溫光纖；
3)將每一路測溫光纖連接至測溫光纖主機，通過測溫光纖主機傳遞溫度和位置信息至 上位主機，通過上位主機實時監(jiān)控每一處測溫部位的溫度情況以及膠帶輸送機沿線空間環(huán) 境溫度，重點監(jiān)測回程皮帶下方浮煤溫度、機尾堆煤區(qū)域溫度。當某處測溫部位的溫度超過 預警閥值時，發(fā)出報警信號。
該方法將將導熱夾具傳導關鍵點溫度檢測以及光纖直接檢測區(qū)域環(huán)境溫度相結(jié) 合，以溫升作為火災預警的唯一判據(jù)，達到了對膠帶輸送機無盲區(qū)溫度監(jiān)測的效果，主要技 術(shù)途徑清晰、明了、簡潔，可靠性高。最后說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較 佳實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領域的普通技術(shù)人員應當理解，可以對本發(fā)明的技 術(shù)方案進行修改或者等同替換，而不脫離本技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應涵蓋在本發(fā)明 的權(quán)利要求范圍當中。
權(quán)利要求
1.礦用帶式輸送機火災預警監(jiān)測方法，其特征在于所述方法包括以下步驟1)將礦用帶式輸送機上容易發(fā)生火災的部位設置為測溫部位；2)在每個測溫部位均通過測溫光纖導熱夾具安裝測溫光纖，測溫光纖導熱夾具的導熱 面與測溫部位直接接觸并將該部位的溫度直接傳導至測溫光纖；3)將每一路測溫光纖連接至測溫光纖主機，通過測溫光纖主機傳遞溫度和位置信息至 上位主機，通過上位主機實時監(jiān)控每一處測溫部位以及測溫光纖經(jīng)過的膠帶輸送機沿線空 間環(huán)境的溫度情況，當某處測溫部位的溫度超過預警閥值時，發(fā)出控制信號。
2.礦用帶式輸送機火災預警監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述系統(tǒng)包括測溫光纖；測溫光纖主機，用于提供入射激光脈沖并采集、分析從測溫光纖中傳回的后向散熱光， 得到測量點的溫度和距離參數(shù)；測溫光纖導熱夾具，所述夾具用于將測溫光纖固定在礦用帶式輸送機上的多個測溫部 位，所述夾具包括一個熱傳導面，該熱傳導面與礦用帶式輸送機上的測溫部位直接接觸并 將該處溫度直接傳導至測溫光纖；監(jiān)控主機，接收從測溫光纖主機發(fā)出的各個測量點的溫度和距離參數(shù)并比較各處的溫 度值是否超過預警閥值。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的礦用帶式輸送機火災預警監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述測溫 光纖導熱夾具包括光纖收納盤，所述光纖收納盤采用導熱性好的金屬材料制作，所述光纖 收納盤的中部設置有用于盤放光纖的腔室，所述光纖收納盤的底部平面通過可拆卸的固定 裝置與礦用帶式輸送機上的測溫部位固定連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的礦用帶式輸送機火災預警監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述 測溫光纖導熱夾具還包括保護盒體，所述保護盒體包括上盒體和下盒體，所述上盒體和下 盒體的一端鉸接，另一端可相對閉合卡緊，所述光纖收納盤設置在下盒體內(nèi)部，所述下盒體 上設置有光纖入口和光纖出口，所說下盒體的底部設置有與光纖收納盤相連接的導熱件， 所述導熱件用于將測溫部位的溫度傳導至光纖收納盤；所述固定裝置設置在下盒體的底部 平面上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的礦用帶式輸送機火災預警監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述導熱 件與光纖收納盤制成一體。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的礦用帶式輸送機火災預警監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述固定 裝置為磁力吸盤。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦用帶式輸送機火災預警監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述測溫 光纖導熱夾具包括導熱件、熱管和固定支撐裝置，所述光纖穿設在熱管內(nèi)部，所述熱管與導 熱件緊密接觸且兩者通過固定支撐裝置固定在測溫部位附近。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的礦用帶式輸送機火災預警監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述熱管 以及測溫光纖在靠近熱管的至少部分裸露段上套設有防風護套。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦用帶式輸送機火災預警監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述測溫 光纖主機與監(jiān)控主機之間通過光口和/或網(wǎng)口連接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種礦用帶式輸送機火災預警監(jiān)測方法及系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括測溫光纖、測溫光纖主機、測溫光纖導熱夾具和監(jiān)控主機，其中，測溫光纖主機用于提供入射激光脈沖并采集、分析從測溫光纖中傳回的后向散熱光，得到測量點的溫度和距離參數(shù)；測溫光纖導熱夾具用于將測溫光纖固定在礦用帶式輸送機上的多個測溫部位，監(jiān)控主機用于接收從測溫光纖主機發(fā)出的各個測量點的溫度和距離參數(shù)并比較各處的溫度值是否超過報警閥值，本發(fā)明還創(chuàng)造性地提出了緊貼式光纖測溫的理念，從而保證了光纖測溫的精確性和可靠性，創(chuàng)造性地將導熱夾具傳導關鍵點溫度檢測以及光纖直接檢測區(qū)域環(huán)境溫度相結(jié)合，達到了對膠帶輸送機無盲區(qū)溫度監(jiān)測的效果，實現(xiàn)煤礦井下輸送皮帶火災早期檢測、預警。
文檔編號G01K11/32GK102081831SQ201010583029
公開日2011年6月1日 申請日期2010年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月10日
發(fā)明者于慶, 馮瀟, 張書林, 李軍, 李勇, 樊榮, 王建橋, 莫志剛, 郭清華, 黃強 申請人:煤炭科學研究總院重慶研究院