[实用新型]一种基于MEMS技术的煤矿皮带火灾红外监测装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种皮带火灾监测装置，尤其是基于MEMS技术，实现煤矿井下煤尘、潮湿环境下的皮带火灾红外监测预警的装置。

背景技术

煤炭是我国的主要能源，煤炭工业的健康发展对于国家可持续战略的顺利实施、构建和谐社会具有重要的意义。近几年，我国煤炭安全形势趋于好转，但重特大事故仍居高不下。而在火灾事故中，皮带事故占有较大的比例。皮带运输是我国现阶段煤矿井下、煤矿露天开采、非煤矿山、洗煤厂地面运输等主要的运输方式。尤其煤矿井下运输，皮带火灾问题一直是煤矿安全生产的主要外因火灾之一，给煤炭企业安全生产带来隐患。

根据致灾原因的不同，可以将皮带火灾分为皮带摩擦原因引起的火灾和非皮带摩擦原因引起的火灾两种前者主要是由皮带被卡死，主动滚筒完全打滑、托辊被卡死与皮带之间发生高速摩擦生热引起；后者主要是由皮带输送机电机和主滚筒之间的液压联轴节的过热保护不良，过热的油蒸汽喷出与空气中的氧气作用导致火灾，以及皮带上的煤自燃发热引燃皮带而引起的皮带输送机火灾。根据研究表明，通过对皮带运行过程中重点部位的监测，可以有效实现对皮带火灾的预测预报，从而避免火灾的发生。

我国现阶段主要采用烟雾传感、PN结半导体测温、光纤测温以及红外线测温等技术实现皮带火灾监测预警。其中，红外线测温方法是利用高温物体发射红外线强弱不同，通过非接触式测试被测物体的红外线辐射强度，间接获得待测物体温度的一种技术。红外测温装置可以将皮带被测部位的红外光学信号转化为电学信号，通过有线或无线的方式将数据传送至井下基站，再通过信号线将数据传输至井下和地面调度中心，根据数据研判皮带温度是否发生异常，采取相应报警及降温措施。红外测温技术因其测量精度高、测温范围大、距离远、成本低以及非接触式测量，逐渐成为皮带火灾监测的主要方法之一。

但是针对煤矿井下特殊环境来说，红外线测温法也存在一些问题：第一，体积大，一般的红外测温仪长度在十几厘米左右，井下巷道中由于断面大小有限，应尽量减小测量仪器的体积；第二，红外探头落灰，井下的煤尘在潮湿的环境下于红外探头上形成一层煤尘膜，现有的镜头吹扫器难以吹扫干净，必须依靠人工进行擦拭，人力成本提高，测温效率及稳定性大幅降低。

实用新型内容

本实用新型的目的，是为克服现有火灾红外监测装置在煤矿井下应用中存在的体积大、易落灰等问题，提供一种基于MEMS技术(MicroElectroMechanicalsystems，即微电子机械系统)的防尘火灾红外测温装置。

采用的技术方案是：

一种基于MEMS技术的煤矿皮带火灾红外监测装置，包括外壳和火灾红外监测机构，其特征在于：

火灾红外监测机构，包括红外测温模块、CPU模块、存储模块、无线发射模块、电源模块和防尘机构，壳体为防爆壳体；

红外测温模块、CPU模块、存储模块、无线发射模块和电源模块利用MEMS技术集成在壳体内，并通过总线对应接口连接。

防尘机构，包括红外透射薄膜、主动轮、从动轮、第一导向轮和第二导向轮。

从动轮装设在壳体上端右侧的右防爆护罩内，第一导向轮装设在右防爆护罩内的左上角处。主动轮由电机带动，装设在壳体上端左侧的左防爆护罩内，第三导向轮装设在左防爆护罩内的右上角处，红外测温模块在壳体内，位于右防爆护罩和左防爆护罩之间，红外透射薄膜绕设在从动轮上，红外透射薄膜的另一端经第一导轮和第二导轮后绕设在主动轮上，红外透射薄膜将壳体上端口封住，防止灰尘进入。

使用时，将本实用新型设置在煤矿巷道内，实时监测皮带及其托辊的温度，提供给地面上的计算机。

本实用新型的特点是：红外信息采集与发送系统采用MEMS技术实现红外测温模块、CPU模块、存储模块、无线发射模块以及电源模块的微电子机械系统集成，实现了红外测温装置的集成化与小型化，并为红外测温技术在煤矿皮带火灾监测领域提供了有效的技术途径，温度测量精度可达到±0.1℃，测量时间0.5s，测量距离30m，红外线光谱测量范围8～20μm。集成为一个整体单元的微型红外测温装置，并通过装置内的定时/计数器与CPU模块控制防尘装置内红外透射薄膜的定时转动更新，有效解决了煤矿井下潮湿粉尘等不利条件对红外线接收模块镜头的干扰。无线发射模块将采集到的温度信息通过无线传输的方式传输至通讯基站，并通过基站最终将信号传输至地面工控机，即可实现了皮带温度的实时、在线监测与煤矿皮带火灾的提前预警。

附图说明

图1是本实用新型的一种实施例结构示意图。