火源探測(cè)與報(bào)警裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種火源探測(cè)與報(bào)警裝置，包括：感溫電纜，鋪設(shè)于井下的采空區(qū)，其內(nèi)包括兩條導(dǎo)線，兩條導(dǎo)線在所處的溫度達(dá)到預(yù)定溫度時(shí)相連接，從而使感溫電纜短路；報(bào)警器，與感溫電纜相連接，用于在感溫電纜短路時(shí)，發(fā)出警報(bào)信號(hào)；多路脈沖發(fā)射接收器，用于至少在感溫電纜所在的區(qū)域范圍內(nèi)發(fā)射和接收脈沖信號(hào)；位置分析儀，與多路脈沖發(fā)射接收器連接，用于根據(jù)計(jì)算公式及感溫電纜的布置方式計(jì)算出火源位置；顯示屏，用于顯示位置分析儀分析得到的火源位置及報(bào)警器產(chǎn)生的報(bào)警信號(hào)。本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了采空區(qū)火源信息傳遞的及時(shí)性和火源位置預(yù)告的準(zhǔn)確性，及時(shí)發(fā)出警報(bào)，同時(shí)，能夠減少火災(zāi)探測(cè)中的人工操作，減少事故發(fā)生率，提高工作效率。
【專利說(shuō)明】
火源探測(cè)與報(bào)譬裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實(shí)用新型設(shè)及一種探測(cè)、定位火源位置的裝置，尤其設(shè)及一種能自動(dòng)探測(cè)、定位 煤礦采空區(qū)的火源位置并發(fā)出報(bào)警信號(hào)的火源探測(cè)與報(bào)警裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 煤礦井下煤炭的自燃，多在人們不能到達(dá)或者直接看到的地方，因此對(duì)井下煤炭 自燃的預(yù)測(cè)就具有一定的特殊性。
[0003] 而初期自燃火源位置是很微小的一個(gè)局部區(qū)域，一般僅有幾個(gè)平方米的空間，再 加上特殊的地理?xiàng)l件等種種限制，傳統(tǒng)的儀器儀表探測(cè)技術(shù)都難W發(fā)揮作用，不能確切、迅 速的找出隱蔽火源的位置和范圍，則采取有效的滅火措施也就無(wú)從談起。目前對(duì)井下火源 位置探測(cè)的方法主要有W下幾種：（1)直接測(cè)溫法。在井下采空區(qū)進(jìn)行布點(diǎn)，實(shí)地檢測(cè)溫度。 該方法成本較高，且檢測(cè)范圍有限，不利于大范圍開(kāi)展火源探測(cè)工作。（2)用測(cè)氮法探測(cè)火 源位置。該方法需要布控密集的氮?dú)鈾z測(cè)儀，成本較高，探測(cè)深度有限，且誤差較大。（3)數(shù) 值解算法。該方法通過(guò)對(duì)采空區(qū)周年氣體分析及溫度變化，得到采空區(qū)各處溫度分布，確定 高溫位置。由于采空區(qū)遺煤分布規(guī)律、漏風(fēng)規(guī)律復(fù)雜，定位結(jié)果與實(shí)際可能相差很大。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004] 有鑒于此，有必要提供一種火源探測(cè)與報(bào)警裝置，能確定位火源位置的裝置，并能 自動(dòng)、快速和準(zhǔn)確的定位火源位置，從而在節(jié)省成本的同時(shí)，還可W有效的提高火源定位的 精準(zhǔn)度及效率。
[0005] 本實(shí)用新型提供一種火源探測(cè)與報(bào)警裝置，用于探測(cè)井下的隱蔽的火源位置W及 在探測(cè)到井下有隱蔽火源時(shí)發(fā)出警報(bào)。所述火源探測(cè)及報(bào)警裝置包括：
[0006] 感溫電纜，鋪設(shè)于井下的采空區(qū)，其內(nèi)包括兩條導(dǎo)線，所述兩條導(dǎo)線在所處的溫度 達(dá)到一預(yù)定的溫度或落入一預(yù)定的溫度范圍內(nèi)時(shí)相連接，從而使所述感溫電纜短路；
[0007] 報(bào)警器，與所述感溫電纜相連接，用于在所述感溫電纜短路時(shí)，發(fā)出警報(bào)信號(hào)；
[000引多路脈沖發(fā)射接收器，用于至少在所述感溫電纜所在的區(qū)域范圍內(nèi)發(fā)射和接收脈 沖信號(hào)；
[0009] 位置分析儀，與所述多路脈沖發(fā)射接收器連接，用于根據(jù)計(jì)算公式及所述感溫電 纜的布置方式計(jì)算出所述感溫電纜短路的位置，即火源位置；
[0010] 顯示屏，用于顯示位置分析儀分析得到的火源位置及所述報(bào)警器產(chǎn)生的報(bào)警信 號(hào)。
[0011] 相較于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型提供的火源探測(cè)與報(bào)警裝置，利用感溫電纜傳遞溫 度信息，報(bào)警器在感溫電纜短路時(shí)發(fā)出報(bào)警信息；并過(guò)自動(dòng)分析火源信號(hào)發(fā)出的感溫電纜 的位置，進(jìn)而確定準(zhǔn)確確定火源位置。
【附圖說(shuō)明】

[0012] 圖I是本實(shí)用新型一實(shí)施方式的火源探測(cè)及報(bào)警裝置的示意圖。
[0013] 圖2是本實(shí)用新型第一實(shí)施方式的感溫電纜鋪設(shè)于采空區(qū)的布置方式示意圖。
[0014] 圖3是本實(shí)用新型第二實(shí)施方式的感溫電纜鋪設(shè)于采空區(qū)的布置方式示意圖。
[0015] 圖4是本實(shí)用新型第=實(shí)施方式的感溫電纜鋪設(shè)于采空區(qū)的布置方式示意圖。
[0016] 主要元件符號(hào)說(shuō)明： 「00171
O
【具體實(shí)施方式】
[0018] 下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0019] 請(qǐng)參閱圖1所示，其為本實(shí)用新型一實(shí)施方式的一種用于火源探測(cè)及報(bào)警裝置200 (下稱為裝置200)的示意圖。裝置200包括探測(cè)感溫部分、報(bào)警系統(tǒng)和位置分析系統(tǒng)，通過(guò)該 裝置200即可實(shí)現(xiàn)對(duì)采空區(qū)火源溫度探測(cè)與火源位置的確定。在一實(shí)施方式中，該裝置200 為一用于實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)裝置。
[0020] 裝置200包括位置分析儀100、感溫電纜1和電纜保護(hù)裝置6,其中位置分析儀100包 括多路脈沖發(fā)射接收器2、位置分析按鈕3、顯示屏4和報(bào)警器5。
[0021] 感溫電纜1是按照一定方式布置在采空區(qū)，感溫電纜1內(nèi)部包括兩條導(dǎo)線，當(dāng)其所 在區(qū)域的溫度超過(guò)設(shè)定溫度時(shí)，感溫電纜1將發(fā)生短路。
[0022] 多路脈沖發(fā)射接收器2用于至少在感溫電纜1所在的區(qū)域范圍發(fā)射、接收脈沖信 號(hào)。
[0023] 位置分析儀100用來(lái)根據(jù)多路脈沖發(fā)射接收器2發(fā)射及接收的信號(hào)，結(jié)合感溫電纜 1的鋪設(shè)布置方式，自動(dòng)分析火源發(fā)生位置。通過(guò)設(shè)定相關(guān)參數(shù)，多路脈沖發(fā)射接收器2發(fā) 射、接收脈沖多路信號(hào)，位置分析儀100可W分析感溫電纜1不同布置方式下的火源位置。
[0024] 顯示屏4用來(lái)顯示位置分析儀100所確定的火源具體位置信息、感溫電纜1首次短 路的時(shí)間及報(bào)警器5發(fā)出的報(bào)警信息。
[0025] 報(bào)警器5是用來(lái)發(fā)出火災(zāi)報(bào)警信號(hào)，其與感溫電纜1相連接。報(bào)警器5和正常溫度下 的感溫電纜1構(gòu)成一個(gè)開(kāi)路電路。當(dāng)感溫電纜1短路時(shí)，該開(kāi)路電路會(huì)構(gòu)成一回路，報(bào)警器5 則發(fā)出警報(bào)。該警報(bào)可W為聲音警報(bào)、文字信息警報(bào)等。
[0026] 電纜保護(hù)裝置6用于保護(hù)采空區(qū)的感溫電纜1。
[0027] 如下詳細(xì)介紹采空區(qū)火源位置探測(cè)和快速準(zhǔn)確定位火源位置并報(bào)警的實(shí)施過(guò)程。
[0028] 為準(zhǔn)確探測(cè)采空區(qū)高溫位置，將感溫電纜1鋪設(shè)到可能發(fā)生煤自燃的采空區(qū)部分。 在不同的實(shí)施方式中，在可能發(fā)火的采空區(qū)，按照單通道一條龍布置方式、多通道水平布置 方式，多通道傾斜布置方式等鋪設(shè)感溫電纜1。具體請(qǐng)分別參見(jiàn)圖2~4中各【具體實(shí)施方式】的 感溫電纜1的布置方式示意圖。
[0029] 假設(shè)采煤工作面傾斜長(zhǎng)度為200m，欲在該采空區(qū)面積內(nèi)使用該裝置來(lái)探測(cè)、預(yù)告 火源位置，感溫電纜1的具體鋪設(shè)方式及測(cè)量方法介紹如下。從采空區(qū)最末端起，感溫電纜1 開(kāi)始排布，如第一實(shí)施方式的圖2所示的單通道一條龍布置方式，是沿工作面傾斜方向布置 第一長(zhǎng)度(本實(shí)施方式中，該第一長(zhǎng)度為200m)，然后向工作面走向方向折返一預(yù)設(shè)長(zhǎng)度(該 預(yù)設(shè)長(zhǎng)度為一范圍，即5~IOm)，繼續(xù)沿著工作面傾斜方向鋪設(shè)感溫電纜第一長(zhǎng)度(200m)， W此類推，直到鋪設(shè)滿整個(gè)采空區(qū)煤自燃"氧化帶"為止，感溫電纜1經(jīng)由回采巷道延伸到位 置分析儀100接口，與位置分析儀100相連接。
[0030] 如第二實(shí)施方式的圖3所示的多通道水平布置方式，是沿工作面走向方向布置若 干條(本實(shí)施方式中為4~5條)第二長(zhǎng)度(該第二長(zhǎng)度為一范圍，即150~200m)感溫電纜1 (加保護(hù)裝置6)，感溫電纜1經(jīng)由巷道延伸到位置分析儀100多通道接口，與位置分析儀100 相連接。
[0031] 如第=實(shí)施方式的圖4所示的多通道傾斜布置方式，是沿工作面傾向方向傾斜一 預(yù)設(shè)角度(本實(shí)施方式中，該預(yù)設(shè)角度為30°)并間隔第=長(zhǎng)度(本實(shí)施方式中，該第=長(zhǎng)度 為20m)布置若干條(本實(shí)施方式中為4~5條)第四長(zhǎng)度(本實(shí)施方式中，該第四長(zhǎng)度為200m) 的感溫電纜1(加保護(hù)裝置6)，感溫電纜1經(jīng)由巷道延伸到位置分析儀100多通道接口，與位 置分析儀100相連接。
[0032] 當(dāng)采空區(qū)一切溫度正常時(shí)，多路脈沖發(fā)射接收器多路脈沖發(fā)射接收器2發(fā)射脈沖 信號(hào)，信號(hào)傳遞到感溫電纜1終點(diǎn)并折返多路脈沖發(fā)射接收器2,位置分析儀100通過(guò)分析， 未檢測(cè)到火源信息，顯示屏4則顯示正常。
[0033] 而當(dāng)采空區(qū)感溫電纜1周?chē)臏囟冗_(dá)到一預(yù)定的溫度或落入一預(yù)定的溫度范圍內(nèi) 時(shí)，感溫電纜1感受到周?chē)鷾囟壬?，感溫電纜1內(nèi)部的感溫材料發(fā)生融化，造成感溫電纜1 中的兩根導(dǎo)線相連接，而自動(dòng)短路。在本實(shí)施方式中，所述預(yù)定的溫度下或所述預(yù)定的溫度 范圍內(nèi)，感溫電纜1會(huì)烙斷而造成感溫電纜1短路。此時(shí)由多路脈沖發(fā)射接收器2發(fā)射的脈沖 波將在短路地點(diǎn)折返多路脈沖發(fā)射接收器2。位置分析儀100通過(guò)分析傳回來(lái)的脈沖信號(hào)， 結(jié)合感溫電纜1的布置方式分析得到感溫電纜1短路的距離，并確定火源位置。
[0034] 具體的，報(bào)警電路由于感溫電纜1的短路已經(jīng)使報(bào)警電路構(gòu)成回路，報(bào)警器5報(bào)警。 同時(shí)報(bào)警器5會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。位置分析儀100通過(guò)向感溫電纜1發(fā)出脈沖的方式測(cè)算短路 距離，同時(shí)根據(jù)感溫電纜1的排布方式和首次短路時(shí)間推算出報(bào)警位置和火源發(fā)展方向。多 路脈沖發(fā)射接收器2向感溫電纜1發(fā)射脈沖信號(hào)，當(dāng)感溫電纜1發(fā)生短路故障時(shí)，發(fā)出去的脈 沖信號(hào)到達(dá)故障點(diǎn)（即，短路地點(diǎn)）后會(huì)返回位置分析儀100,利用下述公式計(jì)算短路地點(diǎn)與 位置分析儀100之間的感溫電纜1的長(zhǎng)度，最后結(jié)合感溫電纜1的鋪設(shè)圖（布置方式示意圖）， 即可確定火源位置;根據(jù)感溫電纜1首次短路時(shí)間，推算火源發(fā)展方向。
[003引 l = VXT/2 (1)
[0036] 式中；
[0037] L為短路地點(diǎn)與位置分析儀100之間的感溫電纜1的長(zhǎng)度，單位為m;
[0038] V為脈沖信號(hào)在感溫電纜1里的傳播速度，單位為m/s;
[0039] T為發(fā)射和接收脈沖信號(hào)的時(shí)間差，單位為s。
[0040] 假設(shè)采空區(qū)火源范圍較大，單根的感溫電纜已不足W準(zhǔn)確預(yù)報(bào)火源的位置，可W 運(yùn)用W下方案來(lái)準(zhǔn)確探測(cè)火區(qū)范圍：
[0041] 具體來(lái)說(shuō)，如第二實(shí)施方式的圖3所示的多通道水平布置方式，當(dāng)通道1周?chē)臏?度達(dá)到一預(yù)定的溫度或落入一預(yù)定的溫度范圍時(shí)，感溫電纜1自動(dòng)短路，警報(bào)器5報(bào)警，記錄 下首次報(bào)警的時(shí)間Tl;同理，當(dāng)通道2也發(fā)生報(bào)警時(shí)，記錄下報(bào)警的時(shí)間T2; W此類推得到T3、 T4、Ts......位置分析儀100通過(guò)向感溫電纜1發(fā)出脈沖的方式測(cè)算短路距離，同時(shí)根據(jù)感溫 電纜1的排布方式確定報(bào)警位置;利用記錄得到的各通道首次報(bào)警的時(shí)間，計(jì)算各報(bào)警點(diǎn)的 報(bào)警時(shí)間差，推斷火源蔓延的速度和方向，進(jìn)而準(zhǔn)確預(yù)報(bào)火源的范圍及發(fā)展方向。
[0042] 電纜保護(hù)裝置6為套設(shè)于感溫電纜1上的由防火材質(zhì)構(gòu)成的耐壓力的管子，用于全 程保護(hù)感溫電纜1不被機(jī)械力砸斷。本實(shí)施方式中，電纜保護(hù)裝置6為一鐵制=角架，采用可 拆卸結(jié)構(gòu)，內(nèi)涂有絕緣油漆。在另一實(shí)施方式中，電纜保護(hù)裝置6為一中空的圓形鋼管。在 其他實(shí)施方式中，電纜保護(hù)裝置6還可W是其他防火材料組成的中空的管子，其形狀還可W 是=角形、四方形、楠圓形等。
[0043] 本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，W上的實(shí)施方式僅是用來(lái)說(shuō)明本實(shí)用新 型，而并非用作為對(duì)本實(shí)用新型的限定，只要在本實(shí)用新型的實(shí)質(zhì)精神范圍之內(nèi)，對(duì)W上實(shí) 施方式所作的適當(dāng)改變和變化都落在本實(shí)用新型要求保護(hù)的范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種火源探測(cè)與報(bào)警裝置，其特征在于，用于探測(cè)井下的隱蔽的火源位置以及在探 測(cè)到井下有隱蔽火源時(shí)發(fā)出警報(bào)，所述火源探測(cè)及報(bào)警裝置包括:感溫電纜，鋪設(shè)于井下的 采空區(qū)，其內(nèi)包括兩條導(dǎo)線，所述兩條導(dǎo)線在所處的溫度達(dá)到一預(yù)定的溫度或落入一預(yù)定 的溫度范圍內(nèi)時(shí)相連接，從而使所述感溫電纜短路； 報(bào)警器，與所述感溫電纜相連接，用于在所述感溫電纜短路時(shí)，發(fā)出警報(bào)信號(hào)； 多路脈沖發(fā)射接收器，用于至少在所述感溫電纜所在的區(qū)域范圍內(nèi)發(fā)射和接收脈沖信 號(hào)； 位置分析儀，與所述多路脈沖發(fā)射接收器連接，用于根據(jù)計(jì)算公式及所述感溫電纜的 布置方式計(jì)算出所述感溫電纜短路的位置，即火源位置； 顯示屏，用于顯示位置分析儀分析得到的火源位置及所述報(bào)警器產(chǎn)生的報(bào)警信號(hào)。2. 如權(quán)利要求1所述的火源探測(cè)與報(bào)警裝置，其特征在于： 所述計(jì)算公式為L(zhǎng) = VXT/2,其中，L為短路地點(diǎn)與位置分析儀之間的感溫電纜長(zhǎng)度，V 為脈沖信號(hào)在感溫電纜里的傳播速度，T為發(fā)射和接收脈沖信號(hào)的時(shí)間差;所述位置分析儀 根據(jù)所述計(jì)算公式計(jì)算出所述感溫電纜的短路地點(diǎn)與所述位置分析儀之間的感溫電纜的 長(zhǎng)度。3. 如權(quán)利要求1所述的火源探測(cè)與報(bào)警裝置，其特征在于:還包括一套設(shè)于所述感溫 電纜上的電纜保護(hù)裝置。4. 如權(quán)利要求3所述的火源探測(cè)與報(bào)警裝置，其特征在于:所述電纜保護(hù)裝置為可拆卸 的鐵制三角架或圓形的鋼管，內(nèi)涂有絕緣油漆。5. 如權(quán)利要求2所述的火源探測(cè)與報(bào)警裝置，其特征在于：所述感溫電纜的布置方式 為:從所述采空區(qū)最末端起開(kāi)始排布所述感溫電纜，沿采煤工作面鋪設(shè)第一長(zhǎng)度，然后向采 煤工作面折返一預(yù)設(shè)長(zhǎng)度，再沿著采煤工作面的方向鋪設(shè)感溫電纜第一長(zhǎng)度，直到鋪設(shè)滿 整個(gè)采空區(qū)。6. 如權(quán)利要求2所述的火源探測(cè)與報(bào)警裝置，其特征在于：所述感溫電纜的布置方式 為:沿工作面走向的方向布置若干條第二長(zhǎng)度的感溫電纜，所述感溫電纜經(jīng)由巷道延伸到 所述位置分析儀的多通道接口，與所述位置分析儀相連接。7. 如權(quán)利要求2所述的火源探測(cè)與報(bào)警裝置，其特征在于：所述感溫電纜的布置方式 為:沿工作面傾向方向傾斜一預(yù)設(shè)角度并間隔第三長(zhǎng)度布置若干條第四長(zhǎng)度的感溫電纜， 所述感溫電纜經(jīng)由巷道延伸到所述位置分析儀的多通道接口，與所述位置分析儀相連接。8. 如權(quán)利要求5-7任一項(xiàng)所述的火源探測(cè)與報(bào)警裝置，其特征在于:所述多路脈沖發(fā)射 接收器向所述感溫電纜發(fā)射脈沖信號(hào)，當(dāng)所述感溫電纜短路時(shí)，所述多路脈沖發(fā)射接收器 發(fā)出去的脈沖信號(hào)到達(dá)短路地點(diǎn)后返回所述位置分析儀，所述位置分析儀利用所述公式計(jì) 算短路地點(diǎn)與所述位置分析儀之間的感溫電纜的長(zhǎng)度，最后結(jié)合所述感溫電纜的布置方 式，確定火源位置。9. 如權(quán)利要求8所述的火源探測(cè)與報(bào)警裝置，其特征在于:所述位置分析儀還根據(jù)所述 感溫電纜的布置方式和首次短路時(shí)間推算出報(bào)警位置和火源發(fā)展方向。10. 如權(quán)利要求5-7任一項(xiàng)所述的火源探測(cè)與報(bào)警裝置，其特征在于:所述感溫電纜短 路時(shí)，由所述多路脈沖發(fā)射接收器發(fā)射的脈沖波將在短路地點(diǎn)折返多路脈沖發(fā)射接收器， 所述位置分析儀通過(guò)分析傳回來(lái)的脈沖信號(hào)，結(jié)合所述感溫電纜的布置方式分析得到所述 感溫電纜短路的距離，并確定火源位置。
【文檔編號(hào)】G08B17/06GK205722273SQ201620484866
【公開(kāi)日】2016年11月23日
【申請(qǐng)日】2016年5月25日
【發(fā)明人】譚波, 朱紅青, 張飛超, 徐曾武, 續(xù)巖巖, 楊澤晨, 李雪
【申請(qǐng)人】中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京)