礦用分布式光纖測溫及滅火控制系統(tǒng)

依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)

2021版《煤礦防滅火細(xì)則》

第三十五條  裝有帶式輸送機(jī)的井筒兼作進(jìn)風(fēng)井時，井筒中必須裝設(shè)自動報警與自動滅火裝置，敷設(shè)消防管路。

第五十五條 帶式輸送機(jī)必須裝設(shè)防打滑、跑偏、堆煤、撕裂等保護(hù)裝置，同時應(yīng)當(dāng)裝設(shè)溫度、煙霧監(jiān)測裝置和自動灑水裝置，宜設(shè)置具有實時監(jiān)測功能的自動滅火系統(tǒng)。 

系統(tǒng)簡介

KJ1959礦用分布式光纖測溫及滅火控制系統(tǒng)(以下簡稱“系統(tǒng)”)是我公司專門為煤礦井下部分重點易發(fā)火災(zāi)區(qū)域研發(fā)的一套兼具光纖測溫和傳感器實時監(jiān)測火災(zāi)情況的自動報警滅火系統(tǒng)。

火災(zāi)發(fā)生時，燃燒會產(chǎn)生大量的熱量以及煙霧、火焰、一氧化碳等各種混雜氣體。系統(tǒng)主要通過檢測火災(zāi)發(fā)生的這幾種環(huán)境特征，達(dá)到智能判斷火災(zāi)是否發(fā)生，并自動進(jìn)行語音聲光報警及滅火操作。

系統(tǒng)用途

（1）皮帶機(jī)槽鋼、軸承、滾軸、機(jī)頭、機(jī)尾等關(guān)鍵位置的實時溫度監(jiān)測和定位、機(jī)電硐室及臨時配電點防滅火；井下采空區(qū)環(huán)境溫度在線監(jiān)測及火災(zāi)預(yù)警等；

（2）通過實時溫度數(shù)據(jù)監(jiān)測和分析，判斷設(shè)備運行狀態(tài)，將故障、事故消除在萌芽狀態(tài)，做到防患于未然；

（3）軟件具有溫度異常報警、溫度異常點定位、實時溫度曲線顯示、溫度歷史數(shù)據(jù)查詢、電動球閥狀態(tài)、煙霧傳感器狀態(tài)、一氧化碳值等實時監(jiān)測功能；

（4）系統(tǒng)可以設(shè)置報警功能：具有定溫報警（設(shè)定最大溫度/最低溫度值）、差溫報警（實時溫度與平均溫度差別過大，用于判別局部過熱點）、溫升過快報警、光纖破壞報警、裝置異常等報警功能。

原理說明

系統(tǒng)的核心設(shè)備KJ1959-Z礦用隔爆兼本安型分布式光纖測溫主機(jī)內(nèi)部含有光纖測溫模塊、自動滅火控制模塊、通訊傳輸模塊。光纖測溫模塊是一種實時在線并持續(xù)上傳監(jiān)測數(shù)據(jù)的一種測量技術(shù)，采用光纖作為溫度傳感和信號傳輸?shù)妮d體，依據(jù)后向拉曼（Raman）散射效應(yīng)。激光脈沖從光纖中的一端進(jìn)入，在向前傳播中光纖分子相互作用，發(fā)生多種類型的散射。利用光時域反射（OTDR）原理實現(xiàn)對沿光纖溫度場的分布式測量，可實現(xiàn)礦井采空區(qū)早期預(yù)測和火源定位以及自動滅火功能。可為井筒內(nèi)皮帶提供0.3米精度內(nèi)的溫度分布及定位報警位置，測溫光纜從測溫主機(jī)處開始沿著運輸機(jī)皮帶兩側(cè)沿途鋪設(shè)，能在第一時間內(nèi)監(jiān)測皮帶的溫度。

自動滅火控制模塊，可實時監(jiān)測火焰、一氧化碳、煙霧等傳感器的數(shù)值，一旦監(jiān)測到數(shù)值異常，會自動進(jìn)行判斷是否有火災(zāi)發(fā)生，如果發(fā)生火災(zāi)，會第一時間控制相應(yīng)的電動球閥進(jìn)行灑水滅火或者控制干粉滅火裝置進(jìn)行滅火。從而實現(xiàn)對皮帶火災(zāi)隱患的3D全域監(jiān)測及自動滅火操作。

通訊傳輸模塊，主要是與地面監(jiān)測站進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的上傳與下發(fā)。

系統(tǒng)構(gòu)成

系統(tǒng)主要由KJ1959-Z礦用隔爆兼本安型分布式光纖測溫主機(jī)(以下簡稱為“主機(jī)”)、礦用本安型語音聲光報警器、礦用一氧化碳傳感器、煙霧傳感器、礦用本安型火焰?zhèn)鞲衅?、礦用本安型電動球閥、滅火水幕、礦用隔爆兼本安型直流穩(wěn)壓電源、干粉滅火裝置、噴粉管路、監(jiān)控系統(tǒng)、以太網(wǎng)交換機(jī)等組成。

關(guān)聯(lián)件簡介

礦用隔爆兼本安型分布式光纖測溫主機(jī)

1. 供電電壓：井下AC127/380/660V任意可選；地面AC220V；
2. 測量通道：8通道；
3. 測溫范圍：0～90℃（據(jù)測溫光纜而定）；
4. 單通道測量距離：4km(可定制擴(kuò)展)；
5. 通訊接口：RJ45電口、SC光口、RS485、繼電器輸出；
6. 測溫精度：±1℃；
7. 定位精度：0.5m；
8. 測量時間 ≤2s/每通道；
9. 空間分辨率：≤1m；
10. 主機(jī)帶有彩色液晶顯示屏，可顯示分區(qū)報警、超溫報警、斷纖故障報警、溫度曲線、歷史數(shù)據(jù)等內(nèi)容； 
11. 主機(jī)內(nèi)部帶有報警輸出點，可直接配置礦用本安型語音聲光報警器；
12. 防爆型式：礦用隔爆兼本質(zhì)安全型，防爆標(biāo)志：Ex db [ib Mb]I Mb。

礦用本安型語音聲光報警器

      1.額定工作電壓：DC18V； 

      2. 工作電流：≤600mA； 

      3. 通信信號 ：RS485；

      4. 語音文件存儲：30 條；

      5. 主要功能 

         a.具有播放存儲的語音文件的功能； 

         b.具有聲光報警功能，報警光信號在黑暗環(huán)境中 20m 遠(yuǎn)處清晰可見。

      6. 防爆型式：礦用本質(zhì)安全型，防爆標(biāo)志：Ex ib I Mb。

礦用一氧化碳傳感器

      1. 工作電壓：18VDC；

      2. 工作電流：≤200mA；

      3. RS485 輸出信號

         a.路數(shù)：1 路；

         b.波特率：2400bps；

      4. 測量范圍及分辨率

         a.測量范圍：（0～1000）×10-6CO；

         b.分辨率：1×10-6CO。

      5. 防爆型式：礦用本質(zhì)安全型，防爆標(biāo)志：Ex ib I Mb。

礦用本安型煙霧傳感器

      1. 額定工作電壓：DC18V； 

      2. 工作電壓范圍：DC9V～DC24V；

      3. 最大工作電流：≤200mA； 

      4. 靈敏度和響應(yīng)時間 

            當(dāng)煙霧濃度達(dá)到 5%obs/m 時，傳感器應(yīng)動作，且響應(yīng)時間應(yīng)不大于 20s。 

      5. 動作性能 

            當(dāng)煙霧濃度≥5%obs/m 時，紅色 LED 燈常亮，蜂鳴器報警，繼電器動作，RS485 輸出報警信號； 

            當(dāng)煙霧濃度＜5%obs/m 時，紅色 LED 燈熄滅，蜂鳴器停止，繼電器恢復(fù)，RS485 輸出正常信號。 

      6. 傳感器輸出信號 

         a.RS485 信號； 

         b.無源節(jié)點信號；

      7. 防爆型式：礦用本質(zhì)安全型，防爆標(biāo)志：Ex ib I Mb。

礦用本安型火焰?zhèn)鞲衅?/h4>

1. 工作電壓：DC12-16V；
2. 工作電流：16-40mA；
3. 輸出信號：無火警信號：高阻狀態(tài)，高電平≥13V；有火警信號：低電平≤3V。

 

礦用本安型電動球閥

1. 額定工作電壓：DC 12V；
2. 額定工作電流：≤500 mA；
3. 工作壓力范圍：0.2～7MPa；
4. 公稱通徑：20mm；
5. 延時時間：0～9999s，遙控器設(shè)置；
6. 信號傳輸：2路高低電平信號；2路RS485信號；
7. 顯示方式：液晶顯示，可清楚顯示當(dāng)前球閥工作狀態(tài)，傳感器數(shù)據(jù)等；
8. 帶遙控調(diào)校功能，所有參數(shù)可通過遙控器遠(yuǎn)程修改；
9. 防爆型式：礦用本質(zhì)安全型，防爆標(biāo)志：Ex ib I Mb。

礦用隔爆兼本安型直流穩(wěn)壓電源

1）額定工作電壓：AC127V/220V/380V/660V； 

2）輸入視在功率：≤150VA；

3）電源波動范圍：75%～110%；

4）輸出電壓：1路12V；1路18V。

5）主要功能

   a.交流電停電時，備用電池立即自動投入工作。

   b.電源具有過流、過壓及短路保護(hù)功能，當(dāng)發(fā)生故障時，電源自動保護(hù)，故障解除后自動恢復(fù)正常工作。

   c.電源具有交/直流工作狀態(tài)指示功能。

6）防爆型式：礦用隔爆兼本質(zhì)安全型，防爆標(biāo)志：Ex db [ib Mb]I Mb。

系統(tǒng)特點

（1）立體測溫，不漏死角，隨著測溫光纜的布設(shè)進(jìn)行沿線測溫。

（2）精準(zhǔn)測溫，精確度可達(dá)±0.1℃。

（3）溫度報警模式可靈活設(shè)置。

（4）可實時查看電動球閥的工作狀態(tài)。

（5）可在軟件上設(shè)置開啟電動球閥的個數(shù)，全開/單個開/相鄰開。

（6）該系統(tǒng)配置靈活，可根據(jù)不同的場合需要進(jìn)行組合。

（8）用光纖感知溫度信息，本質(zhì)安全，抗電磁干擾，穩(wěn)定性高；

（9）溫度信息通過光信號傳輸，不受電磁干擾；

（10）具有較高的靈敏度和分辨率，測量頻帶較寬，響應(yīng)速度快，具有較大的動態(tài)測量范圍；

（11）測量距離遠(yuǎn)，體積小，本身不帶電，布線簡單，不受電磁干擾，抗輻射性能好；

主要技術(shù)參數(shù)

（1）模擬量輸入傳輸處理誤差不大于1%；

（2）系統(tǒng)最大巡檢周期不大于30s；

（3）遠(yuǎn)程控制響應(yīng)時間不大于30s；

（4）調(diào)出整幅畫面85%的響應(yīng)時間不大于2s，其余畫面應(yīng)不大于5s；

（5）從工作主機(jī)故障到備用主機(jī)手動投入正常工作時間不大于5min；

（6）系統(tǒng)傳輸?shù)恼`碼率不大于10^-8；

（7）重要監(jiān)測點模擬量的實時監(jiān)測值存盤記錄可保存7d以上；模擬量統(tǒng)計值、開關(guān)量狀態(tài)及變化時刻、設(shè)備故障/恢復(fù)正常工作時刻及狀態(tài)等記錄可保存1年以上。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時，丟失上述信息的時間長度不大于5min。