[发明专利]一种基于低温高速碳原子的空气瓦斯检测系统及方法

说明书

本发明属于安全技术领域公开了一种基于低温高速碳原子的空气瓦斯检测系统及方法，该系统包括：井下工作平台和管理终端，所述井下工作平台包括瓦斯气体净化模块、粒子加速器以及电荷耦合检测器，所述瓦斯气体净化模块用于将井下空气净化得到纯净的甲烷气体混合物，所述粒子加速器用于加速碳原子，使加速后的碳原子和纯净的甲烷气体混合物碰撞输入至电荷耦合检测器，所述电荷耦合检测器用于采用光谱技术测量空气中碳原子含量，将空气中的碳原子含量转换为电信号发送至管理终端，所述管理终端用于将电流信号转为对应的空气中瓦斯含量，可以实时监测煤矿空气中瓦斯的含量。

技术领域

本发明涉及安全检测技术领域，特别是涉及一种基于低温高速碳原子的空气瓦斯检测系统及方法。

背景技术

在煤炭开采中，煤层中会突出一定量瓦斯气体，瓦斯主要成分为甲烷，现有技术对于空气中瓦斯含量的检测方法为：在煤矿安全检测系统中用于煤矿井巷，直接采用甲烷传感器检测采掘工作面、采空区、回风巷道和机电峒室等处连续监测甲烷浓度，具体为采用检测箱，在检测箱内部设置推拉机构和调节机构，设置甲烷传感器内部的空气会经过A/D转换将把模拟信号转换成数字信号，这种采用传感器将模拟信号转化为数字信号进行检测瓦斯含量的方法存在以下问题：

(1)现有检测装置结构复杂，在推拉机构和调节机构结合传感器采集模拟信号均是从装置结构本身的改进，无法直接将空气中的瓦斯的含量转换为电信号，需要先采集模拟信号后经过处理器处理转换为电信号再处理。

(2)井下空气中存在大量煤尘，煤尘中存在大量的杂质，对于瓦斯含量的检测存在干扰，得到的测量结果不准确。

发明内容

基于此，本发明提出了一种基于低温高速碳原子的空气瓦斯检测系统及方法，本发明采用电荷耦合检测器检测甲烷中碳源子含量来检测空气中瓦斯含量，可以实时监测煤矿空气中瓦斯的含量，管理人员可以实时看到瓦斯含量的变化，便于在瓦斯含量异常时，及时制定相关措施。

为了实现上述目的，根据本发明的第一个方面，提供了一种基于低温高速碳原子空气瓦斯检测系统，包括：井下工作平台和管理终端，所述井下工作平台包括瓦斯气体净化模块、粒子加速器以及电荷耦合检测器，所述瓦斯气体净化模块用于将井下空气净化得到纯净的甲烷气体混合物，所述粒子加速器用于加速碳原子，使加速后的碳原子和纯净的甲烷气体混合物碰撞输入至电荷耦合检测器，所述电荷耦合检测器用于采用光谱技术测量空气中碳原子含量，将空气中碳原子含量转换为电信号发送至管理终端，所述管理终端用于将接收的电信号和预设值比较，大于该阈值则发出报警。

进一步地，所述瓦斯气体净化模块包括空气抽取模块、静电除尘模块、高温氧化模块以及过滤模块。

进一步地，所述空气抽取模块用于抽取井下空气；

所述静电除尘模块用于采用静电场将井下空气电离使尘粒带电吸附到电极上去除煤尘颗粒物杂质；

所述高温氧化模块用于将去除杂质后的井下空气加热，使空气中的一氧化碳转化为二氧化碳；

所述过滤模块用于将氧化后的井下空气反复通过滤网过滤空气中的二氧化碳。

进一步地，所述空气抽取模块采用真空管。

进一步地，所述将井下空气电离使尘粒带电吸附到电极上为采用高压静电场使灰尘与负离子结合带上负电荷后趋向阳极表面放电沉积。

进一步地，所述加热温度为850度，同时加热持续60秒以上。

进一步地，所述加速的碳原子为碳14原子。

进一步地，所述过滤网采用氢氧化钠过滤网。

根据本发明的第二个方面，提供了一种基于低温高速碳原子的空气瓦斯检测方法，包括如下步骤：

将井下空气净化得到纯净的甲烷气体混合物；