本實用新型屬于礦井熱動力災(zāi)害模擬技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種礦井熱動力災(zāi)害煙氣蔓延視頻監(jiān)測系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

近年來，我國煤礦事故數(shù)量呈下降趨勢，小型事故得到了有效控制。但重特大事故仍然較多，尤其是礦井熱動力災(zāi)害(火災(zāi)或瓦斯爆炸)事故較為嚴重，其發(fā)生數(shù)量及致死人數(shù)占到特重大事故的50％以上。而且，單次事故的致死人數(shù)大，事故后果嚴重。熱動力災(zāi)害往往會產(chǎn)生大量高溫有害氣體，造成井下巷道通風(fēng)系統(tǒng)紊亂，致使高濃度煙氣在井下災(zāi)區(qū)及相連巷道蔓延傳播，極大地降低井下某些區(qū)域巷道可見度，嚴重影響遇險礦工的逃生以及救援人員的搜救工作。然而，由于熱動力災(zāi)害的特殊性，目前我國對煤礦熱動力災(zāi)害有害煙氣蔓延擴散的研究，主要通過數(shù)值模擬來實現(xiàn)，無法采用實驗手段來研究井下某一位置發(fā)生熱動力災(zāi)害后，有害煙氣蔓延擴散的規(guī)律和特點。因此，現(xiàn)如今缺少一種礦井熱動力災(zāi)害煙氣蔓延視頻監(jiān)測系統(tǒng)，模擬礦井巷道通風(fēng)量、冒頂程度和煙氣產(chǎn)生速率的變化對熱動力災(zāi)害煙氣蔓延規(guī)律的影響，為具體礦井熱動力災(zāi)害應(yīng)急預(yù)案的制定、熱動力災(zāi)害的應(yīng)急演練，以及礦井熱動力災(zāi)害救援的指揮決策，提供可靠的理論和技術(shù)支持。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種礦井熱動力災(zāi)害煙氣蔓延視頻監(jiān)測系統(tǒng)，其設(shè)計新穎合理，可通過多個高速攝像機全方位的監(jiān)測透明模擬礦井巷道通風(fēng)量、冒頂現(xiàn)象和煙氣產(chǎn)生速率的變化對煙氣蔓延的影響，具有參考和指導(dǎo)功能，實用性強，便于推廣使用。

為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用的技術(shù)方案是：一種礦井熱動力災(zāi)害煙氣蔓延視頻監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于：包括用于模擬礦井熱動力災(zāi)害煙氣蔓延的實驗臺裝置和用于監(jiān)測所述實驗臺裝置煙氣蔓延視頻的視頻監(jiān)測終端，所述實驗臺裝置包括實驗臺骨架、設(shè)置在實驗臺骨架內(nèi)的樁承臺和安裝在所述樁承臺上的透明巷道模擬模塊，所述透明巷道模擬模塊上設(shè)置有用于模擬礦井坍塌程度同時模擬礦井巷道風(fēng)門的開關(guān)閥、用于模擬礦井通風(fēng)設(shè)施的風(fēng)機和用于模擬礦井熱動力災(zāi)害發(fā)生的執(zhí)行機構(gòu)，所述透明巷道模擬模塊內(nèi)設(shè)置有用于采集礦井熱動力災(zāi)害參數(shù)的傳感器組件，傳感器組件和開關(guān)閥的數(shù)量均為多個；執(zhí)行機構(gòu)包括輸送管以及依次安裝在輸送管上的煙氣發(fā)生器、第一流量計、煙氣開關(guān)、加熱器和第二流量計；所述樁承臺包括多個支樁，支樁包括伸縮支架、安裝在伸縮支架上的云臺和安裝在云臺上用于鎖緊透明巷道模擬模塊的卡扣環(huán)；所述視頻監(jiān)測終端包括操作主機和與操作主機相接用于處理傳感器組件采集數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)采集器，以及多個設(shè)置在實驗臺骨架外用于采集所述透明巷道模擬模塊內(nèi)煙氣蔓延視頻數(shù)據(jù)且均與操作主機輸入端相接的高速攝像機，操作主機的輸出端接有用于調(diào)節(jié)云臺轉(zhuǎn)動方位的云臺驅(qū)動模塊，云臺驅(qū)動模塊的數(shù)量為多個且與多個云臺一一對應(yīng)，風(fēng)機、開關(guān)閥和煙氣發(fā)生器均與操作主機的輸出端相接且由操作主機控制。

上述的一種礦井熱動力災(zāi)害煙氣蔓延視頻監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于：所述透明巷道模擬模塊包括模擬主井巷道、與模擬主井巷道相平行的模擬副井巷道、用于模擬采礦區(qū)域的模擬采區(qū)巷道、與所述模擬采區(qū)巷道連接的主回風(fēng)巷道和與所述模擬采區(qū)巷道共面且相交的運輸大巷道，模擬主井巷道、模擬副井巷道、主回風(fēng)巷道、所述模擬采區(qū)巷道和運輸大巷道通過聯(lián)絡(luò)巷道相互連通；所述模擬采區(qū)巷道包括工作面巷道、工作面回風(fēng)巷道和工作面回風(fēng)巷道，運輸大巷道與工作面巷道相平行設(shè)置且與工作面回風(fēng)巷道和所述工作面回風(fēng)巷道均相交，運輸大巷道的數(shù)量為多個，風(fēng)機安裝在主回風(fēng)巷道上，所述模擬主井巷道、模擬副井巷道、主回風(fēng)巷道、所述模擬采區(qū)巷道、運輸大巷道和聯(lián)絡(luò)巷道均由多個透明節(jié)管拼接而成，多個透明節(jié)管之間均通過快速接頭連接。

上述的一種礦井熱動力災(zāi)害煙氣蔓延視頻監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于：所述透明節(jié)管為耐高溫透明鋼化玻璃節(jié)管，所述實驗臺骨架為立方體鋼架。

上述的一種礦井熱動力災(zāi)害煙氣蔓延視頻監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于：所述操作主機通過通信模塊與數(shù)據(jù)采集器相接，所述通信模塊包括與數(shù)據(jù)采集器相接的第一通信模塊和與操作主機相接的第二通信模塊，第一通信模塊和第二通信模塊均為有線通信模塊或無線通信模塊。

上述的一種礦井熱動力災(zāi)害煙氣蔓延視頻監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于：所述樁承臺還包括多個供伸縮支架安裝的樁基，所述樁基的數(shù)量大于伸縮支架的數(shù)量，所述伸縮支架的側(cè)壁上沿伸縮支架的長度方向上依次設(shè)置有多個用于固定云臺的安裝孔。

上述的一種礦井熱動力災(zāi)害煙氣蔓延視頻監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于：所述高速攝像機的數(shù)量為五個，五個高速攝像機分別布設(shè)在所述立方體鋼架除底面的另外五個面外側(cè)且用于全方位采集礦井熱動力災(zāi)害煙氣蔓延視頻數(shù)據(jù)。

上述的一種礦井熱動力災(zāi)害煙氣蔓延視頻監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于：所述傳感器組件包括感知所述透明巷道模擬模塊內(nèi)氣壓的壓力傳感器、檢測所述透明巷道模擬模塊內(nèi)能見度的能見度傳感器、檢測所述透明巷道模擬模塊內(nèi)風(fēng)速的風(fēng)速傳感器和感知所述透明巷道模擬模塊內(nèi)溫度參數(shù)的溫度傳感器。

本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點：

1、本實用新型設(shè)計新穎合理，根據(jù)某一礦井的實際巷道布置和通風(fēng)情況，采用物理相似原理按照一定比例搭建，更加貼近真實巷道和災(zāi)變情況，針對礦井內(nèi)災(zāi)害的傳播過程做實時監(jiān)控，獲取可靠數(shù)據(jù)，并可借助高速攝像機與操作主機結(jié)合的方式進行視頻數(shù)據(jù)分析，更加科學(xué)準確地掌握多種情況下全礦井范圍內(nèi)熱動力災(zāi)害煙氣蔓延的演化規(guī)律，有利于對礦井熱動力災(zāi)害的預(yù)防、應(yīng)急預(yù)案的編制和救援工作的開展具有很好的參考和指導(dǎo)意義，便于推廣使用。

2、本實用新型通過多個支樁組成樁承臺，其中，樁承臺中的每個支樁均采用伸縮支架安裝云臺的形式，可自由旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)透明巷道模擬模塊的傾角和位置，模擬真實的礦井煤層巷道環(huán)境，每個支樁均采用卡扣環(huán)將透明巷道模擬模塊固定好，便于推廣使用。

3、本實用新型每類巷道均以快速接頭的方式連接，氣密性良好。

4、本實用新型通過風(fēng)機風(fēng)量、開關(guān)閥開度以及煙氣發(fā)生器安裝位置和煙氣輸出量的任意組合，確定煙氣蔓延路徑，同時采用高速攝像機記錄煙氣蔓延的全過程，采用傳感器組件記錄透明巷道模擬模塊的關(guān)鍵參數(shù)，為了保證采集的信息傳輸?shù)姆€(wěn)定性和可靠性，所有傳感器采集到的信息將通過無線或有線的方式實時傳輸?shù)讲僮髦鳈C，實現(xiàn)模擬熱動力災(zāi)害發(fā)生后多種可能情況下的可視化全礦井熱動力災(zāi)害煙氣蔓延變化過程。

綜上所述，本實用新型設(shè)計新穎合理，其設(shè)計新穎合理，可通過多個高速攝像機全方位的監(jiān)測透明模擬礦井巷道通風(fēng)量、冒頂現(xiàn)象和煙氣產(chǎn)生速率的變化對煙氣蔓延的影響，具有參考和指導(dǎo)功能，實用性強，便于推廣使用。

下面通過附圖和實施例，對本實用新型的技術(shù)方案做進一步的詳細描述。

附圖說明

圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本實用新型支樁的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本實用新型執(zhí)行機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為本實用新型視頻監(jiān)測終端、傳感器組件、風(fēng)機、開關(guān)閥和煙氣發(fā)生器的電路連接關(guān)系示意圖。

附圖標(biāo)記說明:

1—實驗臺骨架； 2—支樁； 2-1—伸縮支架；

2-2—安裝孔； 2-3—云臺； 2-4—卡扣環(huán)；

2-5—云臺驅(qū)動模塊； 3-1—工作面巷道； 3-2—工作面回風(fēng)巷道；

3-3—模擬副井巷道； 3-4—模擬主井巷道； 3-5—運輸大巷道；

3-6—快速接頭； 3-7—聯(lián)絡(luò)巷道； 3-8—主回風(fēng)巷道；

4—傳感器組件； 4-1—壓力傳感器； 4-2—能見度傳感器；

4-3—風(fēng)速傳感器； 4-4—溫度傳感器； 5—風(fēng)機；

6—開關(guān)閥； 7—執(zhí)行機構(gòu)； 7-1—輸送管；

7-2—煙氣發(fā)生器； 7-3—第一流量計； 7-4—煙氣開關(guān)；

7-5—加熱器； 7-6—第二流量計； 8—數(shù)據(jù)采集器；

9—第一通信模塊； 10—第二通信模塊； 11—操作主機；

12—高速攝像機。

具體實施方式

如圖1至圖4所示，本實用新型包括用于模擬礦井熱動力災(zāi)害煙氣蔓延的實驗臺裝置和用于監(jiān)測所述實驗臺裝置煙氣蔓延視頻的視頻監(jiān)測終端，所述實驗臺裝置包括實驗臺骨架1、設(shè)置在實驗臺骨架1內(nèi)的樁承臺和安裝在所述樁承臺上的透明巷道模擬模塊，所述透明巷道模擬模塊上設(shè)置有用于模擬礦井坍塌程度同時模擬礦井巷道風(fēng)門的開關(guān)閥6、用于模擬礦井通風(fēng)設(shè)施的風(fēng)機5和用于模擬礦井熱動力災(zāi)害發(fā)生的執(zhí)行機構(gòu)7，所述透明巷道模擬模塊內(nèi)設(shè)置有用于采集礦井熱動力災(zāi)害參數(shù)的傳感器組件4，傳感器組件4和開關(guān)閥6的數(shù)量均為多個；執(zhí)行機構(gòu)7包括輸送管7-1以及依次安裝在輸送管7-1上的煙氣發(fā)生器7-2、第一流量計7-3、煙氣開關(guān)7-4、加熱器7-5和第二流量計7-6；所述樁承臺包括多個支樁2，支樁2包括伸縮支架2-1、安裝在伸縮支架2-1上的云臺2-3和安裝在云臺2-3上用于鎖緊透明巷道模擬模塊的卡扣環(huán)2-4；所述視頻監(jiān)測終端包括操作主機11和與操作主機11相接用于處理傳感器組件4采集數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)采集器8，以及多個設(shè)置在實驗臺骨架1外用于采集所述透明巷道模擬模塊內(nèi)煙氣蔓延視頻數(shù)據(jù)且均與操作主機11輸入端相接的高速攝像機12，操作主機11的輸出端接有用于調(diào)節(jié)云臺2-3轉(zhuǎn)動方位的云臺驅(qū)動模塊2-5，云臺驅(qū)動模塊2-5的數(shù)量為多個且與多個云臺2-3一一對應(yīng)，風(fēng)機5、開關(guān)閥6和煙氣發(fā)生器7-2均與操作主機11的輸出端相接且由操作主機11控制。

需要說明的是，執(zhí)行機構(gòu)7的位置可選，通過確定執(zhí)行機構(gòu)7的位置向所述透明巷道模擬模塊涌入煙氣，當(dāng)涌入煙氣時，打開煙氣開關(guān)7-4，通過第一流量計7-3記錄煙氣發(fā)生器7-2輸出的煙氣量，可通過操作主機11控制煙氣發(fā)生器7-2不同速度涌出煙氣的情況，通過是否使用加熱器7-5對煙氣加熱，可以模擬有源火災(zāi)和無源火災(zāi)情況下的熱動力災(zāi)害煙氣蔓延的變化過程，有源火災(zāi)為災(zāi)變后有持續(xù)火源存在，持續(xù)產(chǎn)生熱效應(yīng)和煙氣的情況，使用加熱器7-5持續(xù)對煙氣加熱時模擬有源火災(zāi)發(fā)生的情況，無源火災(zāi)為災(zāi)變后不存在持續(xù)火源，沒有熱效應(yīng)和持續(xù)煙氣的情況。

如圖1所示，本實施例中，所述透明巷道模擬模塊包括模擬主井巷道3-4、與模擬主井巷道3-4相平行的模擬副井巷道3-3、用于模擬采礦區(qū)域的模擬采區(qū)巷道、與所述模擬采區(qū)巷道連接的主回風(fēng)巷道3-8和與所述模擬采區(qū)巷道共面且相交的運輸大巷道3-5，模擬主井巷道3-4、模擬副井巷道3-3、主回風(fēng)巷道3-8、所述模擬采區(qū)巷道和運輸大巷道3-5通過聯(lián)絡(luò)巷道3-7相互連通；所述模擬采區(qū)巷道包括工作面巷道3-1、工作面回風(fēng)巷道3-2和工作面回風(fēng)巷道，運輸大巷道3-5與工作面巷道3-1相平行設(shè)置且與工作面回風(fēng)巷道3-2和所述工作面回風(fēng)巷道均相交，運輸大巷道3-5的數(shù)量為多個，風(fēng)機5安裝在主回風(fēng)巷道3-8上，所述模擬主井巷道3-4、模擬副井巷道3-3、主回風(fēng)巷道3-8、所述模擬采區(qū)巷道、運輸大巷道3-5和聯(lián)絡(luò)巷道3-7均由多個透明節(jié)管拼接而成，多個透明節(jié)管之間均通過快速接頭3-6連接。

本實施例中，所述透明節(jié)管為耐高溫透明鋼化玻璃節(jié)管，所述實驗臺骨架1為立方體鋼架。

如圖4所示，本實施例中，所述操作主機11通過通信模塊與數(shù)據(jù)采集器8相接，所述通信模塊包括與數(shù)據(jù)采集器8相接的第一通信模塊9和與操作主機11相接的第二通信模塊10，第一通信模塊9和第二通信模塊10均為有線通信模塊或無線通信模塊。

實際使用時，當(dāng)?shù)谝煌ㄐ拍K9和第二通信模塊10均采用有線通信模塊時，數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定；當(dāng)?shù)谝煌ㄐ拍K9和第二通信模塊10均采用無線通信模塊時，布線簡單，數(shù)據(jù)傳輸方便，數(shù)據(jù)結(jié)果對礦井熱動力災(zāi)害的預(yù)防、應(yīng)急預(yù)案的編制和救援工作的開展具有很好的參考和指導(dǎo)意義。

如圖1所示，本實施例中，所述樁承臺還包括多個供伸縮支架2-1安裝的樁基，所述樁基的數(shù)量大于伸縮支架2-1的數(shù)量，所述伸縮支架2-1的側(cè)壁上沿伸縮支架2-1的長度方向上依次設(shè)置有多個用于固定云臺2-3的安裝孔2-2。

本實施例中，在立方體鋼架內(nèi)底部設(shè)置陣列式樁基，用于固定伸縮支架2-1，實際使用根據(jù)某一礦井的實際環(huán)境，考察其煤層、方位、傾斜角和規(guī)模，選擇合適的樁基位置安裝伸縮支架2-1，安裝方便，拆卸便捷，可重復(fù)使用，根據(jù)實際礦井的情況調(diào)節(jié)每個伸縮支架2-1的高度并通過實驗控制終端調(diào)整安裝在伸縮支架2-1上的云臺旋轉(zhuǎn)角度，實現(xiàn)模擬煤層巷道的傾斜的調(diào)整，其中，安裝孔2-2便于云臺2-3固定，卡扣環(huán)2-4鎖緊透明巷道模擬模塊。

本實施例中，所述高速攝像機12的數(shù)量為五個，五個高速攝像機12分別布設(shè)在所述立方體鋼架除底面的另外五個面外側(cè)且用于全方位采集礦井熱動力災(zāi)害煙氣蔓延視頻數(shù)據(jù)。

如圖4所示，本實施例中，所述傳感器組件4包括感知所述透明巷道模擬模塊內(nèi)氣壓的壓力傳感器4-1、檢測所述透明巷道模擬模塊內(nèi)能見度的能見度傳感器4-2、檢測所述透明巷道模擬模塊內(nèi)風(fēng)速的風(fēng)速傳感器4-3和感知所述透明巷道模擬模塊內(nèi)溫度參數(shù)的溫度傳感器4-4。

實際使用中，傳感器組件4中的能見度傳感器4-2為煙氣蔓延的判定依據(jù)提供數(shù)據(jù)支持，能見度傳感器4-2可實時監(jiān)測所述透明巷道模擬模塊內(nèi)實際的能見度，提供能見度表來判定煙氣蔓延的范圍及程度，實際可已將能見度劃分為五個等級，五個能見度等級分為一級能見度等級、二級能見度等級、三級能見度等級、四級能見度等級和五級能見度等級，所述一級能見度等級為安全等級，所述二級能見度等級為較安全等級，所述三級能見度等級為一般安全等級，所述四級能見度等級為較危險等級，所述五級能見度等級為危險等級，五個能見度等級均設(shè)置距離閾值；實際還可已將能見度劃分為更為細致的等級，且各等級的具體閾值，將通過現(xiàn)場調(diào)研和專家咨詢來確定；通過這種等級劃分，就可以判定井下被監(jiān)測巷道位置處煙氣波及到的時間和程度，以及井下任意時刻煙氣的波及范圍。

以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例，并非對本實用新型作任何限制，凡是根據(jù)本實用新型技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)變化，均仍屬于本實用新型技術(shù)方案的保護范圍內(nèi)。