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

1、礦井火災是煤礦主要災害之一，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)火預測預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)測預報手段主要采用束管監(jiān)測系統(tǒng)，通過分析樣氣的濃度進行推測判斷。由于傳統(tǒng)的基于氣相色譜原理的束管監(jiān)測系統(tǒng)將井下氣體通過長距離束管采樣到地面設(shè)備進行分析，存在實時性差、管道一旦漏氣造成測量氣體誤差大、維護量大、氣體分析設(shè)備操作復雜等缺點。為克服傳統(tǒng)束管的缺點，井下型束管監(jiān)測系統(tǒng)應運而生。但因采用

2、氣體分析方法及系統(tǒng)構(gòu)架仍存在缺陷，應用效果并不理想。針對目前束管監(jiān)測系統(tǒng)現(xiàn)狀及存在的問題，本文對比分析了各種束管系統(tǒng)及氣體監(jiān)測技術(shù)的原理、特點及不足，提出了基于可調(diào)諧半導體激光吸收光譜(TDLAS)氣體檢測技術(shù)研發(fā)的井下激光型束管監(jiān)測系統(tǒng)。
　　系統(tǒng)中的氣體檢測采用TDLAS技術(shù)。利用光源波長的選定、時分復用技術(shù)、原始信號的兩次歸一化、線性最小二乘擬合技術(shù)、交叉干擾補償技術(shù)、溫度補償技術(shù)以及改進滑動平均等關(guān)鍵技術(shù)，實現(xiàn)了對多種氣體

3、的同時監(jiān)測。該氣體檢測技術(shù)減小了氣體的交叉干擾，提升了氣體監(jiān)測的靈敏度，為束管系統(tǒng)準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證要求進行設(shè)計。系統(tǒng)設(shè)計井上和井下兩部分。該構(gòu)架設(shè)計保證了束管監(jiān)測系統(tǒng)氣體分析的時效性，同時采用井下水環(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)多臺泵同時工作維護量大的問題。
　　系統(tǒng)軟件設(shè)計方面涵蓋了目前束管系統(tǒng)井下現(xiàn)場操作、地面上位機操作需求，并具