基于分布式光纤测温技术的煤矿火灾监测系统设计

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分布式光纤测温隧道火灾消防监测系统技术方案

分布式光纤测温隧道火灾消防监测系统技术方案

分布式光纤测温隧道火灾消防监测系统技术方案目录1. 项目概述 (1)1.1 项目综述 (1)1.2 系统功能 (1)2.FireLaser产品介绍 (2)2.1 技术说明 (2)2.2 技术优势 (3)2.3 FireLaser系列产品性能指标说明 (4)2.4 Firefiber双芯多模铠装探测光缆性能指标 (6)2.5 系统接口 (7)2.6 FireLaser系列产品的标准和规范 (8)3. 项目系统构成和配置 (9)3.1 FireLaser分布式光纤测温系统构成方案 (9)3.2 系统布置图 (13)3.3 现场安装 (17)3.3.1手动报警按钮安装 (17)3.3.2探测光缆安装 (17)3.3.3 光缆接续盒 (18)3.4 系统连接 (18)3.5 系统功能 (19)4. 系统详细配置 (20)5. 培训与技术服务 (23)5.1技术支持 (23)5.1.1强大的服务队伍和服务体系 (23)5.2培训 (23)5.2.1 培训内容 (23)5.3售后服务 (23)5.3.1售后安装调试 (23)5.3.2电话支持服务 (23)5.3.3现场支持 (24)5.3.4设备维修 (24)5.3.5.现场维修 (24)5.4保修期 (24)1. 项目概述1.1 项目综述本项目将在水都高速隧道安置分布式光纤测温系统,对高速隧道进行火灾探测,早期预报。

分布式光纤测温系统可以及时、准确的反映出被测对象火灾发生的地点,并迅速的传给火灾报警主机。

1.2 系统功能隧道火灾报警系统有两部分组成,一部分为常规火灾报警系统部分,由火灾报警控制器和分布于隧道内的手动报警按钮等构成,另一部分为隧道自动分布式光纤测温系统,由分布式光纤测温主机、探测光缆以及光纤连接器件等构成。

系统应能够无间隙,不间断地监测隧道内空间的温度,并实时报警;系统应具备高可靠性、安全性、反应迅速、准确、使用寿命长的特点。

系统应具备故障自动诊断能力,可连续检测设备的工作状态,向监控分中心报告故障准确位置;火灾发生时火灾检测器控制单元,能声光报警,并自动记录,存储、显示、打印发生火灾区段和位置等,声光报警可由人工消除;发生火灾时隧道本地控制器自动执行下列功能:◇关闭隧道;◇开启相应的风机;◇火灾隧道开启照明。

基于光纤传感技术的煤矿井下安全监测报警方案(1)

基于光纤传感技术的煤矿井下安全监测报警方案(1)
七、光纤震动监测 ...................................................................................18
7.1 监测必要性.................................................................................................... 18 7.2 主要技术方式和技术特点............................................................................ 19 7.3 系统性能指标................................................................................................ 20 7.4 传感器的安装方式........................................................................................ 20
二、光纤光栅矿用电器设备温度监测系统
2.1 概述
我公司自主开发的 RT2000 光纤光栅温度在线监测系统采用国际先进的光纤 传感技术,对高压开关柜、变压器、电抗器等电力设备以及电缆接头温度进行实 时在线监测,实时显示当前温度,通过软件分析监测点温度变化规律,预测故障 趋势,当温度超限时及时告警,并准确提供故障部位。
图 2.2 RT2000-S01 光纤光栅温度传感器
¾ 报警系统 包括:声光报警、手机短信报警。
¾ 信号传输光缆 ¾ 电源模块
包括:消防电源、UPS 电源。

矿用分布式光纤测温系统软件设计与实现

矿用分布式光纤测温系统软件设计与实现

矿用分布式光纤测温系统软件设计与实现田兵【摘要】随着煤矿井下机械化程度的提高,由电气设备故障引起的灾害越来越多,温度作为火灾预警的主要参数,对其准确、快速检测尤为重要。

采用分布式光纤测温技术,实现了对矿井温度场无盲区的测量;针对主流厂家的测温主机,设计并实现了具有统一的监控解决方案、标准的驱动接口、实时监测、预警等功能的测温系统软件。

现场应用验证,系统可以定位与预警引发火灾的热源。

%With the improvement in the level of mechanization of the coal mine,mine disasters caused by electrical equipment failure are increasing.As the main parameters of the fire alarm,it is particularly important to accurate and rapid detection the temperature.With the technology of temperature measurement used by DTS,we implement the measurement for global temperature field with no blind area.Ac⁃cording to mainstream manufacturer′s temperature host,we implement a temperature measurement system software,which has unified monitoringsolution,standard driver interface,real⁃time monitoring and fire alarm function.Through the application in the field,the sys⁃tem can accurately and early warning and positioning heat source.【期刊名称】《中州煤炭》【年(卷),期】2016(050)008【总页数】5页(P105-109)【关键词】分布式光纤测温;温度监测;火灾预警【作者】田兵【作者单位】中煤科工集团重庆研究院,重庆 400039; 瓦斯灾害应急信息技术国家重点实验室,重庆 400039【正文语种】中文【中图分类】TD76我国是一个煤炭资源较丰富的国家,也是一个对煤炭资源比较依赖的国家,在我国能源结构中,煤炭占我国一次能源生产和消费的70%左右,预计到2050年仍将占50%以上[1]。

煤矿及化工企业分布式光纤测温技术方案

煤矿及化工企业分布式光纤测温技术方案

目录1.煤炭化工集团下属企业灾害预防现状.................................... 21.1 引言.......................................................................................................................................................... 21。

2 企业面临的安全生产形势 ................................................................................................................... 21。

3 煤矿企业安全生产的问题探讨 ........................................................................................................... 31。

4 化工企业安全生产的主要问题探讨 ................................................................................................. 31.5 小结.......................................................................................................................................................... 42.以温度探测为基础的煤矿火灾防治手段.................................. 52。

准分布式光纤温度传感器在煤矿火灾预防中的应用研究

准分布式光纤温度传感器在煤矿火灾预防中的应用研究

1.引言随着我国煤矿采掘机械化和电气化程度的提高,外因火灾发生的比例也逐年增高。

低压电缆着火、矿用变压器着火、架线电车电弧引燃木支护棚着火等电气火灾事故也时有发生,而且矿井中环境复杂,电气设备众多,一旦发生火灾,后果将不堪设想,具有很大的危险性。

今年以来,全国煤矿已发生4起重大以上事故,其中3起为火灾事故。

除“3.15”事故外,湖南省湘潭市湘潭县立胜煤矿“1.5”特别重大火灾事故,造成34人死亡和下落不明;江西省新余市庙上煤矿“1.8”重大火灾事故,造成12人死亡。

这3起火灾事故,都是因电缆及设备(移动空压机)着火引燃木支护而发生的火灾事故。

目前,矿井内采用的火灾检测设备还很少,而且大部分还是采用基于电信号传感器的测温系统。

其中红外测温为非接触测量,易受环境及周围电磁场干扰,且需人工操作,无法实现在线测量,效率低下;电子温度传感器易受电磁干扰,机械的温度传感器受环境的影响也比较大,以上几种检测方法的测量效果都不是很理想。

因此开发一种大容量分布式在线实时温度监测系统,来监测煤矿高耗能大型机电设备和电缆运行温度已成为当务之急。

光纤光栅温度在线监测系统是一种全新的在线温度监测报警系统,具有防爆、防燃、抗腐蚀、抗电磁干扰,在有害环境中使用安全,实现实时快速准分布式测温并定位,具有程控报警电平等特点。

系统本身具有自检测、自标定和自校正功能,是光机电、计算机一体化技术。

采用光纤光栅温度检测技术进行煤矿各种设备的温度实时在线检测,充分利用光纤光栅传感系统的大容量、分布式特性将是一种十分可行的方案。

2.煤矿机电设备引起火灾的原因分析煤矿机电设备引起火灾的原因是多种多样的,主要火灾是电器设备引起的火灾和电缆火灾,原因是:过载、短路、接触不良、电弧火花、漏电等原因。

这些火灾起初可能致使电气设备中的绝缘材料燃烧,接着火焰传到巷道的支架、煤尘、瓦斯及矿内其它可燃材料上,这就发生矿井电气火灾。

煤矿机电设备火灾主要是由于设备负荷过大引起的。

基于分布式光纤测温技术的井下电缆温度监测系统设计_郑晓亮

基于分布式光纤测温技术的井下电缆温度监测系统设计_郑晓亮

收稿日期:2009-04-13 基金项目:安徽省淮南市科技计划项目(2008086) 作者简介:郑晓亮(1979-),男,安徽淮南人,硕士,讲师,主要从事自动化、计算机监控方面的教学和科研工作。

基于分布式光纤测温技术的井下电缆温度监测系统设计郑晓亮,胡业林(安徽理工大学电气与信息工程学院,安徽淮南 232001) 摘 要:煤矿井下电缆着火引发的重大事故严重威胁煤矿安全生产,针对煤矿井下电缆火灾事故的主要原因及特点,提出采用分布式光纤测温技术对井下电缆沿线温度进行监测预警,给出了分布式光纤测温系统的组成、原理和光缆布设方案,对保证井下电力系统的安全运行、煤矿安全生产有非常重要的意义。

关键词:煤矿火灾;井下电缆;分布式光纤传感器;温度监测 中图分类号:T D 75+2.1 文献标识码:A 文章编号:1671-0959(2009)09-0019-03T h e t e m p e r a t u r e m o n i t o r i n g s y s t e m o f u n d e r g r o u n dp o w e rc a b l e b a s ed o nd i s t r i b u te do p t i cf i b r e s e n s i ng t e ch n o l o g yZ H E N GX i a o -l i a n g ,H UY e -l i n(S c h o o l o f E l e c t r i c a n d I n f o r m a t i o nE n g i n e e r i n g ,A n h u i U n i v e r s i t y o f S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y ,A n h u i -h u a i n a n 232001,C h i n a )A b s t r a c t :T h e g r a v e a c c i d e n t t h a t U n d e r g r o u n dp o w e r c a b l e s 'f i r ei n v i t e dt h r e a t e n i n gc o a l m i n es a f e t yi np r o d u c t i o n ,a i m e d a t t h em a i nc a u s ea n dc h a r a c t e r i s t i c s o f u n d e r g r o u n dc a b l ec o n f l a g r a t i o na c c i d e n t ,a d o p t e dd i s t r i b u t e do p t i cf i b e rt e m p e r a t u r e m o n i t o r i n g t e c h n o l o g yt oe a r l y w a r n i n g a l o n gt h el i n e,t h ec o m p o s i t i o n ,p r i n c i p l ea n ds e n s i n go p t i c a l f i b e r a s s e m b l y m e t h o d o f t h e t e m p e r a t u r e m o n i t o r i n gs y s t e m b a s e do nd i s t r i b u t e do p t i cf i b r e s e n s i n gt e c h n o l o g ya r ep r e s e n t e d .T h es y s t e mh a v e v e r y i m p o r t a n t m e a n i n g t o e n s u r i n g t h a t t h e u n d e r g r o u n de l e c t r i c s y s t e m s a f e t y w o r k s a n d c o a l m i n e s a f e t y p r o d u c e s .K e y w o r d s :c o a l m i n e f i r e ;u n d e r g r o u n d p o w e r c a b l e ;d i s t r i b u t e d f i b e r s e n s o r ;t e m p e r a t u r e m o n i t o r i n g 煤矿井下生产点多面广,供电线路长,沿线开关、接线盒等人为线路接点多;生产地点使用的机电设备台数多、功率大;低压供电系统大多采用380V 或660V 的电压,供电线路电流较大;很多电气线路使用年限长久、绝缘老化、铜铝导线联结接触不良,缺乏正常维护或及时更新,常发生漏电打火,导致线路过热。

光纤感温火灾探测系统方案

光纤感温火灾探测系统方案

光纤感温火灾探测系统方案(电厂)(总17页)--本页仅作为文档封面,使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--电厂火灾监测系统技术建议书线型光纤感温火灾探测系统深圳市迅捷光通科技有限公司2011年7月目录一、引言........................................... 错误!未定义书签。

二、光纤测温工作原理............................... 错误!未定义书签。

三、线型光纤感温火灾探测系统方案................... 错误!未定义书签。

1.系统概述......................................... 错误!未定义书签。

2.系统组成......................................... 错误!未定义书签。

感温光缆........................................... 错误!未定义书签。

测温主机........................................... 错误!未定义书签。

上位机监控软件..................................... 错误!未定义书签。

火灾报警和报警控制器............................... 错误!未定义书签。

远程通信模块....................................... 错误!未定义书签。

3.系统特点......................................... 错误!未定义书签。

四、系统方案设计................................... 错误!未定义书签。

五、施工方案....................................... 错误!未定义书签。

分布式光纤测温在煤矿带式输送机火灾监测的应用

分布式光纤测温在煤矿带式输送机火灾监测的应用

分布式光纤测温在煤矿带式输送机火灾监测的应用摘要:煤炭是我们最重要的能源,在促进经济可持续发展方面发挥着重要作用。

在采矿阶段,最常见的传输方式是皮带传输,该方法的运输量较大,同时能够维持一定的时间。

但是在具体应用阶段,因为受到其他因素的影响导致一系列问题出现,对传输工作的质量和效率造成影响。

采用分布式光纤温度测量系统,可以提高煤的输送水平,准确测量皮带各点的温度,及时发现故障,解决问题。

关键词:煤矿;皮带传输机;分布式;光纤测温系统煤炭资源作为国家的主要能源,在国家的社会经济发展中发挥着非常重要的作用。

安全煤炭生产与煤炭、能源供应及其对社会经济发展的影响直接相关。

因此,对煤矿设备系统的研究,以确保安全运行和高效利用,是非常积极和重要的。

一、分布式光纤测温系统的结构功能与工作原理分析1.分布式光纤温度测量系统的基本结构和功能,结合分布式光纤温度测量系统的设计和应用,系统结构主要包括光纤通信和光纤检测、信号控制和信号调制的功能结构。

根据系统中各功能结构的具体工作和工作条件,还可分为光信号传输、DSP数据处理、光波复用、温度控制等各种结构部件。

分布式光纤温度测量系统的主要硬件包括温度计,光纤传感器,状态机,监控和报警系统。

其中,分布式光纤温度计系统中的中央温度计算器是整个系统的主体,操作系统不仅可以传输光信号,还可以分析和维护光电转换和信号消耗的频谱。

但它也具有适当的信号放大和信号控制功能,这些功能对整个系统的正常运行有重要影响,分布式光纤测温系统中测温主机进行温度测量的范围约为7km左右,温度测量可达0.1C分辨率,根据温度测量结果,使用36个报警信号来检查相关设备的状况,提供光学线路运行信息,为人员提供支持。

此外,CAS机主要应用于分布式光纤温度测量系统,支持本地软件的安装,通过信息采集和数据分析与系统中的温度测量节点建立连接,并支持与节点的通信。

这确保了系统的正常运行,光纤温度传感器通常放置在煤矿带式输送机托辊的光纤温度传感器系统中,以便实时监控和分析温度变化信号,这一点很重要,因为光纤温度传感器采集和分析温度信号非常重要,分布式光学温度传感器系统不仅能快速采集和分析温度信号,而且能有效地提高整个系统的测量范围。

分布式光纤测温技术在煤矿防治自燃发火中的应用齐更亮

分布式光纤测温技术在煤矿防治自燃发火中的应用齐更亮

采用大孔径钻头钻进至完整岩石,下好孔内套管,用短发兰套管与四通连接在一起,四通与主机连接在一起并固定牢靠,形成一密封容器,钻进中瓦斯喷孔时,喷出的瓦斯与煤粉集中在容器内,保证了现场人员的安全。

钻进中瓦斯大量涌出,采用四通上方的抽放管对孔内瓦斯进行抽放,降低了巷道瓦斯浓度,瓦斯报警现象得到了杜绝,提高了钻进效率,保证了现场人员的安全。

风式钻进会产生大量的岩煤粉,为保证人员不受伤害,把岩煤粉吸附掉,防喷四通内各节点,设置安装了12组喷头进行吸附降尘,然后经过下部排放管连接到二次降尘器,施工中的岩煤粉得到了有效的控制,达到了规程要求。

3结束语采用该技术工艺符合现场实际,安全可靠,提高了钻进效率,节省了打钻时间,给掘进争取了时间,提高了掘进速度,实现了施工人员与机械设备的有效保护,避免了人身伤害事故。

分布式光纤测温技术在煤矿防治自燃发火中的应用齐更亮,张德军(山能淄矿集团亭南煤业,陕西长武713600)摘要该文介绍了煤的自燃机理和分布式光纤测温技术的原理及特点,以及在亭南煤矿中的实际应用和效果。

关键词煤自燃防治光纤测温应用中图分类号TD75+2.2文献标识码B doi:10.3969/j.issn.1005-2801.2012.06.97为了加强煤矿防灭火安全技术,我国从50年代就在煤矿推广了黄泥灌浆防火技术,60年代至70年代又研究出了阻化剂防火、均压通风、高倍数泡沫灭火等技术,80年代至90年代则研究了矿井自燃发火预测系统、惰气防灭火、快速高效堵漏风等防灭火技术,并逐步形成了适应高产高效采煤法的综合防灭火技术。

而光纤传感技术的发展为矿井大范围内火灾的监测寻求到了新的技术途径。

1分布式光纤测温的工作原理分布式光纤温度传感技术,就是利用光纤测量沿光纤走向连续空间的温度场分布情况。

分布式光纤温度测量系统为强电场、高压大电流、易燃易爆等恶劣环境的温度测量与控制提供了可行的新手段。

依据信号的性质,分布式光纤传感技术可分为4类:(1)利用后向瑞利散射的传感技术;(2)利用拉曼效应的传感技术;(3)利用布里渊效应的传感技术;(4)利用前向传输模耦合的传感技术。

分布式光纤传感测温技术在煤矿的应用研究

分布式光纤传感测温技术在煤矿的应用研究

1872021年第1期宋兆国等:分布式光纤传感测温技术在煤矿的应用研究分布式光纤传感测温技术在煤矿的应用研究宋兆国1 徐召栋2 王清彦1(1.山东东山王楼煤矿有限公司,山东 济宁 272065; 2.山东鼎安检测技术有限公司,山东 济南 250000)摘 要 基于煤矿传统测温技术的不足,阐述了分布式光纤测温系统监测采煤工作面温度的工作原理:光的散射以及光谱分析,分析了测温系统的合理安装位置,并在王楼煤矿27304采煤工作面进行现场试验。

试验结果表明:分布式光纤传感测温技术可实时监测采煤工作面温度,且实现综合监测预警,为遏制煤矿采煤工作面发火提出了一种新的方法。

关键词 光纤传感技术;煤矿采煤工作面;监测预警中图分类号 TD611 文献标识码 A doi:10.3969/j.issn.1005-2801.2021.01.067Application of Distributed Optical Fiber Sensor Temperature MeasurementTechnology in Coal MineSong Zhaoguo 1 Xu Zhaodong 2 Wang Qingyan 1(1.Shandong Dongshan Wanglou Coal Mine Co., Ltd., Shandong Jining 272065; 2.Shandong Dingan Testing Technology Co., Ltd., Shandong Ji'nan 250000)Abstract : Based on the shortcomings of traditional temperature measurement technology in coal mines, the working principle of distributed optical fiber temperature measurement system to monitor the temperature of mined-out area is expounded in this paper: light scattering and spectral analysis; the reasonable installation position of the temperature measurement system is analyzed, and it is in Wanglou Coal Mine 27304 Conduct field test on fully mechanized mining face. The test results show that the optical fiber distributed temperature sensing technology can monitor the temperature of the fully mechanized mining face in real time, and realize comprehensive monitoring and early warning, and propose a new method for containing coal mine fully mechanized face fire.Key words: optical fiber sensing technology; coal mining face; monitoring and early warning收稿日期2020-08-12作者简介 宋兆国(1983—),男,山东临沂人,高级工程师,目前任职于临沂矿业集团有限责任公司王楼煤矿,担任通防副总,主要从事矿井通防管理工作。

分布式光纤测温系统在任家庄选煤厂预防电力电缆火灾中的应用

分布式光纤测温系统在任家庄选煤厂预防电力电缆火灾中的应用

科技与创新┃Science and Technology & Innovation ·124·文章编号:2095-6835(2015)09-0124-02分布式光纤测温系统在任家庄选煤厂预防电力电缆火灾中的应用徐家勇(北京华宇工程有限公司,河南平顶山 467002)摘 要:针对目前选煤厂安全中突出的火灾探测问题,提出了一种比较成熟的分布式光纤测温系统。

该系统采用光时域反射技术和拉曼散射测温技术,由测温光缆、分布式光纤温度分析仪和监测计算机构成,具有极高的灵敏度和定位精度。

它的应用对实现选煤厂的安全生产起了很大的作用,对预防事故的发生具有重要的工程实用价值。

关键词:选煤厂;电力电缆火灾;DTS系统;火灾监测中图分类号:TM247 文献标识码:A DOI:10.15913/ki.kjycx.2015.09.124近年来煤矿事故频繁发生,引起了社会的广泛关注。

事故原因很多,火灾事故就是其中之一,一旦发生,后果非常严重。

而分布式光纤测温系统可以实时监测电缆的运行温度,在温度异常时发出警报,以便及时采取措施,避免事故的发生。

1 火灾成因及选煤厂传统的预防措施1.1 火灾原因电缆燃烧主要原因有以下几个:①电缆本身存在质量问题,过载能力不够。

因材质和工艺的不同,各种电缆之间有一定的寿命差别,特别是在条件恶劣的电缆沟内,电缆老化速度会加快。

②电气故障。

由于短路电流冲击,导致电缆绝缘性能急剧下降,容易发生火灾。

③施工因素。

施工时,未按规定分层敷设、绝缘距离不够、敷设密度超标,容易引起电缆发热。

此外,电缆头压接不紧、三相压接头几何位置不对称、压接管压接后有金属毛刺、接地电阻值超标等都会导致电缆接头发热。

④外力因素。

电缆沟浸水事故或者由于老鼠啃咬等都会造成电缆损伤,埋下电缆火灾隐患。

综上所述,火灾事故大部分是由于温度过高引起的,如果在火灾发生之前能及时、准确地监测电缆、环境温度变化并发出预警,使用户有充分的时间采取相应的措施,就能够避免事故发生。

光纤分布式测温技术在皮带运输机火灾监测预警系统中的研究与应用

光纤分布式测温技术在皮带运输机火灾监测预警系统中的研究与应用

光纤分布式测温技术在皮带运输机火灾监测预警系统中的研究与应用摘要:本文介绍了光纤分布式测温技术在皮带运输机火灾监测预警系统中的研究背景、光纤测温技术工作原理分析;皮带机高温监测整体方案、光纤测温技术方法步骤、达到的经济指标以及功能特点。

关键词:光纤分布式测温技术;皮带机;工作原理;整体方案;经济指标、功能特点。

1前言在煤矿企业发展过程中,由于皮带机长时间负载运行,容易发生各类故障,如托辊损坏、皮带断裂、皮带撕裂、跑偏、打滑、堆煤、火灾等,长此以往,就会导致滚筒及托辊之间打滑摩擦,会产生一定的热量,不仅严重影响了相关工作的开展,甚至还会发生安全事故,造成严重的经济损失。

因此对皮带机的运行状态及故障监测预警具有重要意义。

目前皮带运输机的巡视检查主要采用人工巡检及红外测温的方式进行温度监测。

针对皮带机可能发生的故障,大多数企业都建立了巡检制度,但是目前的巡检工作大多由人工完成,整个巡检的过程主要靠人工采集、人工分析、人工书面传递信息的模式在运作,巡检人员依靠“看、听、闻、测”的传统方式对皮带机进行巡检。

人工巡检方式判断各主动轮与各从动轮的运行情况,检查分时分段,巡视一次时间很长,劳动强度大效率低,难以及时发现皮带运输机的异常情况;较长时间工作在环境恶劣的巷道内,增加了巡检人员的劳动风险;巡检人员受体力和巡检距离限制,完成一轮巡检的时间较长,巡检速度较慢,巡检的实时性难以得到保证;同时,巡检人员是否按照要求巡检、巡检项目是否完整、巡检发现的问题是否及时记录,这些都将对最终的巡检结果造成影响。

2光纤测温技术工作原理分析分布式光纤温度检测系统在实际的工作过程中能够同时对单根光缆进行利用,能够实现对温度的监测以及信息传输;另外,还能综合利用光纤中拉曼散射效应和光时域反射测量技术获取皮带传输工作中空问温度的分布状况,保证皮带运输系统的安全。

在工作过程中,拉曼散射效应能目够及时地对温度进行测量,光时域反射测量技术主要是对异常温度的地点进行定位。

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基于分布式光纤测温技术的煤矿火灾监测系统设计
【摘要】随着我国煤矿采掘机械化和电气化程度的提高,煤矿火灾隐患也逐步增多。

煤矿井下环境复杂,电气设备众多,一旦发生火灾,后果将不堪设想。

文章分析了矿井火灾产生的原因及传统解决方案,提出了基于分布式光纤测温技术的煤矿火灾监测系统方案。

结果表明,该系统与传统监测方法相比,具有监测精度高,范围广,系统维护工作量低等特点。

【关键词】光纤测温;煤矿;监测系统
1.引言
煤矿井下发生火灾是影响煤矿安全生产的重要因素之一。

一旦发生火灾事故将很可能引发更大范围的灾难性安全事故,危害极大。

据统计,全国煤矿矿井火灾事故以死亡人数统计计算,火灾只占1.52%,排在各类灾害的最后;但在一次死亡3人以上的各类事故中,以死亡人数计算,火灾事故却占到3.72%,仅次于瓦斯事故、顶板事故和水害事故,位居第四。

2002-2012年期间,因煤矿机电运输设备不完好、失爆或使用非阻燃、非防爆矿用设备等原因,导致瓦斯爆炸、火灾等特别重大事故18起、死亡1117人,分别占同期特别重大事故总起数的29.5%和死亡人数的32.2%。

2.矿井火灾原因分析
根据煤矿火灾发生引燃源的不同,可分为内因火灾和外因火灾。

内因火灾一般是由煤炭自燃而引起的火灾,易发生在断层、煤柱、停采线、采空区等丢煤区,封闭不严的旧采区内。

外因火灾是指由外部火源,如电气设备产生的电弧火花、电缆着火、瓦斯爆炸、放炮等而引起的火灾。

煤矿井下敷设有大量的动力电缆,连接高压开关柜。

这些电缆分布在巷道沿线,分别连接着各个电气设备,并连接到控制室,由于电缆集中敷设,一旦起火影响范围广,修复时间长,造成的损失大。

煤矿井下一旦发生火灾事故将很可能引发更大范围的灾难性安全事故,危害极大。

3.矿井火灾监测技术发展
由于内因引发的煤矿火灾一般采用束管监测方法。

具体方案是通过采集分析采空区内相关气体的浓度来判断采区内的状况。

由于气体分析仪器一般设在地面,需在采空区与地面之间敷设长距离气体采样束管或人工采集气样。

长距离束管管路容易破损漏点或由于积水、积尘导致而堵塞。

管路破损漏点后影响分析结果,管路堵塞后难以故障处理,维护工作量大。

就地采集气样工人不仅劳动强度大,而且时间滞后性大,不能及时反映采空区当前的状况。

并且地面气体分析仪自动化程度低,对人员要求素质高。

使用气相色谱仪进行气体分析时,对色谱图基线选取、检验方式是否正确等因素都直接影响到检测结果是否精确。

针对外因引发的煤矿火灾一般监测各机电设备或环境温度的温度变化来衡量各设备是否运转正常或区域环境温度是否正常。

传统的温度检测方法主要有电子传感、红外传感、热成像仪和光纤传感技术等。

电子传感技术无法应用于高压开关柜电气接点的监测,且在电缆沟内易受干扰,误报率极高。

红外传感技术应用于高压开关柜,具有不易安装、受柜内电磁干扰误差较大的弊端;电缆沟内、煤仓内易受分成干扰,可靠性差。

热成像仪具有产品造价高,依赖人工巡检,周期长,多个位置无法检测等缺点。

而且上述方法均只能测一个点或很小范围的局部温度,如果对整个危险区域进行大范围连续监测,则系统造价成本很高。

采用烟雾传感器监测环境中烟雾浓度是监测煤矿火灾的另一种监测方法。

但该方法也存在较大的滞后性。

当巷道内充满烟雾时,矿井火灾已经发展到了较为难以治理的程度,同时已经产生大量有毒有害气体随风流向井下各地点扩散,具有一定的危险性。

火灾事故大部分是由于温度过高引起的,如果在火灾发生之前能及时、准确地监测电缆、机电设备、环境温度变化并发出预警,使用户有充分的时间采取相应的措施,这对避免事故发生尤为重要。

矿井分布式光纤测温系统解决了前述方案的缺点,能够实时、连续、大范围的环境温度监测。

4.基于分布式光纤测温技术的煤矿火灾监测方案
系统由矿用感温光缆、矿用测温主机、报警装置、网络接入设备、地面监控主机组成。

感温光缆沿煤矿井下巷道、带式输送机、大型机电设备或采煤工作面布置,采集机电设备或环境温度。

测温主机对感温光缆采集的温度数据进行处理,显示。

测温主机根据现场要求设定测量时间、报警阀值等;针对环境变化设置多个不同报警控制区域,每个单独的报警区域可设置不同的报警值。

当温度达到报警值通过继电器信号输出至报警装置实现就地声光报警。

测温主机与地面集控主机通过以太网连接,地面监控主机实时监测各测温主机温度信号,分析热量传播路径。

5.光纤测温主机开发
分布式光纤测温技术原理。

如图2所示,光纤测温技术以光时域反射原理为基础。

由激光器给光纤中注入一定能量和宽度的窄脉冲光脉冲,激光脉冲在光纤中向前传输的同时不断产生后向喇曼散射光波,这些后向喇曼散射光波的强度受所在光纤散射点的温度影响而有所改变。

信号处理装置根据光纤中光波的传输速度和后向光回波的时间对温度信息定位。

窄脉冲光源是保证整个系统空间分辨率的前提条件,按理论计算10ns的脉冲宽度对应于1米的空间分辨率,要想空间分辨率做的小光源的脉冲宽度就要保证足够小。

整个光源分为激光器、窄脉冲驱动源、温度控制电路等几部分组成,其核心部分为高精度的半导体激光器,然而半导体激光器是很脆弱的部件。

在电路装配时受静电干扰影响,工作过程中受电压、电流的浪涌影响而极易被损坏,当电源被随意关闭或开启、或出现较快速电压波动时都会导致激光器永久性的损
坏。

使用脉冲激光光源及背光散射信号的窄带检测技术,具有更高的信噪比。

分布式光纤测温主机长期使用后会导致光源信号变弱,这将导致后向喇曼散射光强度变弱,从而导致最终计算出来的温度会有所变差;通常将测温主机发回厂家重新进行校准。

为了避免重新进行校准,产品设计了一种自动校准方法。

通过自动校准可根据光源发射出来光的强度自动对后端放大电路增益进行调整,确保放大电路输出的信号强度一致。

6.结语
随着我国煤矿采掘机械化和电气化程度的提高,煤矿火灾隐患也逐步增多。

煤矿井下环境复杂,电气设备众多,一旦发生火灾,后果将不堪设想。

矿井分布式光纤测温系统能够连续测量光纤沿线周围的环境温度,其测量范围广,温度空间准。

系统能进行不间断的自动测量,维护工作量小。

其采用感温光缆作为传感器,不需供电,安全性高,特别适合煤矿井下等恶劣环境。

通过对煤矿巷道、电缆及煤层温度监测,可以有效防止矿井火灾事故的发生。

参考文献
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[2]李强,王艳松,刘学民.光纤温度传感器在电力系统中的应用现状综述[J].电力系统保护与控制,2010(1):135-140.
[3]刘媛,张勇,雷涛,苏美开,刘统玉.分布式光纤测温技术在电缆温度监测中的应用[J].山东科学,2008(6):50-54.
[4]国家煤矿安全监察局.煤矿安全规程[M].北京:煤炭工业出版社,2004.
;天地(常州)自动化股份有限公司科研项目(编号:2012SY014)。

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