專利名稱：煤礦數(shù)字化防突抽采在線監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及煤礦監(jiān)控技術，特別涉及一種煤礦數(shù)字化防突抽采在線監(jiān)測系統(tǒng)。
背景技術：
為保證煤礦的安全生產，通常采用煤礦數(shù)字化防突抽采在線監(jiān)測系統(tǒng)進行相關安全參數(shù)的監(jiān)測。例如，如圖1所示，圖1為現(xiàn)有技術煤礦數(shù)字化防突抽采在線監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)控終端顯示頁面示意圖?？梢酝ㄟ^該在線監(jiān)測系統(tǒng)進行煤層瓦斯壓力測量、抽采鉆場的單孔流量考查以及抽采系統(tǒng)的放水控制。其中，測量抽采鉆場的單孔流量一般采用“減法”方式。具體的，通常采用V錐流量計進行單孔流量測定，但是由于V錐流量計的最小管徑尚不適應鉆場單孔DN50 (DN為公稱通徑)管徑；因此，只能通過V錐流量計測定總管路的流量， 采用電磁閥控制單孔的閉合，然后進行做“減法”求得總管路在關閉單孔前后的流量差即得到單孔流量。但是，上述的煤礦數(shù)字化防突抽采在線監(jiān)測系統(tǒng)存在如下技術問題采用“減法” 方式測量鉆場單孔流量存在諸多缺陷。例如，一方面，管路中的V錐流量計的測量數(shù)據(jù)的變化可能是由多種因素引起的；根據(jù)流體力學的性質，流體(特別是氣體)的流量可以受氣體的溫度、壓力而不斷變化，即使不做“減法”，V錐流量計的測量數(shù)據(jù)也會有差值出現(xiàn)；所以關閉單孔時所測得的流量差值不一定是單孔的實際流量，即減法方式可能造成測量不準確。另一方面，由于現(xiàn)有的在線監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)控終端軟件不具備“減法”功能，因此，如果做 “減法”運算，則需要對軟件進行更改，在軟件中增加減法功能，由此提高了系統(tǒng)運行的復雜性。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種煤礦數(shù)字化防突抽采在線監(jiān)測系統(tǒng)，以提高單孔測量的準確度，且簡化終端應用。本發(fā)明提供一種煤礦數(shù)字化防突抽采在線監(jiān)測系統(tǒng)，包括煤層瓦斯壓力在線監(jiān)測模塊、單孔在線監(jiān)測模塊、自動放水在線監(jiān)測模塊和監(jiān)控終端，所述煤層瓦斯壓力在線監(jiān)測模塊、單孔在線監(jiān)測模塊、自動放水在線監(jiān)測模塊分別與所述監(jiān)控終端連接；所述單孔在線監(jiān)測模塊為用于安裝在單孔處的單孔流量計，所述單孔流量計包括用于測量所述單孔的瓦斯流量的流量單元。如上所述的煤礦數(shù)字化防突抽采在線監(jiān)測系統(tǒng)，所述單孔流量計還包括用于測量所述單孔的瓦斯溫度的溫度單元。如上所述的煤礦數(shù)字化防突抽采在線監(jiān)測系統(tǒng)，所述單孔流量計還包括用于測量所述單孔的瓦斯壓力的壓力單元。如上所述的煤礦數(shù)字化防突抽采在線監(jiān)測系統(tǒng)，還包括濃度傳感器，用于測量所述單孔的瓦斯?jié)舛?。如上所述的煤礦數(shù)字化防突抽采在線監(jiān)測系統(tǒng)，所述單孔流量計為旋進漩渦流量計。如上所述的煤礦數(shù)字化防突抽采在線監(jiān)測系統(tǒng)，所述旋進漩渦流量計中包括溫度傳感頭、壓力傳感頭和流量計積算儀，所述溫度傳感頭、壓力傳感頭設置于所述旋進漩渦流量計的殼體上，且與所述旋進漩渦流量計的流體通道相通。如上所述的煤礦數(shù)字化防突抽采在線監(jiān)測系統(tǒng)，所述煤層瓦斯壓力在線監(jiān)測模塊為正壓傳感器。如上所述的煤礦數(shù)字化防突抽采在線監(jiān)測系統(tǒng)，所述自動放水在線監(jiān)測模塊為自動放水器；所述自動放水器中包括液位傳感器、進水逆止普通閥、電動卸壓閥和放水逆止閥，所述液位傳感器與電動卸壓閥連接，所述電動卸壓閥與進水逆止普通閥連通。如上所述的煤礦數(shù)字化防突抽采在線監(jiān)測系統(tǒng)，所述進水逆止普通閥與監(jiān)控終端之間通信連接。本發(fā)明的煤礦數(shù)字化防突抽采在線監(jiān)測系統(tǒng)，通過采用單孔流量計直接安裝于單孔處測定單孔的相關參數(shù)，提高了單孔測量的準確性，且不需要更改監(jiān)控終端的軟件，可操作性強、可移植性強。


為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1為現(xiàn)有技術煤礦數(shù)字化防突抽采在線監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)控終端顯示頁面示意圖；圖2為本發(fā)明煤礦數(shù)字化防突抽采在線監(jiān)測系統(tǒng)的結構示意圖；圖3為本發(fā)明煤礦數(shù)字化防突抽采在線監(jiān)測系統(tǒng)中所采用的旋進漩渦流量計的結構示意圖；圖4為本發(fā)明煤礦數(shù)字化防突抽采在線監(jiān)測系統(tǒng)中所采用的旋進漩渦流量計的安裝結構示意圖；圖5為本發(fā)明煤礦數(shù)字化防突抽采在線監(jiān)測系統(tǒng)中所采用的旋進漩渦流量計的測量結果實例顯示示意圖；圖6為本發(fā)明煤礦數(shù)字化防突抽采在線監(jiān)測系統(tǒng)中所采用的自動放水器的結構示意圖。附圖標記說明11-煤層瓦斯壓力在線監(jiān)12-單孔在線監(jiān)測模塊；13-自動放水在線監(jiān)測模測模塊； 塊；14-監(jiān)控終端；15-起漩器；16-殼體；
17-流量計積算儀；18-壓電晶體傳感頭；19-溫度傳感頭
20-壓力傳感頭；21-消漩器；22-放水容器；
23-液位傳感器；24-進水逆止普通閥；25-電動卸壓閥
26-放水逆止閥。
具體實施例方式為使本發(fā)明實施例的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。本發(fā)明的主要技術方案為，在鉆場單孔處設置可以單獨用于進行單孔參數(shù)例如瓦斯流量測量的單孔在線監(jiān)測模塊，從而不需要再進行“減法”式測量，提高單孔測量的準確性，且不需要更改系統(tǒng)的監(jiān)控終端軟件，簡化了終端應用。下面通過附圖和具體實施例，對本發(fā)明的技術方案做進一步的詳細描述。圖2為本發(fā)明煤礦數(shù)字化防突抽采在線監(jiān)測系統(tǒng)的結構示意圖。如圖2所示，該監(jiān)測系統(tǒng)可以包括煤層瓦斯壓力在線監(jiān)測模塊11、單孔在線監(jiān)測模塊12、自動放水在線監(jiān)測模塊13和監(jiān)控終端14。其中，煤層瓦斯壓力在線監(jiān)測模塊11用于測量煤層的瓦斯壓力；單孔在線監(jiān)測模塊12可以對單孔的相關參數(shù)進行測量；自動放水在線監(jiān)測模塊13用于對抽采系統(tǒng)進行自動放水。上述的煤層瓦斯壓力在線監(jiān)測模塊11、單孔在線監(jiān)測模塊12和自動放水在線監(jiān)測模塊13均分別與監(jiān)控終端14連接，可以將其測量得到的瓦斯壓力數(shù)值和單孔流量數(shù)值等數(shù)據(jù)傳送至監(jiān)控終端14顯示，以利于進行監(jiān)控。其中，本實施例中的單孔在線監(jiān)測模塊12可以為安裝在單孔處的單孔流量計，該流量計可以設置在每一單孔中。其可以包括流量單元，用于直接對單孔的瓦斯流量進行測量。通過直接在單孔處設置單孔流量計，直接測量單孔參數(shù)，克服了現(xiàn)有技術中的“減法”測量方式所導致的數(shù)據(jù)不準確的缺陷，提高了單孔測量的精確度；并且由于不再需要進行“減法”運算，從而不再需要更改監(jiān)控終端軟件，簡化了終端應用。此外，本實施例還對單孔流量計所測得的單孔流量數(shù)據(jù)進行了驗證，即將流量計數(shù)據(jù)與安裝在同一管路上的孔板測試數(shù)據(jù)進行對比，可以得到，采用本實施例單孔流量計測得的單孔瓦斯流量值是位于簡易公式計算結果數(shù)值和統(tǒng)一公式計算結果數(shù)值之間的，因此，具有較高的準確度。進一步的，本實施例中的單孔在線監(jiān)測模塊12例如上述的單孔流量計，還可以包括溫度單元、壓力單元。其中，溫度單元用于測量單孔的瓦斯溫度，壓力單元用于測量單孔的瓦斯壓力。此外，還可以包括濃度傳感器，用于測量單孔的瓦斯?jié)舛?。本實施例的單孔流量計相對于現(xiàn)有技術中的只能得到單孔瓦斯流量參數(shù)，增加了瓦斯溫度、壓力等參數(shù)，從而可以更全面的對單孔的瓦斯狀態(tài)進行監(jiān)控，提高安全監(jiān)控的能力；同時也可以為瓦斯治理提供更多的依據(jù)。此外，監(jiān)控終端14中還顯示有單孔的瓦斯純量，該純量值即為瓦斯流量與瓦斯?jié)舛鹊某朔e。具體的，例如，該單孔流量計可以采用適用于低流速、小流量的CX系列的旋進漩渦流量計，其最低測量流量可以為0. 05m7min。該旋進漩渦流量計的結構可以參見圖3，圖 3為本發(fā)明煤礦數(shù)字化防突抽采在線監(jiān)測系統(tǒng)中所采用的旋進漩渦流量計的結構示意圖。 該流量計為一體化流量計，其可以包括起漩器15、殼體16、流量計積算儀17、壓電晶體傳感頭18、溫度傳感頭19、壓力傳感頭20和消漩器21。所述溫度傳感頭19、壓力傳感頭20設置于殼體16上，且與該旋進漩渦流量計的流體通道相通。其原理大致為，當沿著軸向的流體例如瓦斯由流量計的入口進入時，在起漩器15的作用下，被強制圍繞中心線旋轉，產生漩渦流；漩渦流沿殼體16到達收縮段突然節(jié)流加速；當通過擴散段時，漩渦中心沿一錐形螺旋線進動。此時，由兩個壓電晶體傳感頭18檢測到的漩渦流進動頻率信號經前置電路放大、濾波、整形后轉換為兩路與流速成正比的脈沖信號，經流量計積算儀17中處理電路進行相位的比較和判斷，并剔除外來干擾信號后，與溫度傳感頭19、壓力傳感頭20檢測到的信號一起送入流量計積算儀17進行運算處理，并把流體的體積流量和總量直接顯示于LCD 屏上。消漩器21固定在出口段，可以消除漩渦流。上述的旋進漩渦流量計安裝方便，其對環(huán)境條件的限制少，能自動、準確地檢測瓦斯的溫度、壓力和流量值，并直接顯示和上傳標準狀態(tài)下0 = 101. 325kPa,Tb = 293. 15K) 的瓦斯體積累積量。圖4為本發(fā)明煤礦數(shù)字化防突抽采在線監(jiān)測系統(tǒng)中所采用的旋進漩渦流量計的安裝結構示意圖，參見圖4，其應與單孔的管道同軸安裝，且可以任意角度安裝，需要保證瓦斯的流向應與流量計上標識的流向一致。此外，為了不影響瓦斯的正常輸送和便于維護，可以安裝旁通管道。此外，圖5為本發(fā)明煤礦數(shù)字化防突抽采在線監(jiān)測系統(tǒng)中所采用的旋進漩渦流量計的測量結果實例顯示示意圖?？梢詮膱D5中看到，采用該旋進漩渦流量計可以測量出單孔中瓦斯的溫度、壓力、流量等數(shù)據(jù)，此外，還可以測量得到瓦斯?jié)舛葦?shù)據(jù)，相對于現(xiàn)有技術中只能測得瓦斯流量，不僅提高了數(shù)據(jù)的測量準確度，而且測量參數(shù)增多，安全監(jiān)控能力提高。此外，也可以在監(jiān)控終端軟件做出上述四個參數(shù)的變化曲線。其中，煤層瓦斯壓力在線監(jiān)測模塊11可以采用GPD100型0 6MPA正壓傳感器進行瓦斯壓力在線監(jiān)測，由于該壓力傳感器的量程與壓力表的量程一致，因此測得的數(shù)據(jù)更加準確。此外，由于GPD100正壓傳感器為分體式，壓力頭與顯示是分開的，不受鉆場內管路位置的影響，更便于安裝和人員觀測。壓力傳感器信號接入本實施例的監(jiān)控終端14后能自動生成實時監(jiān)測曲線，技術人員通過分析該曲線，能判斷煤層瓦斯壓力隨抽采時間的變化關系，進而考查出抽采半徑。其中，自動放水在線監(jiān)測模塊13為一自動放水器。與現(xiàn)有技術中所采用的機械式人工放水器相對比，現(xiàn)有技術中的放水器存在諸多缺陷，例如，通常采用浮球式或者機械式，由人工進行放水，效率很低；放水器沒有通信功能，不能在地面觀察到放水狀態(tài)，即使出現(xiàn)故障也不能被及時發(fā)現(xiàn)；或者，只能對放水器進行定時放水的控制，例如，每5分鐘放水一次，而不論是否應該放水，造成資源浪費。而本實施例的自動放水器增加了通信接口，該通信接口采用氣動閥的限位開關一無源觸點輸出到監(jiān)控終端，在監(jiān)控終端上實時顯示放水器是處于放水狀態(tài)還是集水狀態(tài)；在無水時不啟動執(zhí)行部件氣動閥，延長了執(zhí)行部件的使用壽命；在容器內水不滿時不執(zhí)行放水動作，實現(xiàn)了真正意義上的“自動”放水，大大提高了抽采系統(tǒng)的抽采效率。具體的，圖6為本發(fā)明煤礦數(shù)字化防突抽采在線監(jiān)測系統(tǒng)中所采用的自動放水器的結構示意圖，如圖6所示，該自動放水器的放水容器可以包括放水容器22、液位傳感器 23、進水逆止普通閥24、電動卸壓閥25和放水逆止閥26。正常集水時，進水逆止普通閥M 處于打開狀態(tài)，電動卸壓閥25處于關閉狀態(tài)；當放水容器22中的水滿時，液位傳感器23發(fā)出放水指令，傳給電動卸壓閥25，電動卸壓閥25打開，進水逆止普通閥M在抽采管負壓作用下關閉，大氣壓力進入自動放水器集水箱，這樣放水器放水孔放水，放水逆止閥26就進行放水，抽采管繼續(xù)抽采瓦斯。當放水容器22中的水水排放完畢時，液位傳感器23發(fā)出指令，關閉電動卸壓閥25，集水箱內進水逆止普通閥M兩端壓力平衡，在水的作用下打開進水逆止普通閥對，進入下一集水狀態(tài)。該自動放水器的進水逆止普通閥M可以作為通信接口輸出一組RS-485信號上傳至監(jiān)控終端14，使得在地面就可以觀察到放水器是處于放水狀態(tài)還是集水狀態(tài)，同時也便于值班人員監(jiān)督放水器是否處于完好狀態(tài)。此外，其可以接入監(jiān)測系統(tǒng)，也可以與監(jiān)控部門無關，因此，不需要額外更改監(jiān)測系統(tǒng)軟件，從而不會增加額外的系統(tǒng)軟件維護管理負擔。 進一步的，可以在采用智能RS-485方式進行信號反饋時，兩根信號線可以帶16臺放水器的反饋信號，節(jié)約通訊線路80 %。該自動放水器的全部器件都可以安裝到隔爆腔里，完全避免巷道淋水的侵擾和免遭人為破壞；其結構簡單，只使用本安直流電源，因此比同類放水器大大減少了安裝工序，降低了安裝成本。本實施例的煤礦數(shù)字化防突抽采在線監(jiān)測系統(tǒng)，通過采用單孔流量計直接安裝于單孔處測定單孔的相關參數(shù)，提高了單孔測量的準確性，且不需要更改監(jiān)控終端的軟件，可操作性強、可移植性強，適用于國內所有類型的煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)，具有較強的推廣價值。最后應說明的是以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發(fā)明各實施例技術方案的精神和范圍。
權利要求
1.一種煤礦數(shù)字化防突抽采在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，包括煤層瓦斯壓力在線監(jiān)測模塊、單孔在線監(jiān)測模塊、自動放水在線監(jiān)測模塊和監(jiān)控終端，所述煤層瓦斯壓力在線監(jiān)測模塊、單孔在線監(jiān)測模塊、自動放水在線監(jiān)測模塊分別與所述監(jiān)控終端連接；所述單孔在線監(jiān)測模塊為用于安裝在單孔處的單孔流量計，所述單孔流量計包括用于測量所述單孔的瓦斯流量的流量單元。
2.根據(jù)權利要求1所述的煤礦數(shù)字化防突抽采在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述單孔流量計還包括用于測量所述單孔的瓦斯溫度的溫度單元。
3.根據(jù)權利要求1所述的煤礦數(shù)字化防突抽采在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述單孔流量計還包括用于測量所述單孔的瓦斯壓力的壓力單元。
4.根據(jù)權利要求1所述的煤礦數(shù)字化防突抽采在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，還包括濃度傳感器，用于測量所述單孔的瓦斯?jié)舛取?br> 5.根據(jù)權利要求1 4任一所述的煤礦數(shù)字化防突抽采在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述單孔流量計為旋進漩渦流量計。
6.根據(jù)權利要求5所述的煤礦數(shù)字化防突抽采在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述旋進漩渦流量計中包括溫度傳感頭、壓力傳感頭和流量計積算儀，所述溫度傳感頭、壓力傳感頭設置于所述旋進漩渦流量計的殼體上，且與所述旋進漩渦流量計的流體通道相通。
7.根據(jù)權利要求5所述的煤礦數(shù)字化防突抽采在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述煤層瓦斯壓力在線監(jiān)測模塊為正壓傳感器。
8.根據(jù)權利要求5所述的煤礦數(shù)字化防突抽采在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述自動放水在線監(jiān)測模塊為自動放水器；所述自動放水器中包括液位傳感器、進水逆止普通閥、電動卸壓閥和放水逆止閥，所述液位傳感器與電動卸壓閥連接，所述電動卸壓閥與進水逆止普通閥連通。
9.根據(jù)權利要求8所述的煤礦數(shù)字化防突抽采在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述進水逆止普通閥與監(jiān)控終端之間通信連接。
全文摘要
本發(fā)明提供一種煤礦數(shù)字化防突抽采在線監(jiān)測系統(tǒng)，包括煤層瓦斯壓力在線監(jiān)測模塊、單孔在線監(jiān)測模塊、自動放水在線監(jiān)測模塊和監(jiān)控終端，所述煤層瓦斯壓力在線監(jiān)測模塊、單孔在線監(jiān)測模塊、自動放水在線監(jiān)測模塊分別與所述監(jiān)控終端連接；所述單孔在線監(jiān)測模塊為用于安裝在單孔處的單孔流量計，所述單孔流量計包括用于測量所述單孔的瓦斯流量的流量單元。本發(fā)明的煤礦數(shù)字化防突抽采在線監(jiān)測系統(tǒng)，通過采用單孔流量計直接安裝于單孔處測定單孔的相關參數(shù)，提高了單孔測量的準確性，且不需要更改監(jiān)控終端的軟件，簡化了終端應用。
文檔編號E21F7/00GK102312678SQ201010228288
公開日2012年1月11日 申請日期2010年7月8日 優(yōu)先權日2010年7月8日
發(fā)明者何吉春, 劉廣順, 吳浩仁, 張士環(huán), 方良才, 朱蔭華, 李平 申請人:淮南礦業(yè)(集團)有限責任公司