[发明专利]全方位分布式预防煤矸石山自燃的监测系统及方法

摘要

本发明公开了一种全方位分布式预防煤矸石山自燃的监测系统及方法，通过构建全方位分布式监测系统，对煤矸石山内部温度进行实时监测，获取相应的技术参数，预防煤矸石自燃。本发明利用新型传感测试技术（分布式光纤传感测试技术），对测试装置进行改进，获取一套完整的预防煤矸石山自燃的测试方法，所得技术能够在预防煤矸石自燃及灭火处理方面提供更好的安全保障。

主权项

1.一种基于全方位分布式预防煤矸石山自燃的监测系统的监测方法，其特征在于：所述的全方位分布式预防煤矸石山自燃的监测系统，包括有温度数据采集系统、温度数据处理与分析系统以及预警监控系统，所述的温度数据采集系统包括有多个温度感测装置和测试主机，每个所述温度感测装置包括有多根聚氯乙烯管和沿多根聚氯乙烯管的外壁布设并捆扎在其上的温度感测光缆，所述温度感测光缆的输出端与所述测试主机的输入端相连接；所述测试主机的输出端与所述温度数据处理与分析系统的输入端相连接，所述温度数据处理与分析系统的输出端与所述的预警监控系统相连接；所述的监测方法包括有安装温度感测装置、煤矸石山的温度数据采集、温度数据的处理与分析、煤矸石山内部温度异常评价以及在线预警监测，具体如下：(1)、安装温度感测装置：首先根据煤矸石山的形状大小，设置合理的钻孔数，以便全方位监测煤矸石山内部的温度，钻孔时由煤矸石山的顶部垂直打向其底部，贯穿整个煤矸石山，钻孔孔径选取与多根聚氯乙烯管的管径相仿，不宜过大；钻孔完成之后，将捆扎有温度感测光缆的多根聚氯乙烯管分别植入到钻孔的内部，期间根据钻孔的不同深度，采用聚氯乙烯短接连接相应长度的延长管，来延伸相应的聚氯乙烯管的长度，当每根聚氯乙烯管分别达到孔底后，采用球阀分别封堵每根聚氯乙烯裸露在外部的管口，保证管内的畅通以便后期注水降温；(2)、煤矸石山的温度数据采集：由于一年四季的变化室外温度有较大差异，因此为了保证后期数据分析的可靠性，首先需采集12组温度初始背景值作为后期判定的基准，所述的12组温度初始背景值包括春夏秋冬每个季节的每天早中晚各采集的一组温度初始背景值；温度初始背景值采集完成后，根据实际需要设置测试主机的采集参数，使得测试主机可进行实时动态监测；(3)、温度数据的处理与分析：测试主机所采集的原始数据为温度感测光缆的布里渊中心频谱，而布里渊中心频谱与温度值正好成相关线性关系，根据下式可求解得温度值：T＝C_T(υ_B‑υ_B0)+T₀    (1)式中，T为温度值；C_T为常数，即频移与温度的相关系数；ν_B为布里渊频移；ν_B0和T₀分别为自然状态下初始布里渊频移量和温度值；测试主机通过调制解调器将采集的原始数据在线传输到温度数据处理与分析系统，温度数据处理与分析系统首先利用解编软件将测试主机传输过来的(.sat)格式的原始数据解编为(.xls)格式的数据，其次将由噪声引起的温度异常值进行剔除，再利用(1)式求得温度值，并进行校正，最后通过相关成图分析软件对求得的温度值进行降噪和圆滑处理，以设置的温度初始背景值为基础进行做差处理，得到每个监测时间点的温度曲线趋势图；温度数据处理与分析系统基于布里渊漂移与温度之间的线性关系，通过下式计算得到温度感测光缆的某受力点到测试端口的距离Z：Z＝cT/2n    (2)式中，c为真空中的光速，T/2为发出脉冲光至接收温度感测光缆某受力点返回的布里渊散射光的一半时间间隔，n为温度感测光缆的折射系数；根据上述(1)、(2)两式可确定温度感测光缆沿线各点的温度变化量及各点的位置，当煤矸石山内部某区域某点发生温度异常时，通过钻孔内部的温度感测光缆，即可定位温度异常区的所处范围，即可及时进行降温处理；(4)、煤矸石山内部温度异常评价以及在线预警监测：温度数据处理与分析系统结合钻孔内部温度感测光缆沿线各点的温度变化特征，对煤矸石山内部温度体系进行分析判断，经过数据处理分析将各个钻孔的温度信息，即煤矸石山全方位的温度信息传输到预警监测系统，各个钻孔的温度曲线趋势将以动态的形式显示在预警监测系统的显示屏上；预警监测系统设置煤矸石山自燃所需的最低温度值为监测温度的阈值，一旦钻孔内部某点温度值超过阈值时发出报警信号提醒工作人员进行降温处理；降温处理时，将外部输水装置与相应裸露在煤矸石山外部的聚氯乙烯管口处的球阀进行无缝对接，对煤矸石山的内部进行注水降温，当温度降到正常值时停止注水，可快速有效预防煤矸石山自燃。