[发明专利]矿井隐蔽火灾危险电磁辐射探测装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种火灾探测装置及方法，特别是一种矿井隐蔽火灾危险电磁辐射探测装置及方法。

对于煤层和采空区煤炭升温和燃烧的探测及预警，具体涉及一种矿井隐蔽火灾危险电磁辐射探测装置及方法。

背景技术

矿井火灾包括外部火灾和内部火灾，内部火灾是有自燃倾向的煤炭在一定条件下发生的火灾，具有潜伏性、突发性等特点。矿井火灾常导致人员伤亡、设备损失、矿井停产、资源破坏、甚至引起瓦斯、煤尘或硫化矿尘爆炸，对矿井生产和人员安全有重要影响。由于矿井井下相对狭小的空间和井下特殊的环境，很难准确了解隐蔽火灾危险性和火势情况，所以运用火灾探测技术进行隐蔽火灾探测是矿井发现火灾了解火灾的重要手段。

当前的矿井火灾危险探测方法主要有：(1)温度法，即根据所测区域的温度变化情况，确定煤层自然发火危险及区域的方法。这种方法主要用于早期预报，不能探测隐蔽火源或火灾危险的范围。(2)可见光图像分析法利用可见光图像进行火灾分析，由于可见光图像与火灾热特性关联不大，存在算法复杂，准确率不高的缺陷。(3)红外分析探测利用红外探测得到物体温度，判断是否超过火灾阈值，进行火灾预警。此种探测装置多采用近红外测温仪器实现，受距离影响严重，无法准确探测火源。(4)航天遥感技术作为煤矿(田)火区探测技术，由于分辨率低一直处于研究应用阶段，到现在也没有能够作为一种煤火探测新技术而得到推广和有关部门认可。(5)指标气体分析法，即利用束管监测系统、人工采样分析、矿井监控系统等多种手段相结合获取各类质变气体，通过煤自燃发火过程中生成的某些气体的浓度、比值、发生速率等特征参数进行数学分析。但在探测过程中束管易受到煤岩损坏，不能探测深部煤体及采空区的火灾危险性。

现有非接触火灾探测技术中，探测装置成本较高；并且由于传感器的布置易受矿井特殊环境的影响，以及探测区域及位置易受时空的限制，探测煤层和采空区隐蔽火灾的难度较大，对于上述问题目前尚未提出有效解决方案。

发明内容

本发明的目的是提供一种探测准确率高、便于携带的隐蔽火灾危险探测装置及方法。

本发明的目的是这样实现的：内容包括：探测装置和探测方法；矿井隐蔽火灾电磁辐射探测装置由互相垂直定向接收天线组和监控主机组成；监控主机包括前置放大器、滤波器、A/D转换器、缓冲寄存器、CPU、数据存储器、显示器、通讯端口、键盘和电源；其中互相垂直定向接收天线分为1号天线和2号天线，1号天线和2号天线分别与前置放大器和滤波器串联构成二组天线组，串联后的二组天线组并联连接后再与A/D转换器串联连接，A/D转换器与缓冲寄存器、CPU串联连接，数据存储器、显示器、通讯端口、键盘并联连接在CPU上，电源为监控主机供电。

进一步的矿井隐蔽火灾电磁辐射探测装置的监控主机同步采集来自1号天线和2号天线所接收的电磁辐射分量E₁和E₂，分量E₁和E₂矢量叠加值为天线组有效接收象限区域内电磁辐射值，电磁辐射主方向与1号天线的夹角为α且α＝arctan(E₂/E₁)；探测距离可根据现场情况进行调整。

进一步的矿井隐蔽火灾危险电磁辐射探测装置的数据存储器安装在CPU内，监控主机设有输入键盘，进行临界电磁辐射参数的输入；监控主机外部装有防火外壳，可根据不同的矿井条件调整装置的功率大小。

矿井隐蔽火灾危险电磁辐射探测方法：在选定测点处把1号天线和2号天线的有效接收方向朝向探测区域，测试并计算该区域电磁辐射值及其主方向；不同测点主方向的交叉处即为潜在危险区域。

进一步的矿井隐蔽火灾危险电磁辐射探测方法，根据潜在危险区域电磁辐射指标的平均值及多次测试的动态变化趋势，采用临界值法和动态变化趋势法判定潜在危险区域电磁辐射指标的平均值及多次测试的动态变化趋势；当电磁辐射指标值或动态变化趋势超过相应的临界值时，判定该区域有火灾危险。