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采空区分布式感温光纤火灾预警系统


项目成员

谢彪

安徽理工大学

本科三年级

基本信息
代表队 安徽 项目编号 CEN1540191 学科分类 工程学 竞赛组别 大学组
关键词
项目简介

一、设计背景 在对煤矿开采过程中,采空区常常给煤矿的正常生产带来危害。由于在煤矿开采过程中采空区存在大量的遗留的浮煤,浮煤的存在为煤矿自燃提供了物质条件。煤矿自燃严重威胁着煤矿的安全生产、限制着煤矿的生产,甚至会招致人员伤亡,设备损失,矿井停产,资源破坏,引起瓦斯、煤尘或硫化矿尘爆炸,并且难以得到及时预防和监测。采空区煤矿自燃在煤矿自燃发生总体中占有重要的部分,我国国有重点煤矿中采空区煤矿自燃占自燃火灾的60%,因此加强对采空区自燃的预防监测可以有效的控制矿井火灾的发生。 二、作品原理 感温光纤技术作为一种新型的矿用测温技术,集传感和传输与一体,光纤即是感应器又是信号传输通道,一根感温光纤替代大量“点式”火灾探测器实现分布式火灾探测,将极大限度地减少火灾探测系统的元件数量,充分提高系统可靠性,有效地延长系统的平均无故障时间。分布式光纤温度探测是实现分布式光纤火灾探测的前提,能够实现分布式光纤温度探测的参量主要有布里渊散射和拉曼散射。由于布里渊散射同时与温度和应力有关,布里渊散射的变化难以区分究竟是应力引起的还是温度引起的,因此不适应将其作为分布式光纤温度探测参量,而拉曼散射却只与温度有关,将其作为分布式光纤温度探测参量是很合适的。同时系统利用光纤中光波的传输速度和后向光回波的时间差,结合OTDR技术对所测温度点进行准确定位,可以准确判断发火的区域和位置,方便采取有针对性的防灭火措施。 三、创新及应用价值 本系统基于感温光纤技术,利用光纤所处空间温度场对光纤中的向后散射光信号进行调研,并通过光电信号的转换和信息处理,将温度信息实时显示出来。可以对采空区内进行面积广泛的温度实时监测和火灾预警,系统安全指数高、稳定性能好,可以在煤矿井下的恶劣环境下长时间正常运行,光纤本身不带电没有安全隐患,并且温度的测量精度比较高,可以克服井下空间的限制,进行长距离的信号传输,能够准确反映采空区的温度变化情况,进行及时的火灾提前预警,防范于未然,有效满足煤矿井下安全生产的需要,降低火灾事故的发生率。

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