一種煤礦井下空氣治理系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種煤礦井下空氣治理系統(tǒng)，包括：氣體探測裝置，用于探測空氣中的有毒有害氣體濃度，并輸出有毒有害氣體濃度信息；監(jiān)控終端，與所述氣體探測裝置相連，用于根據(jù)所述空氣探測裝置輸出的所述有毒有害氣體濃度信息生成控制信號；空氣凈化裝置，與所述監(jiān)控終端相連，用于根據(jù)所述監(jiān)控終端生成的所述控制信號執(zhí)行或停止空氣凈化動作。本實用新型提的系統(tǒng)根據(jù)作業(yè)現(xiàn)場的實際空氣質(zhì)量自動做出響應，治理井下積聚的有毒有害氣體。
【專利說明】一種煤礦井下空氣治理系統(tǒng)
【技術(shù)領域】
[0001]本實用新型涉及煤礦安全技術(shù)，尤其涉及一種煤礦井下空氣治理系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在煤礦開采礦井中，隨著煤層開采深度不斷增加，煤層有毒有害氣體含量增大，開采工作使得有毒有害氣體涌出量不斷增加，在工作面U型通道中，由于進風巷、回風巷的風流壓差作用，使工作面風流分為兩部分，一部分直接從工作面流過，另一部分從工作面中下部流入采空區(qū)，經(jīng)采空區(qū)再回到工作面上部及上隅角，這樣必然造成工作面上隅角有毒有害氣體的積聚。
[0003]現(xiàn)有的礦井空氣治理辦法，通常是在容易積聚有毒有害氣體的位置設置有毒有害氣體傳感器，有毒有害氣體傳感器檢測到其所在位置有毒有害氣體含量超標時會發(fā)出報警，以提醒作業(yè)人員做相應的處理，現(xiàn)有技術(shù)的方法需要依賴人工操作，無法根據(jù)作業(yè)現(xiàn)場的實際情況自動地做出響應，若某地點有毒有害氣體濃度超標且附近沒有作業(yè)人員時，有毒有害氣體則不能及時被處理，將會成為安全隱患。
實用新型內(nèi)容
[0004]本實用新型提供一種煤礦井下空氣治理系統(tǒng)，根據(jù)作業(yè)現(xiàn)場的實際空氣質(zhì)量自動做出響應，治理井下積聚的有毒有害氣體。
[0005]一種煤礦井下空氣治理系統(tǒng)，包括:
[0006]氣體探測裝置，用于探測空氣中的有毒有害氣體濃度，并輸出有毒有害氣體濃度信息；
[0007]監(jiān)控終端，與所述氣體探測裝置相連，用于根據(jù)所述氣體探測裝置輸出的所述有毒有害氣體濃度信息生成控制信號；
[0008]空氣凈化裝置，與所述監(jiān)控終端相連，用于根據(jù)所述監(jiān)控終端生成的所述控制信號執(zhí)行或停止空氣凈化動作。
[0009]本實用新型提供一種煤礦井下空氣治理系統(tǒng)，通過氣體探測裝置探測空氣中的有毒有害氣體濃度，并輸出有毒有害氣體濃度信息，并通過監(jiān)控終端根據(jù)所述氣體探測裝置輸出的所述有毒有害氣體濃度信息生成控制信號，以控制空氣凈化裝置執(zhí)行或停止空氣凈化動作，實現(xiàn)根據(jù)作業(yè)現(xiàn)場的實際空氣質(zhì)量自動做出響應，治理井下積聚的有毒有害氣體。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010]通過閱讀參照以下附圖所作的對非限制性實施例所作的詳細描述，本實用新型的其它特征、目的和優(yōu)點將會變得更明顯:
[0011]圖1是本實施例提供的一種煤礦井下空氣治理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖2是本實施例提供的另一種煤礦井下空氣治理系統(tǒng)的實際應用示意圖。
【具體實施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進一步的詳細說明。可以理解的是，此處所描述的具體實施例僅僅用于解釋本實用新型，而非對本實用新型的限定。另外還需要說明的是，為了便于描述，附圖中僅示出了與本實用新型相關的部分而非全部內(nèi)容。
[0014]圖1是本實施例提供的一種煤礦井下空氣治理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]如圖1所示，本實施例提供的一種煤礦井下空氣治理系統(tǒng)，包括:氣體探測裝置
11、監(jiān)控終端12和空氣凈化裝置13。
[0016]其中，氣體探測裝置11用于探測空氣中的有毒有害氣體濃度，并輸出有毒有害氣體濃度信息。
[0017]氣體探測裝置11中可包括載體催化元件、放大電路和處理芯片，載體催化元件根據(jù)外界的空氣情況產(chǎn)生一個與甲烷的含量成比例的微弱信號，經(jīng)過多級放大電路放大后產(chǎn)生一個信號，處理芯片將此模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，然后處理芯片對此信號進行處理，并實現(xiàn)顯示和輸出等功能。
[0018]氣體探測裝置11中的載體催化元件是一種紅外氣體傳感器，該傳感器利用非色散紅外原理對空氣中存在的有害氣體進行探測，氣體探測裝置11發(fā)出紅外波段的光，光的能量被外界氣體吸收，被吸收掉的總體能量與外界氣體的濃度成對應關系，探測裝置得到的電信號與被氣體吸收掉的光能量成對應關系，即通過光強的變化測出氣體的濃度。
[0019]另外，氣體探測裝置11中還可包括通信單元，通過通信單元實現(xiàn)與其他裝置的通信功能，通信單元可以與探測裝置中的處理芯片對應的端口相連，將有毒有害氣體濃度信息發(fā)送給其他裝置。
[0020]監(jiān)控終端12與所述氣體探測裝置11相連，用于根據(jù)所述氣體探測裝置11輸出的所述有毒有害氣體濃度信息生成控制信號。
[0021]監(jiān)控終端12可以是一臺計算機或服務器，在監(jiān)控終端12中可以建立一個有毒有害氣體濃度對應關系表，用于建立作業(yè)地點、位置與有毒有害氣體濃度的對應關系，并且建立有毒有害氣體濃度與控制信號的對應關系，例如根據(jù)不同值的有毒有害氣體濃度發(fā)出不同的控制信號。
[0022]空氣凈化裝置13與所述監(jiān)控終端12相連，用于根據(jù)所述監(jiān)控終端12生成的所述控制信號執(zhí)行或停止空氣凈化動作。
[0023]空氣凈化裝置13可以是一種機械通風裝置，即通過機械結(jié)構(gòu)實現(xiàn)對空氣的凈化的裝置，例如風機、換氣扇等。
[0024]空氣凈化裝置13也應當包括通信模塊，用于接收監(jiān)控終端12發(fā)來的控制信號，在監(jiān)控終端12發(fā)出的控制信號的控制下執(zhí)行相應的作業(yè)強度。由于礦井下的作業(yè)面積較大，空氣凈化裝置13的數(shù)量較多，如果所有的空氣凈化裝置13處于常開的狀態(tài)將會加大能源的消耗，增加運行的成本，本實施例通過控制空氣凈化裝置13的執(zhí)行或停止，在保持空氣質(zhì)量、保證作業(yè)環(huán)境安全的前提下，節(jié)約了能源、降低了運行成本。進一步地，通過控制空氣凈化裝置的作業(yè)強度，使得能源消耗更加合理，也進一步節(jié)約了能源，降低了成本。
[0025]示例性的，所述氣體探測裝置11還可用于當探測到的有毒有害氣體濃度值大于預警值時進行報警。
[0026]氣體探測裝置11本身還帶有報警單元，報警單元可以與氣體探測裝置11中的處理芯片上對應的端口相連，當有毒有害氣體濃度值大于預警值時，處理芯片發(fā)出報警啟動信號，報警單元發(fā)出聲光報警，以警示附近的作業(yè)人員采取措施。
[0027]示例性的，所述監(jiān)控終端12具體用于:
[0028]當所述有毒有害氣體濃度信息給出的有毒有害氣體濃度值為O時，生成用于關閉所述空氣凈化裝置13的控制信號；
[0029]當所述有毒有害氣體濃度信息給出的有毒有害氣體濃度值大于O時，生成用于打開所述空氣凈化裝置13的控制信號。
[0030]有毒有害氣體濃度值為O說明氣體探測裝置11所在區(qū)域的空氣中不含有毒有害氣體，此時則可以關閉該區(qū)域的空氣凈化裝置13以節(jié)約能源，所以監(jiān)控終端12生成并發(fā)出關閉所述空氣凈化裝置13的控制信號。
[0031]有毒有害氣體濃度值大于O說明氣體探測裝置11所在區(qū)域的空氣中含有有毒有害氣體，此時則需要打開該區(qū)域的空氣凈化裝置13以保證該區(qū)域的安全，所以監(jiān)控終端12生成并發(fā)出打開所述空氣凈化裝置13的控制信號。
[0032]監(jiān)控終端可以通過控制信號控制空氣凈化裝置13完全打開，也可以通過控制信號控制空氣凈化裝置13開啟到不同程度。
[0033]示例性的，所述監(jiān)控終端12具體用于:
[0034]當所述有毒有害氣體濃度信息給出的有毒有害氣體濃度值大于或等于預設的閾值時，生成用于將所述空氣凈化裝置13的閥門開啟度控制為100%的控制信號，所述閾值大于O ;
[0035]當所述有毒有害氣體濃度信息給出的有毒有害氣體濃度值大于O且小于所述閾值時，生成用于將所述空氣凈化裝置13的閥門開啟度控制為與所述有毒有害氣體濃度值相對應的開啟度的控制信號。
[0036]有毒有害氣體是指有毒并對身體有害的氣體，在礦井中常見的有毒有害氣體包括:瓦斯、氮氣、甲烷、乙烷、乙烯、一氧化碳等，其中瓦斯屬于一種可燃氣體，當其濃度大于某一臨界值時，由于外界的影響則可能發(fā)生爆炸。以瓦斯為例，空氣中瓦斯遇火后能引起爆炸的濃度范圍稱為瓦斯爆炸界限，瓦斯爆炸界限濃度為5%-16%。
[0037]因此，上述閾值可以是瓦斯含量的危險濃度值，如5%。當外界空氣中瓦斯含量為5%時，監(jiān)控終端12生成并發(fā)出開啟控制信號，控制空氣凈化裝置13100%開啟，100%開啟即表示空氣凈化裝置13滿負荷工作,使換氣量或凈化力度最大化。瓦斯?jié)舛却笥贠且小于5%，此狀態(tài)則表示空氣中含有瓦斯但其濃度不會引起爆炸，所以空氣凈化裝置13可以不進行滿負荷的工作，例如監(jiān)控終端12可以建立一個濃度值與控制信號的對應表，將空氣凈化裝置13的運行狀態(tài)分為5檔:當瓦斯?jié)舛葹?%-1%時，控制信號為控制空氣凈化裝置13以20%的負荷運行；當瓦斯?jié)舛葹?%_2%時，控制信號為控制空氣凈化裝置13以40%的負荷運行等等。
[0038]示例性的，所述氣體探測裝置11與所述監(jiān)控終端12無線連接。
[0039]由于礦井下的作業(yè)區(qū)地形復雜，氣體探測裝置11可應用無線通信方法與監(jiān)控終端12傳遞信息，以降低安裝成本，并使系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)更加簡潔。這種情況下，氣體探測裝置11可以具有無線通信模塊，例如無線局域網(wǎng)通信模塊，通過無線路由器等設備與監(jiān)控終端12連接。
[0040]示例性的，本實施例所述空氣凈化裝置13具體包括:氣幕噴淋裝置和局部通風裝置中的至少一個裝置。
[0041]所述氣幕噴淋裝置與所述監(jiān)控終端12相連，用于根據(jù)所述監(jiān)控終端12生成的所述控制信號執(zhí)行或停止噴淋清潔空氣。
[0042]其中，氣幕噴淋裝置的一個功能是將壓縮空氣通過氣幕管形成致密氣簾，形成的致密氣簾可以阻擋外界空氣的進入，并且可以掃除外界進入人員身上攜帶的有毒有害物質(zhì)。氣幕噴淋裝置的另一個功能是是通過注入大氣量的新鮮壓縮空氣，將有害氣體稀釋并通過泄壓閥排放到室外，以達到降低有害氣體濃度并凈化空氣的目的。本實施例通過監(jiān)控終端12實現(xiàn)對氣幕噴淋裝置的控制，調(diào)節(jié)氣幕噴淋裝置的控制閥門以控制其工作狀態(tài)。
[0043]所述局部通風裝置與所述監(jiān)控終端12相連，用于根據(jù)所述監(jiān)控終端12生成的所述控制信號，執(zhí)行或停止換氣。
[0044]其中，局部通風裝置是指在局部進行抽出空氣和注入優(yōu)質(zhì)空氣的裝置，本實施例通過監(jiān)控終端12控制局部通風裝置的電機或閥門以控制其工作的狀態(tài)。
[0045]圖2是本實施例提供的另一種煤礦井下空氣治理系統(tǒng)的實際應用示意圖。本實施例與上述實施例類似，不同之處在于:本實施例中的氣體探測裝置有多個，且通過數(shù)據(jù)篩選裝置與監(jiān)控終端相連。
[0046]在煤礦的作業(yè)現(xiàn)場中，隨著開采的進行有毒有害氣體也在不斷地產(chǎn)生，一般區(qū)域中的有毒有害氣體可以由自然風通風系統(tǒng)自行地流動排出，但是采煤工作面U型通道23的上隅角常會出現(xiàn)有毒有害氣體積聚現(xiàn)象，所以需要對上隅角的不同位置的有毒有害氣體進行探測，并根據(jù)探測到有毒有害氣體濃度信息凈化上隅角的空氣，以解決該區(qū)域的有毒有害氣體積聚問題。
[0047]如圖2所示，本實施提供的煤礦井下空氣治理系統(tǒng)包括:多個上述氣體探測裝置
11、上述的監(jiān)控終端21和上述空氣凈化裝置13。
[0048]其中，多個上述氣體探測裝置11，位于同一區(qū)域的不同位置，用于探測所述區(qū)域內(nèi)的不同位置的有毒有害氣體濃度信息。
[0049]本實施例使用多個氣體探測裝置11，目的在于從多個方向、在多個位置上采集多個數(shù)據(jù)，以提高有毒有害氣體濃度數(shù)據(jù)的精度。例如在U型通道23的上隅角處，使用三個氣體探測裝置11，氣體探測裝置11的探測頭朝向空間三維方向中不同的方向。
[0050]本實施例提供的系統(tǒng)還包括:數(shù)據(jù)篩選終端22。
[0051]所述監(jiān)控終端21通過所述數(shù)據(jù)篩選終端22與多個所述氣體探測裝置11相連；
[0052]所述數(shù)據(jù)篩選終端22用于接收多個所述氣體探測裝置11輸出的多個位置的有毒有害氣體濃度信息，并去除所述多個位置的有毒有害氣體濃度信息中的冗余信息，得到校準有毒有害氣體濃度信息。
[0053]所述監(jiān)控終端21還用于根據(jù)所述數(shù)據(jù)篩選終端22得到的所述校準有毒有害氣體濃度信息，得到所述區(qū)域的平均有毒有害氣體濃度信息，并根據(jù)所述平均有毒有害氣體濃度信息生成所述控制信號。監(jiān)控終端21根據(jù)所述平均有毒有害氣體濃度信息生成所述控制信號與上述實施例中監(jiān)控終端12根據(jù)有毒有害氣體濃度信息生成控制信號的原理相同，只需將有毒有害氣體濃度信息替換為平均有毒有害氣體濃度信息即可。
[0054]多個氣體探測裝置11探測到的有毒有害氣體濃度信息可能是一組比較接近的數(shù)據(jù)，也可能出現(xiàn)其中某一個或多個數(shù)據(jù)與其他數(shù)據(jù)差異較大的情況，例如某個探測裝置的位置恰好探測到其探頭周圍不含有毒有害氣體，所以其探測結(jié)果顯示有毒有害氣體濃度為O，但其他的探測裝置所在的位置都顯示附近有有毒有害氣體存在，如果監(jiān)控終端21根據(jù)未經(jīng)篩選的所有數(shù)據(jù)計算平均信息，可能會造成很大誤差影響最終對空氣凈化裝置13的控制。
[0055]所以本實施例提供一個數(shù)據(jù)篩選終端22對多個有毒有害氣體濃度數(shù)據(jù)進行初步的篩選工作，可以是去除差異較大的數(shù)據(jù)，也可以去掉冗余數(shù)據(jù)，然后將篩選后的濃度數(shù)據(jù)發(fā)送給監(jiān)控終端21，監(jiān)控終端21計算經(jīng)篩選數(shù)據(jù)的平均值，根據(jù)平均值生成并發(fā)出所述控制信。
[0056]示例性的，本實施例所述氣體探測裝置11通過所述數(shù)據(jù)篩選終端22與所述監(jiān)控終端21無線連接。
[0057]氣體探測裝置通過無線通信單元與數(shù)據(jù)篩選終端通信，數(shù)據(jù)篩選終端與監(jiān)控終端連接，本實施例通過多個氣體探測裝置采集某一區(qū)域的有毒有害氣體含量，并且通過數(shù)據(jù)篩選終端對冗余和誤差信息進行篩選，使監(jiān)控終端可以根據(jù)該區(qū)域的實際空氣狀況控制空氣凈化裝置進行相應的處理，從而治理了井下工作面上隅角處積聚的有毒有害氣體。
[0058]上述僅為本實用新型的較佳實施例及所運用技術(shù)原理。本實用新型不限于這里所述的特定實施例，對本領域技術(shù)人員來說能夠進行各種明顯的變化、重新調(diào)整和替代而不會脫離本實用新型的保護范圍。因此，雖然通過以上實施例對本實用新型進行了較為詳細的說明，但是本實用新型不僅僅限于以上實施例，在不脫離本實用新型構(gòu)思的情況下，還可以包括更多其他等效實施例，而本實用新型的范圍由所附的權(quán)利要求范圍決定。
【權(quán)利要求】
1.一種煤礦井下空氣治理系統(tǒng)，其特征在于，包括: 氣體探測裝置，用于探測空氣中的有毒有害氣體濃度，并輸出有毒有害氣體濃度信息； 氣體探測裝置中包括載體催化元件、放大電路和處理芯片，載體催化元件根據(jù)外界的空氣情況產(chǎn)生一個與甲烷的含量成比例的微弱信號，經(jīng)過多級放大電路放大后產(chǎn)生一個信號，處理芯片將此模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，然后處理芯片對此信號進行處理，并實現(xiàn)顯示和輸出等功能； 載體催化元件是紅外氣體傳感器； 監(jiān)控終端，與所述氣體探測裝置相連，用于根據(jù)所述氣體探測裝置輸出的所述有毒有害氣體濃度信息生成控制信號； 空氣凈化裝置，與所述監(jiān)控終端相連，用于根據(jù)所述監(jiān)控終端生成的所述控制信號執(zhí)行或停止空氣凈化動作； 所述空氣凈化裝置具體包括:氣幕噴淋裝置和局部通風裝置中的至少一個裝置； 所述氣幕噴淋裝置與所述監(jiān)控終端相連，用于根據(jù)所述監(jiān)控終端生成的所述控制信號執(zhí)行或停止噴淋清潔空氣； 所述局部通風裝置與所述監(jiān)控終端相連，用于根據(jù)所述監(jiān)控終端生成的所述控制信號，執(zhí)行或停止換氣； 氣幕噴淋裝置的一個功能是將壓縮空氣通過氣幕管形成致密氣簾，形成的致密氣簾可以阻擋外界空氣的進入，并且可以掃除外界進入人員身上攜帶的有毒有害物質(zhì)；氣幕噴淋裝置的另一個功能是是通過注入大氣量的新鮮壓縮空氣，將有害氣體稀釋并通過泄壓閥排放到室外，以達到降低有害氣體濃度并凈化空氣的目的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述監(jiān)控終端具體用于: 當所述有毒有害氣體濃度信息給出的有毒有害氣體濃度值為O時，生成用于關閉所述空氣凈化裝置的控制信號； 當所述有毒有害氣體濃度信息給出的有毒有害氣體濃度值大于O時，生成用于打開所述空氣凈化裝置的控制信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述監(jiān)控終端具體用于: 當所述有毒有害氣體濃度信息給出的有毒有害氣體濃度值大于或等于預設的閾值時，生成用于將所述空氣凈化裝置的閥門開啟度控制為100%的控制信號，所述閾值大于O ; 當所述有毒有害氣體濃度信息給出的有毒有害氣體濃度值大于O且小于所述閾值時，生成用于將所述空氣凈化裝置的閥門開啟度控制為與所述有毒有害氣體濃度值相對應的開啟度的控制信號。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述氣體探測裝置有多個，多個所述氣體探測裝置位于同一區(qū)域的不同位置，用于探測所述區(qū)域內(nèi)的不同位置的有毒有害氣體濃度信息； 所述系統(tǒng)還包括:數(shù)據(jù)篩選終端； 所述監(jiān)控終端通過所述數(shù)據(jù)篩選終端與多個所述氣體探測裝置相連； 所述數(shù)據(jù)篩選終端用于接收多個所述氣體探測裝置輸出的多個位置的有毒有害氣體濃度信息，并去除所述多個位置的有毒有害氣體濃度信息中的冗余信息，得到校準有毒有害氣體濃度信息； 所述監(jiān)控終端還用于根據(jù)所述數(shù)據(jù)篩選終端得到的所述校準有毒有害氣體濃度信息，得到所述區(qū)域的平均有毒有害氣體濃度信息，并根據(jù)所述平均有毒有害氣體濃度信息生成所述控制信號。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述氣體探測裝置與所述監(jiān)控終端無線連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述氣體探測裝置通過所述數(shù)據(jù)篩選終端與所述監(jiān)控終端無線連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述氣體探測裝置還用于當探測到的有毒有害氣體濃度值大于預警值時進行報警。
【文檔編號】E21F17/18GK203962030SQ201320851262
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2013年12月20日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月20日
【發(fā)明者】溫良, 王紅堯, 葉錦嬌, 李忠奎, 賈曉娣 申請人:煤炭科學技術(shù)研究院有限公司