基于TDLAS的煤礦井下激光型束管監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì).pdf

1、礦井火災(zāi)是煤礦主要災(zāi)害之一，采空區(qū)自然發(fā)火是引發(fā)事故的主要因素。做好采空區(qū)內(nèi)煤炭的自然發(fā)火預(yù)測(cè)預(yù)警有助于減少煤礦事故的發(fā)生。目前采空區(qū)自然發(fā)火的監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)手段主要采用束管監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，通過分析樣氣的濃度進(jìn)行推測(cè)判斷。由于傳統(tǒng)的基于氣相色譜原理的束管監(jiān)測(cè)系統(tǒng)將井下氣體通過長(zhǎng)距離束管采樣到地面設(shè)備進(jìn)行分析，存在實(shí)時(shí)性差、管道一旦漏氣造成測(cè)量氣體誤差大、維護(hù)量大、氣體分析設(shè)備操作復(fù)雜等缺點(diǎn)。為克服傳統(tǒng)束管的缺點(diǎn)，井下型束管監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。但因采用

2、氣體分析方法及系統(tǒng)構(gòu)架仍存在缺陷，應(yīng)用效果并不理想。針對(duì)目前束管監(jiān)測(cè)系統(tǒng)現(xiàn)狀及存在的問題，本文對(duì)比分析了各種束管系統(tǒng)及氣體監(jiān)測(cè)技術(shù)的原理、特點(diǎn)及不足，提出了基于可調(diào)諧半導(dǎo)體激光吸收光譜(TDLAS)氣體檢測(cè)技術(shù)研發(fā)的井下激光型束管監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
　　系統(tǒng)中的氣體檢測(cè)采用TDLAS技術(shù)。利用光源波長(zhǎng)的選定、時(shí)分復(fù)用技術(shù)、原始信號(hào)的兩次歸一化、線性最小二乘擬合技術(shù)、交叉干擾補(bǔ)償技術(shù)、溫度補(bǔ)償技術(shù)以及改進(jìn)滑動(dòng)平均等關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)多種氣體

3、的同時(shí)監(jiān)測(cè)。該氣體檢測(cè)技術(shù)減小了氣體的交叉干擾，提升了氣體監(jiān)測(cè)的靈敏度，為束管系統(tǒng)準(zhǔn)確分析采樣氣體提供了保障。
　　系統(tǒng)硬件采用更為安全、可靠、安裝方便的本安型認(rèn)證要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。系統(tǒng)設(shè)計(jì)井上和井下兩部分。該構(gòu)架設(shè)計(jì)保證了束管監(jiān)測(cè)系統(tǒng)氣體分析的時(shí)效性，同時(shí)采用井下水環(huán)真空泵大大降低了束管系統(tǒng)的成本，而且解決了目前束管系統(tǒng)多臺(tái)泵同時(shí)工作維護(hù)量大的問題。
　　系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)方面涵蓋了目前束管系統(tǒng)井下現(xiàn)場(chǎng)操作、地面上位機(jī)操作需求，并具