02：KJ1067矿用分布式光纤测温系统
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山东道宽智能科技有限公司
分布式光纤测温技术及应用
山东道宽智能科技有限公司 韩会峰15668382999 2020.02
目录
一
开发背景
二
系统概述
三
应用范围
四
系统硬件
五
系统软件
六
工程案例
一、系统开发背景
煤矿作为我国工业生产的主要能源,有着其他能源无法比拟的地位。煤矿的 安全生产一直放在煤矿生产的首位，随着矿井的不断开采和延伸，采空区已经 成为煤矿井下重要危险源之一，特别是采空区一旦发火，因为是密闭无人区， 无法检测定位发火点，给施救带来困难，甚至引发瓦斯、煤尘爆炸。因此，做 好采空区内安全监测对于减少生命财产损失具有重要意义。
• 功能
➢人性化的设计，装置采用7寸触摸屏,便于就地显示、 操作、报警，在不配接上位机的情况下可独立运行；
➢支持预警、差温、定温、趋势报警等多种火灾报警 方式；
➢可任意设定报警分区和报警方式；
➢具有自诊断、自修复功能，自动识别光缆断裂位置、
时间，光缆断裂后不影响装置数据解调。
Baidu Nhomakorabea
分布式温度监测技术指标
• 优势
(三)、异常区域温度随时间变化：9-10号到13号温度开始突变迅速上升。
9-11号采空区温度达到报警上限，矿方技术员请示通防总工，依据系统提供定 位位置，对工作面采空区进行了密闭墙穿孔向密闭墙后喷泥砂浆，进行降温 处理；
六、工程案例--典型案例分析
(三)、异常区域温度随时间变化：9-14号到18号通过注浆注水，温度开始下降。
山东道宽智能科技有限公司
燃烧期：在300℃～500℃煤炭自然，伴随烟 雾与明火，一氧化碳和二氧化碳含量剧增。
二、系统概述--设计目标
以服务煤矿采空区安全治理为目标，建立一套采空区安全综合监测信息系统； 实时监测采空区温度、气体等数据信息，实时报送监测信息和数据到服务平台； 分析采空区存在安全问题、实现对采空区安全的实时监督、动态管理、科学决策，对于早
期发现矿井采空区浮煤自燃隐患，判断自燃危险程度，确定危险区域提供可靠依据！
二、系统概述--技术原理
测温主机
耦合器
光纤
脉冲激光器
喇曼散射
信号处理
温 测
滤光器 光电转换
激光脉冲
P 散射光
从光纤内任何一点的反斯托克斯光信号和 斯托克斯光信号强度的比例中，可以得到 该点的温度。
三、系统架构及应用范围
三、应用范围
V
四、系统硬件设施 --感温光缆
矿用感温光缆
➢矿用感温光缆的结构设计指标是整套监测系统 运行的关键部分。光缆的设计结构既要保证具 有较好的温度响应速度又要有较强的抗拉、抗 压能力和耐高温阻燃能力。
➢在煤矿采空使用的光纤，必须满足具有相应机 械性能的光缆，才能保证光纤在铺设、安装、 使用、维护的过程中确保自身的安全，以确保 监测系统稳定运行。
析分益效济经：
光纤监测系统在采空区防灭火中的应用，可大大提高矿井防灭火技术 装备水平，有效提高设备的使用效率，节省人力、物力，大大减少生产 成本，由于实现无人值守，可减少用工10人左右，年节约人工费约150 万元。
发火事故可造成巨大的经济损失，据统计，事故处理平均每天花费10 万元，以一般工作面自然发火事故处理周期为六个月计算，一次火灾事 故处理需花费1000万元以上。
六、工程案例--典型案例分析
(二)现场工程实施示意图
六、工程案例--典型案例分析
(三)高温时间：2016-9-1 0温度实时数据截图；蓝色区域为采空区，黄色区 域为巷道
六、工程案例--典型案例分析
(三)、高温时间：2016-9-1 0温度上升到2016-9-13达到最高点
六、工程案例--典型案例分析
通过从9-11开始到9月14通过注水、注浆处理，温度开始迅速下降，到9月17号 温度降低报警下限，注水注浆工作任然进行。
六、工程案例--典型案例分析
(四)、高温度点随时间变化： 工作面采空区分区1053m位置点，在9月10至13日的升温变化曲线
系统效益
析分益效会社：
采用光纤温度，气体检测技术对采空区内部温度进行实时在线检测， 实时掌握采空区内部的温度分布及变化情况，提高了对隐患地点自燃监 测的针对性，随时掌握隐患地点的变化趋势，大大减少了工作面自燃隐 患排查的盲目性，降低了人工作业劳动强度，提高劳动效率。
一、系统开发背景
根据现有的研究成果，煤炭的氧化和 自燃是基一链反应。煤自然过程大体分 为3个阶段：
准备期：低温氧化阶段，煤炭释放热量少，温 度低
自热期：加速氧化阶段，煤炭70℃～90℃时 氧化速度快，煤体温度加速上升；
这个阶段是早期预报和采取预防性措施的良好 机会， 通过分布式测温技术实时监测采空区内 遗煤温度变化，当温度出现异常加于人工控制， 对防止煤炭自燃发火几率大大减少。
井上 井下
回风巷 工 作 面
进风巷
工作面
煤层
工业环网
交换机
分布式测温光 缆
矿用分布式测 温装置
三、应用范围
三、应用范围
三、应用范围
光纤光栅解调仪 12芯电力用传输光缆
高压开 关柜
光纤分路器
高压开 关柜
光 缆 终 端 盒
四、系统硬件介绍
四、系统硬件设施 – 分布式测温主机
KJ1067矿用光纤分布式测温系统主机
• 报表：
六、工程案例—采空区感温光缆敷设工艺
• 经典感温光缆的施工方案：
1、两巷道敷设法
2、两板（顶板、底板）敷设法
3、蛇形敷设法
4、轴向多通道敷设法
六、工程案例—部分案例
• 采空区分布式测温系统的部分应用业绩： ➢ 兖矿集团（兴隆庄煤矿、东滩煤矿、鲍店煤矿、济宁二号井） ➢ 甘肃窑街煤电集团（海石湾矿、长山子矿） ➢ 安徽国投集团（新集一、二煤矿、口孜东煤矿… ） ➢ 山能集团（新巨龙矿、万祥矿业、田陈煤矿、新安矿… ） ➢ 同煤集团 （麻家梁、塔山… ） ➢ 阳泉煤业集团（二矿、新景… ） ➢ 贵州(青龙煤矿、轿子山、兴隆矿… ) ➢ 龙煤集团（东保卫矿、东荣一矿、东荣二矿、新安矿… ）
四、系统硬件设施 --感温光缆
矿用感温光缆—技术指标
五、系统软件介绍—客户端
五、系统软件 --实时数据
• 实时曲线： ➢。
五、系统软件 -- web发布界面
• 实时数据图形化显示：
五、系统软件 -- web发布界面
• 历史查询：
五、系统软件 -- WEB发布软件界面
• 预警显示：
五、系统软件 -- WEB发布软件界面
测温距离
6
km
测温范围
-20～150
℃
➢测温装置配接的光缆既是温度传感器又是信号传输 通道，不再需要其它的测量或传输装置，系统配置
温度分辨率
0.1
℃
简单；
测温精度
±1
℃
设置地点
测温响应时间
< 60
s
空间定位精度
±1
m
➢ 工作面变电站、机电硐室等。
信道数
4/6/8
--
供电电压
127/660/1140
六、工程案例--典型案例分析
通过分布式测温系统监测到采空区温度异常及异常区域的现场治理 (一)工程概况 ：
示范项目综采工作面现在的采深在- 1100 m，采煤工艺综采， 一次采全高，回采率95%，采面温度在29℃左右，对于综采 工作面自燃发火最为突出的就是采空区及回风巷、联络巷、开 切眼位置，因此在布置测温光缆选择路线为开切眼—工作面两 巷---变电所。该工作面敷设光缆3500米感温光缆。采空区测 温系统于2014年3月份安装实施完成，该工作面于2016年2月 份完成开采密闭；系统从安装到回采完毕，监测数据正常；
分布式光纤测温技术及应用
山东道宽智能科技有限公司 韩会峰15668382999 2020.02
目录
一
开发背景
二
系统概述
三
应用范围
四
系统硬件
五
系统软件
六
工程案例
一、系统开发背景
煤矿作为我国工业生产的主要能源,有着其他能源无法比拟的地位。煤矿的 安全生产一直放在煤矿生产的首位，随着矿井的不断开采和延伸，采空区已经 成为煤矿井下重要危险源之一，特别是采空区一旦发火，因为是密闭无人区， 无法检测定位发火点，给施救带来困难，甚至引发瓦斯、煤尘爆炸。因此，做 好采空区内安全监测对于减少生命财产损失具有重要意义。
• 功能
➢人性化的设计，装置采用7寸触摸屏,便于就地显示、 操作、报警，在不配接上位机的情况下可独立运行；
➢支持预警、差温、定温、趋势报警等多种火灾报警 方式；
➢可任意设定报警分区和报警方式；
➢具有自诊断、自修复功能，自动识别光缆断裂位置、
时间，光缆断裂后不影响装置数据解调。
Baidu Nhomakorabea
分布式温度监测技术指标
• 优势
(三)、异常区域温度随时间变化：9-10号到13号温度开始突变迅速上升。
9-11号采空区温度达到报警上限，矿方技术员请示通防总工，依据系统提供定 位位置，对工作面采空区进行了密闭墙穿孔向密闭墙后喷泥砂浆，进行降温 处理；
六、工程案例--典型案例分析
(三)、异常区域温度随时间变化：9-14号到18号通过注浆注水，温度开始下降。
山东道宽智能科技有限公司
燃烧期：在300℃～500℃煤炭自然，伴随烟 雾与明火，一氧化碳和二氧化碳含量剧增。
二、系统概述--设计目标
以服务煤矿采空区安全治理为目标，建立一套采空区安全综合监测信息系统； 实时监测采空区温度、气体等数据信息，实时报送监测信息和数据到服务平台； 分析采空区存在安全问题、实现对采空区安全的实时监督、动态管理、科学决策，对于早
期发现矿井采空区浮煤自燃隐患，判断自燃危险程度，确定危险区域提供可靠依据！
二、系统概述--技术原理
测温主机
耦合器
光纤
脉冲激光器
喇曼散射
信号处理
温 测
滤光器 光电转换
激光脉冲
P 散射光
从光纤内任何一点的反斯托克斯光信号和 斯托克斯光信号强度的比例中，可以得到 该点的温度。
三、系统架构及应用范围
三、应用范围
V
四、系统硬件设施 --感温光缆
矿用感温光缆
➢矿用感温光缆的结构设计指标是整套监测系统 运行的关键部分。光缆的设计结构既要保证具 有较好的温度响应速度又要有较强的抗拉、抗 压能力和耐高温阻燃能力。
➢在煤矿采空使用的光纤，必须满足具有相应机 械性能的光缆，才能保证光纤在铺设、安装、 使用、维护的过程中确保自身的安全，以确保 监测系统稳定运行。
析分益效济经：
光纤监测系统在采空区防灭火中的应用，可大大提高矿井防灭火技术 装备水平，有效提高设备的使用效率，节省人力、物力，大大减少生产 成本，由于实现无人值守，可减少用工10人左右，年节约人工费约150 万元。
发火事故可造成巨大的经济损失，据统计，事故处理平均每天花费10 万元，以一般工作面自然发火事故处理周期为六个月计算，一次火灾事 故处理需花费1000万元以上。
六、工程案例--典型案例分析
(二)现场工程实施示意图
六、工程案例--典型案例分析
(三)高温时间：2016-9-1 0温度实时数据截图；蓝色区域为采空区，黄色区 域为巷道
六、工程案例--典型案例分析
(三)、高温时间：2016-9-1 0温度上升到2016-9-13达到最高点
六、工程案例--典型案例分析
通过从9-11开始到9月14通过注水、注浆处理，温度开始迅速下降，到9月17号 温度降低报警下限，注水注浆工作任然进行。
六、工程案例--典型案例分析
(四)、高温度点随时间变化： 工作面采空区分区1053m位置点，在9月10至13日的升温变化曲线
系统效益
析分益效会社：
采用光纤温度，气体检测技术对采空区内部温度进行实时在线检测， 实时掌握采空区内部的温度分布及变化情况，提高了对隐患地点自燃监 测的针对性，随时掌握隐患地点的变化趋势，大大减少了工作面自燃隐 患排查的盲目性，降低了人工作业劳动强度，提高劳动效率。
一、系统开发背景
根据现有的研究成果，煤炭的氧化和 自燃是基一链反应。煤自然过程大体分 为3个阶段：
准备期：低温氧化阶段，煤炭释放热量少，温 度低
自热期：加速氧化阶段，煤炭70℃～90℃时 氧化速度快，煤体温度加速上升；
这个阶段是早期预报和采取预防性措施的良好 机会， 通过分布式测温技术实时监测采空区内 遗煤温度变化，当温度出现异常加于人工控制， 对防止煤炭自燃发火几率大大减少。
井上 井下
回风巷 工 作 面
进风巷
工作面
煤层
工业环网
交换机
分布式测温光 缆
矿用分布式测 温装置
三、应用范围
三、应用范围
三、应用范围
光纤光栅解调仪 12芯电力用传输光缆
高压开 关柜
光纤分路器
高压开 关柜
光 缆 终 端 盒
四、系统硬件介绍
四、系统硬件设施 – 分布式测温主机
KJ1067矿用光纤分布式测温系统主机
• 报表：
六、工程案例—采空区感温光缆敷设工艺
• 经典感温光缆的施工方案：
1、两巷道敷设法
2、两板（顶板、底板）敷设法
3、蛇形敷设法
4、轴向多通道敷设法
六、工程案例—部分案例
• 采空区分布式测温系统的部分应用业绩： ➢ 兖矿集团（兴隆庄煤矿、东滩煤矿、鲍店煤矿、济宁二号井） ➢ 甘肃窑街煤电集团（海石湾矿、长山子矿） ➢ 安徽国投集团（新集一、二煤矿、口孜东煤矿… ） ➢ 山能集团（新巨龙矿、万祥矿业、田陈煤矿、新安矿… ） ➢ 同煤集团 （麻家梁、塔山… ） ➢ 阳泉煤业集团（二矿、新景… ） ➢ 贵州(青龙煤矿、轿子山、兴隆矿… ) ➢ 龙煤集团（东保卫矿、东荣一矿、东荣二矿、新安矿… ）
四、系统硬件设施 --感温光缆
矿用感温光缆—技术指标
五、系统软件介绍—客户端
五、系统软件 --实时数据
• 实时曲线： ➢。
五、系统软件 -- web发布界面
• 实时数据图形化显示：
五、系统软件 -- web发布界面
• 历史查询：
五、系统软件 -- WEB发布软件界面
• 预警显示：
五、系统软件 -- WEB发布软件界面
测温距离
6
km
测温范围
-20～150
℃
➢测温装置配接的光缆既是温度传感器又是信号传输 通道，不再需要其它的测量或传输装置，系统配置
温度分辨率
0.1
℃
简单；
测温精度
±1
℃
设置地点
测温响应时间
< 60
s
空间定位精度
±1
m
➢ 工作面变电站、机电硐室等。
信道数
4/6/8
--
供电电压
127/660/1140
六、工程案例--典型案例分析
通过分布式测温系统监测到采空区温度异常及异常区域的现场治理 (一)工程概况 ：
示范项目综采工作面现在的采深在- 1100 m，采煤工艺综采， 一次采全高，回采率95%，采面温度在29℃左右，对于综采 工作面自燃发火最为突出的就是采空区及回风巷、联络巷、开 切眼位置，因此在布置测温光缆选择路线为开切眼—工作面两 巷---变电所。该工作面敷设光缆3500米感温光缆。采空区测 温系统于2014年3月份安装实施完成，该工作面于2016年2月 份完成开采密闭；系统从安装到回采完毕，监测数据正常；