火源探測與報警裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型提供一種火源探測與報警裝置，包括：感溫電纜，鋪設于井下的采空區，其內包括兩條導線，兩條導線在所處的溫度達到預定溫度時相連接，從而使感溫電纜短路；報警器，與感溫電纜相連接，用于在感溫電纜短路時，發出警報信號；多路脈沖發射接收器，用于至少在感溫電纜所在的區域范圍內發射和接收脈沖信號；位置分析儀，與多路脈沖發射接收器連接，用于根據計算公式及感溫電纜的布置方式計算出火源位置；顯示屏，用于顯示位置分析儀分析得到的火源位置及報警器產生的報警信號。本實用新型實現了采空區火源信息傳遞的及時性和火源位置預告的準確性，及時發出警報，同時，能夠減少火災探測中的人工操作，減少事故發生率，提高工作效率。
【專利說明】
火源探測與報譬裝置
技術領域
[0001] 本實用新型設及一種探測、定位火源位置的裝置，尤其設及一種能自動探測、定位 煤礦采空區的火源位置并發出報警信號的火源探測與報警裝置。
【背景技術】
[0002] 煤礦井下煤炭的自燃，多在人們不能到達或者直接看到的地方，因此對井下煤炭 自燃的預測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局部區域，一般僅有幾個平方米的空間，再 加上特殊的地理條件等種種限制，傳統的儀器儀表探測技術都難W發揮作用，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從談起。目前對井下火源 位置探測的方法主要有W下幾種：（1)直接測溫法。在井下采空區進行布點，實地檢測溫度。 該方法成本較高，且檢測范圍有限，不利于大范圍開展火源探測工作。（2)用測氮法探測火 源位置。該方法需要布控密集的氮氣檢測儀，成本較高，探測深度有限，且誤差較大。（3)數 值解算法。該方法通過對采空區周年氣體分析及溫度變化，得到采空區各處溫度分布，確定 高溫位置。由于采空區遺煤分布規律、漏風規律復雜，定位結果與實際可能相差很大。 【實用新型內容】
[0004] 有鑒于此，有必要提供一種火源探測與報警裝置，能確定位火源位置的裝置，并能 自動、快速和準確的定位火源位置，從而在節省成本的同時，還可W有效的提高火源定位的 精準度及效率。
[0005] 本實用新型提供一種火源探測與報警裝置，用于探測井下的隱蔽的火源位置W及 在探測到井下有隱蔽火源時發出警報。所述火源探測及報警裝置包括：
[0006] 感溫電纜，鋪設于井下的采空區，其內包括兩條導線，所述兩條導線在所處的溫度 達到一預定的溫度或落入一預定的溫度范圍內時相連接，從而使所述感溫電纜短路；
[0007] 報警器，與所述感溫電纜相連接，用于在所述感溫電纜短路時，發出警報信號；
[000引多路脈沖發射接收器，用于至少在所述感溫電纜所在的區域范圍內發射和接收脈 沖信號；
[0009] 位置分析儀，與所述多路脈沖發射接收器連接，用于根據計算公式及所述感溫電 纜的布置方式計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警器產生的報警信 號。
[0011] 相較于現有技術，本實用新型提供的火源探測與報警裝置，利用感溫電纜傳遞溫 度信息，報警器在感溫電纜短路時發出報警信息；并過自動分析火源信號發出的感溫電纜 的位置，進而確定準確確定火源位置。
【附圖說明】
[0012] 圖I是本實用新型一實施方式的火源探測及報警裝置的示意圖。
[0013] 圖2是本實用新型第一實施方式的感溫電纜鋪設于采空區的布置方式示意圖。
[0014] 圖3是本實用新型第二實施方式的感溫電纜鋪設于采空區的布置方式示意圖。
[0015] 圖4是本實用新型第=實施方式的感溫電纜鋪設于采空區的布置方式示意圖。
[0016] 主要元件符號說明： 「00171
O
【具體實施方式】
[0018] 下面結合附圖對本實用新型作進一步說明。
[0019] 請參閱圖1所示，其為本實用新型一實施方式的一種用于火源探測及報警裝置200 (下稱為裝置200)的示意圖。裝置200包括探測感溫部分、報警系統和位置分析系統，通過該 裝置200即可實現對采空區火源溫度探測與火源位置的確定。在一實施方式中，該裝置200 為一用于實驗的實驗裝置。
[0020] 裝置200包括位置分析儀100、感溫電纜1和電纜保護裝置6,其中位置分析儀100包 括多路脈沖發射接收器2、位置分析按鈕3、顯示屏4和報警器5。
[0021] 感溫電纜1是按照一定方式布置在采空區，感溫電纜1內部包括兩條導線，當其所 在區域的溫度超過設定溫度時，感溫電纜1將發生短路。
[0022] 多路脈沖發射接收器2用于至少在感溫電纜1所在的區域范圍發射、接收脈沖信 號。
[0023] 位置分析儀100用來根據多路脈沖發射接收器2發射及接收的信號，結合感溫電纜 1的鋪設布置方式，自動分析火源發生位置。通過設定相關參數，多路脈沖發射接收器2發 射、接收脈沖多路信號，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 路的時間及報警器5發出的報警信息。
[0025] 報警器5是用來發出火災報警信號，其與感溫電纜1相連接。報警器5和正常溫度下 的感溫電纜1構成一個開路電路。當感溫電纜1短路時，該開路電路會構成一回路，報警器5 則發出警報。該警報可W為聲音警報、文字信息警報等。
[0026] 電纜保護裝置6用于保護采空區的感溫電纜1。
[0027] 如下詳細介紹采空區火源位置探測和快速準確定位火源位置并報警的實施過程。
[0028] 為準確探測采空區高溫位置，將感溫電纜1鋪設到可能發生煤自燃的采空區部分。 在不同的實施方式中，在可能發火的采空區，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感溫電纜1。具體請分別參見圖2~4中各【具體實施方式】的 感溫電纜1的布置方式示意圖。
[0029] 假設采煤工作面傾斜長度為200m，欲在該采空區面積內使用該裝置來探測、預告 火源位置，感溫電纜1的具體鋪設方式及測量方法介紹如下。從采空區最末端起，感溫電纜1 開始排布，如第一實施方式的圖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 第一長度(本實施方式中，該第一長度為200m)，然后向工作面走向方向折返一預設長度(該 預設長度為一范圍，即5~IOm)，繼續沿著工作面傾斜方向鋪設感溫電纜第一長度(200m)， W此類推，直到鋪設滿整個采空區煤自燃"氧化帶"為止，感溫電纜1經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(本實施方式中為4~5條)第二長度(該第二長度為一范圍，即150~200m)感溫電纜1 (加保護裝置6)，感溫電纜1經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 預設角度(本實施方式中，該預設角度為30°)并間隔第=長度(本實施方式中，該第=長度 為20m)布置若干條(本實施方式中為4~5條)第四長度(本實施方式中，該第四長度為200m) 的感溫電纜1(加保護裝置6)，感溫電纜1經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] 當采空區一切溫度正常時，多路脈沖發射接收器多路脈沖發射接收器2發射脈沖 信號，信號傳遞到感溫電纜1終點并折返多路脈沖發射接收器2,位置分析儀100通過分析， 未檢測到火源信息，顯示屏4則顯示正常。
[0033] 而當采空區感溫電纜1周圍的溫度達到一預定的溫度或落入一預定的溫度范圍內 時，感溫電纜1感受到周圍溫度升高，感溫電纜1內部的感溫材料發生融化，造成感溫電纜1 中的兩根導線相連接，而自動短路。在本實施方式中，所述預定的溫度下或所述預定的溫度 范圍內，感溫電纜1會烙斷而造成感溫電纜1短路。此時由多路脈沖發射接收器2發射的脈沖 波將在短路地點折返多路脈沖發射接收器2。位置分析儀100通過分析傳回來的脈沖信號， 結合感溫電纜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，報警電路由于感溫電纜1的短路已經使報警電路構成回路，報警器5報警。 同時報警器5會發出報警信號。位置分析儀100通過向感溫電纜1發出脈沖的方式測算短路 距離，同時根據感溫電纜1的排布方式和首次短路時間推算出報警位置和火源發展方向。多 路脈沖發射接收器2向感溫電纜1發射脈沖信號，當感溫電纜1發生短路故障時，發出去的脈 沖信號到達故障點（即，短路地點）后會返回位置分析儀100,利用下述公式計算短路地點與 位置分析儀100之間的感溫電纜1的長度，最后結合感溫電纜1的鋪設圖（布置方式示意圖）， 即可確定火源位置;根據感溫電纜1首次短路時間，推算火源發展方向。
[003引 l = VXT/2 (1)
[0036] 式中；
[0037] L為短路地點與位置分析儀100之間的感溫電纜1的長度，單位為m;
[0038] V為脈沖信號在感溫電纜1里的傳播速度，單位為m/s;
[0039] T為發射和接收脈沖信號的時間差，單位為s。
[0040] 假設采空區火源范圍較大，單根的感溫電纜已不足W準確預報火源的位置，可W 運用W下方案來準確探測火區范圍：
[0041] 具體來說，如第二實施方式的圖3所示的多通道水平布置方式，當通道1周圍的溫 度達到一預定的溫度或落入一預定的溫度范圍時，感溫電纜1自動短路，警報器5報警，記錄 下首次報警的時間Tl;同理，當通道2也發生報警時，記錄下報警的時間T2; W此類推得到T3、 T4、Ts......位置分析儀100通過向感溫電纜1發出脈沖的方式測算短路距離，同時根據感溫 電纜1的排布方式確定報警位置;利用記錄得到的各通道首次報警的時間，計算各報警點的 報警時間差，推斷火源蔓延的速度和方向，進而準確預報火源的范圍及發展方向。
[0042] 電纜保護裝置6為套設于感溫電纜1上的由防火材質構成的耐壓力的管子，用于全 程保護感溫電纜1不被機械力砸斷。本實施方式中，電纜保護裝置6為一鐵制=角架，采用可 拆卸結構，內涂有絕緣油漆。在另一實施方式中，電纜保護裝置6為一中空的圓形鋼管。在 其他實施方式中，電纜保護裝置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] 本技術領域的普通技術人員應當認識到，W上的實施方式僅是用來說明本實用新 型，而并非用作為對本實用新型的限定，只要在本實用新型的實質精神范圍之內，對W上實 施方式所作的適當改變和變化都落在本實用新型要求保護的范圍之內。
【主權項】
1. 一種火源探測與報警裝置，其特征在于，用于探測井下的隱蔽的火源位置以及在探 測到井下有隱蔽火源時發出警報，所述火源探測及報警裝置包括:感溫電纜，鋪設于井下的 采空區，其內包括兩條導線，所述兩條導線在所處的溫度達到一預定的溫度或落入一預定 的溫度范圍內時相連接，從而使所述感溫電纜短路； 報警器，與所述感溫電纜相連接，用于在所述感溫電纜短路時，發出警報信號； 多路脈沖發射接收器，用于至少在所述感溫電纜所在的區域范圍內發射和接收脈沖信 號； 位置分析儀，與所述多路脈沖發射接收器連接，用于根據計算公式及所述感溫電纜的 布置方式計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警器產生的報警信號。2. 如權利要求1所述的火源探測與報警裝置，其特征在于： 所述計算公式為L = VXT/2,其中，L為短路地點與位置分析儀之間的感溫電纜長度，V 為脈沖信號在感溫電纜里的傳播速度，T為發射和接收脈沖信號的時間差;所述位置分析儀 根據所述計算公式計算出所述感溫電纜的短路地點與所述位置分析儀之間的感溫電纜的 長度。3. 如權利要求1所述的火源探測與報警裝置，其特征在于:還包括一套設于所述感溫 電纜上的電纜保護裝置。4. 如權利要求3所述的火源探測與報警裝置，其特征在于:所述電纜保護裝置為可拆卸 的鐵制三角架或圓形的鋼管，內涂有絕緣油漆。5. 如權利要求2所述的火源探測與報警裝置，其特征在于：所述感溫電纜的布置方式 為:從所述采空區最末端起開始排布所述感溫電纜，沿采煤工作面鋪設第一長度，然后向采 煤工作面折返一預設長度，再沿著采煤工作面的方向鋪設感溫電纜第一長度，直到鋪設滿 整個采空區。6. 如權利要求2所述的火源探測與報警裝置，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度的感溫電纜，所述感溫電纜經由巷道延伸到 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. 如權利要求2所述的火源探測與報警裝置，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設角度并間隔第三長度布置若干條第四長度的感溫電纜， 所述感溫電纜經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. 如權利要求5-7任一項所述的火源探測與報警裝置，其特征在于:所述多路脈沖發射 接收器向所述感溫電纜發射脈沖信號，當所述感溫電纜短路時，所述多路脈沖發射接收器 發出去的脈沖信號到達短路地點后返回所述位置分析儀，所述位置分析儀利用所述公式計 算短路地點與所述位置分析儀之間的感溫電纜的長度，最后結合所述感溫電纜的布置方 式，確定火源位置。9. 如權利要求8所述的火源探測與報警裝置，其特征在于:所述位置分析儀還根據所述 感溫電纜的布置方式和首次短路時間推算出報警位置和火源發展方向。10. 如權利要求5-7任一項所述的火源探測與報警裝置，其特征在于:所述感溫電纜短 路時，由所述多路脈沖發射接收器發射的脈沖波將在短路地點折返多路脈沖發射接收器， 所述位置分析儀通過分析傳回來的脈沖信號，結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】G08B17/06GK205722273SQ201620484866
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年5月25日
【發明人】譚波, 朱紅青, 張飛超, 徐曾武, 續巖巖, 楊澤晨, 李雪
【申請人】中國礦業大學(北京)