КОМПЛЕКСНАЯ СИСТЕМА ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ В ПОДЗЕМНЫХ УГОЛЬНЫХ ШАХТАХ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ВЫПОЛНЕННЫХ НА ОСНОВЕ РЕШЕТКИ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИХ ДАТЧИКОВ Российский патент 2017 года по МПК E21F17/18 G01K11/32 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к системе текущего контроля для обеспечения безопасности в подземных угольных шахтах, в частности к комплексной системе текущего контроля для обеспечения безопасности в подземных угольных шахтах с использованием выполненных на основе решетки волоконно-оптических датчиков.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

В последние годы в связи с непрерывным усовершенствованием способов разработки месторождений горнодобывающая промышленность в Китае продолжает совершенствоваться все более быстрыми темпами. Будучи основой развития для других отраслей промышленности, безопасная добыча на угольных шахтах играет значительную роль в социальном прогрессе и росте национальной экономики. Однако при этом по мере увеличения глубины добычи угля в угольных шахтах постоянно увеличивается давление под землей и давление обеспечения безопасности, а возникающие в результате этого опасные явления становятся все более серьезными; например, часто возникают такие несчастные случаи, как обрушение кровли, деформация тоннеля, скачки давления, взрыв газа, прорыв воды в угольные шахты и пожары в них. Это в результате приводит к серьезным потерям в угольной промышленности Китая и оказывает большое влияние на безопасность и жизнь рабочих, а также безопасность добычи в шахте. При условии создания более совершенной системы оперативного раннего оповещения и текущего контроля подземного давления обеспечивается эффективный текущий контроль процесса добычи и возможность эффективного предотвращения и уменьшения количества несчастных случаев, являющихся следствием подземного давления.

В настоящее время достигнуты некоторые успехи в отношении продуктов и оборудования, разработанных для текущего контроля безопасности при работе под землей в угольных шахтах, например, имеются вибрационные датчики, которые управляются монокристаллом и в которых используется проволока, проволочные тензодатчики на основе кристалла, датчики газа и т.д. Основные меры текущего контроля при работе под землей в угольных шахтах включают в себя: установку полностью механизированных шахтных датчиков давления в стойке на гидравлических стойках в полностью механизированном очистном забое при работе под землей в угольных шахтах, установку датчиков отделения кровли на кровле тоннеля, установку датчиков напряжения смятия в массе породы и угля, установку датчиков механического напряжения анкерных стержней на закрепленных анкерных стержнях для окружающей породы тоннеля, размещение в действующем забое датчиков газа и размещение в выработанном пространстве датчиков температуры. При этом, однако, упомянутые выше меры текущего контроля все-таки имеют следующие недостатки:

1) недостаточная точность текущего контроля вследствие подверженности влиянию электромагнитных помех и помех от воздействия внешней среды;

2) устройство не обладает влагостойкостью, имеет низкую надежность и короткий срок службы и не может соответствовать требованиям для долгосрочного текущего контроля;

3) уровень автоматизации недостаточен, а сбор данных является неудобным, поскольку места сбора данных размещены раздельно, а считывание данных необходимо производить вручную или получать с помощью инфракрасного излучения.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Техническая проблема:

преодоление недостатков в известном уровне техники, обеспечение безопасной и эффективной добычи в угольных шахтах и выполнение требований безопасности для подземных угольных шахт, настоящее изобретение обеспечивает создание комплексной системы текущего контроля для подземных угольных шахт с использованием выполненных на основе решетки волоконно-оптических датчиков, благодаря которой можно достичь хорошей результативности текущего контроля и его высокой точности, которая имеет высокую надежность и высокую сопротивляемость электромагнитным помехам и поддерживает оперативный долгосрочный текущий контроль в режиме реального времени.

Техническая схема:

задачи настоящего изобретения решены благодаря следующей технической схеме: используется комплексная система текущего контроля для обеспечения безопасности в подземных угольных шахтах с использованием выполненных на основе решетки волоконно-оптических датчиков, при этом

она содержит надземную часть и подземную часть, надземная часть содержит выполненный на основе решетки волоконно-оптический статический демодулятор, систему обработки компьютерных данных, принтер, сервер и клиентов, клиент соединен с сервером посредством локальной вычислительной сети LAN угольной шахты, а выполненный на основе решетки волоконно-оптический статический демодулятор соединен с подземной частью посредством передающего шахтного кабеля;

подземная часть содержит блок оптических переключателей, подсистему текущего контроля безопасности действующего забоя и подсистему текущего контроля безопасности тоннеля;

один канал блока оптических переключателей соединен с подсистемой текущего контроля безопасности действующего забоя посредством волоконного световода обеспечения связи, подсистема текущего контроля безопасности действующего забоя содержит по меньшей мере одну базовую станцию текущего контроля действующего забоя, при этом

каждая базовая станция текущего контроля действующего забоя содержит по меньшей мере одну станцию текущего контроля, и каждой станции текущего контроля соответствует совокупность выполненных на основе решетки волоконно-оптических датчиков, которая включает в себя выполненный на основе решетки волоконно-оптический датчик давления в стойке, выполненный на основе решетки волоконно-оптический датчик газа и выполненный на основе решетки волоконно-оптический датчик температуры;

другой канал блока оптических переключателей соединен с подсистемой текущего контроля безопасности тоннеля посредством волоконного световода обеспечения связи, а подсистема текущего контроля безопасности тоннеля содержит по меньшей мере одну базовую станцию текущего контроля тоннеля, при этом

каждая базовая станция текущего контроля тоннеля содержит по меньшей мере одну станцию текущего контроля, и каждой станции текущего контроля соответствует совокупность выполненных на основе решетки волоконно-оптических датчиков, которая включает в себя выполненный на основе решетки волоконно-оптический датчик механического напряжения при бурении, выполненный на основе решетки волоконно-оптический датчик текущего контроля разделения, выполненный на основе решетки волоконно-оптический датчик скорости ветра, выполненный на основе решетки волоконно-оптический датчик механического напряжения анкерной оттяжки, выполненный на основе решетки волоконно-оптический датчик воды и выполненный на основе решетки волоконно-оптический датчик механического напряжения анкерного стержня;

в подземной части угольной шахты размещены участки текущего контроля, а в подсистеме текущего контроля безопасности действующего забоя и подсистеме текущего контроля безопасности тоннеля установлены выполненные на основе решетки волоконно-оптические датчики, с тем чтобы осуществлять текущий контроль параметров безопасности угольной шахты.

Кроме того, выходной порт выполненного на основе решетки волоконно-оптического статического демодулятора соединен с системой обработки компьютерных данных посредством сетевого интерфейса, интерфейса стандарта RS232 или USB интерфейса.

Кроме того, система обработки компьютерных данных имеет встроенное программное обеспечение для модулирования, анализа и обработки и содержит следующие модули:

(a) модуль ввода, включающий функции ввода параметров угольной шахты, ввода сигналов раннего предупреждения и тревоги и автоматического сбора;

(b) модуль управления, включающий функции поиска в архиве данных, совместного использования данных и автоматического сохранения;

(c) модуль анализа, включающий функции анализа тенденции изменения, ассоциативного анализа по многим параметрам и сравнительного анализа;

(d) модуль вывода, включающий функции подачи сигнала тревоги при нахождении показателей вне предельных значений, прогнозирования опасной ситуации, выдачи комплексных отчетов и построения характеристической кривой в режиме реального времени.

Выполненные на основе решетки волоконно-оптические датчики давления в стойке размещают на гидравлических стойках в полностью механизированном очистном забое, и они перемещаются вперед по мере продвижения действующего забоя, чтобы осуществлять текущий контроль рабочего сопротивления гидравлических стоек в режиме реального времени и служить основой для изучения фактической взаимосвязи между стойками и окружающей породой, а также конструирования кровли и управления ею;

выполненные на основе решетки волоконно-оптические датчики газа размещают в полностью механизированном очистном забое, чтобы осуществлять текущий контроль концентрации газа в верхних углах действующего забоя, обеспечивать безопасность добычи в угольной шахте и служить основой обеспечения безопасности добычи в угольных шахтах с высокой опасностью взрыва угля и газа;

выполненные на основе решетки волоконно-оптические датчики температуры размещают в выработанном пространстве в полностью механизированном очистном забое, чтобы осуществлять текущий контроль температуры и ее изменения в выработанном пространстве в режиме реального времени и служить надежной основой данных для предотвращения пожара и самовозгорания угля в выработанном пространстве.

Выполненные на основе решетки волоконно-оптические датчики механического напряжения при бурении размещают в ведущей массе угля в тоннелях на обоих концах действующего забоя, чтобы осуществлять текущий контроль изменения появления давления в крепи в поле механических напряжений в течение всего процесса относительно стабильного и явного перемещения горной породы кровли и служить основой для принятия решений по подземному давлению в соответствии с распределением, переносом и изменением давления в крепи, например, по положению и диапазону распределения пикового давления, и долгосрочного и среднесрочного прогнозирования веса кровли;

выполненные на основе решетки волоконно-оптические датчики текущего контроля разделения размещают в породе кровли тоннеля, закрепленной анкерными стержнями, чтобы осуществлять текущий контроль изменения ситуации и тенденции изменения значений разделения внутри и снаружи закрепленной области кровли и служить основой текущего контроля стабильности кровли тоннеля, закрепленной анкерными стержнями, и обобщенного состояния движения вышележащей породы;

выполненные на основе решетки волоконно-оптические датчики скорости ветра размещают в тоннеле, чтобы осуществлять текущий контроль объемного расхода воздуха и скорости вентиляции в тоннеле в угольной шахте.

Это может быть использовано в вентиляционных и возвратных тоннелях, вентиляционных отверстиях и т.п. угольных шахт, в которых существует опасность поземного взрыва газа и обеспечивает возможность текущего контроля скорости ветра и расхода воздуха в вышеупомянутых участках, текущего контроля скорости ветра и расхода воздуха в тоннелях в режиме реального времени и для обеспечения извлечения газа в угольных шахтах и удаления из тоннелей газа с содержанием сероводорода.

Выполненные на основе решетки волоконно-оптические датчики механического напряжения анкерных оттяжек и выполненные на основе решетки волоконно-оптические датчики механического напряжения анкерных стержней размещают в породе тоннеля, чтобы осуществлять текущий контроль величины и распределения осевых сил анкерных стержней и анкерных оттяжек в тоннелях, закрепленных анкерными стержнями и анкерными оттяжками, обеспечивать надежную теоретическую основу текущего контроля стабильности кровли тоннеля, обеспечивать стабильность породы, окружающей тоннель, предотвращать такие происшествия, как значительное обрушение окружающей породы и т.п.;

выполненные на основе решетки волоконно-оптические датчики воды размещают в тоннелях, чтобы осуществлять текущий контроль прорыва воды в тоннелях и обеспечивать основу для предотвращения происшествий, связанных с внезапным прорывом воды в тоннели угольных шахт с высоким риском прорыва воды, что очень важно для прогнозирования и предотвращения аварийных ситуаций, связанных с водой в угольных шахтах.

Этапы обработки, осуществляемой программным обеспечением модулирования, анализа и обработки, включают в себя:

этап 1: нумерирование, классифицирование и группирование выполненных на основе решетки волоконно-оптических датчиков;

этап 2: установка параметров и пороговых значений сигналов раннего предупреждения и тревоги для выполненных на основе решетки волоконно-оптических датчиков согласно условиям в угольной шахте;

этап 3: демодулирование данных безопасности угольной шахты, отслеживаемых выполненными на основе решетки волоконно-оптическими датчиками в режиме реального времени посредством выполненного на основе решетки волоконно-оптического статического демодулятора;

сравнение принятых в режиме реального времени данных, полученных программным обеспечением для модулирования, анализа и обработки, с пороговыми значениями сигналов раннего предупреждения и тревоги и

отправка сообщения о случае раннего предупреждения или тревоги из программного обеспечения модулирования, анализа и обработки и одновременное сохранение в режиме реального времени данных в базе данных параметров текущего контроля, если результат сравнения указывает на превышение порогового значения;

этап 4: проведение анализа тенденции изменения, ассоциативного анализа по многим параметрам и сравнительного анализа с данными в базе данных параметров текущего контроля;

этап 5: выполнение следующей функциональной обработки согласно соответствующим параметрам тоннеля и действующего забоя в угольной шахте и результату анализа:

1) выдача комплексного прогноза опасной ситуации в подземной угольной шахте;

2) отображение в режиме реального времени характеристических кривых текущего контроля для параметров безопасности при работе под землей в угольной шахте;

3) совместное использование данных с информацией посредством локальной вычислительной сети LAN угольной шахты;

4) создание комплексных отчетов;

5) выполнение поисков в архиве данных; с обеспечением, таким образом, принятия мер безопасности для безопасной и эффективной добычи в угольной шахте.

Достигаемые технические результаты: согласно технической схеме, описанной выше, настоящее изобретение использует различные выполненные на основе решетки волоконно-оптические датчики для комплексного текущего контроля безопасности в подземных угольных шахтах, использует множество станций текущего контроля, осуществляет под землей текущий контроль по многим параметрам с помощью множества датчиков, использует волоконные световоды в качестве носителя обеспечения передачи, в нем используются встроенные выполненные на основе решетки волоконно-оптические датчики, она позволяет достичь хорошей результативности текущего контроля, высокой точности и высокой надежности измерений, имеет высокую сопротивляемость электромагнитным помехам и низкую погрешность данных текущего контроля, менее подвержена влиянию окружающей среды и выполнена с возможностью стабильной работы;

выполненные на основе решетки волоконно-оптические датчики являются безопасными по своей природе, во всей угольной шахте используются полностью оптоволоконные измерения, а для передачи сигнала используются волоконные световоды без необходимости в подаче питания; благодаря этому система, представленная в настоящем изобретении, может обеспечивать безопасность проведения подземных работ и личную безопасность рабочих в угольной шахте;

система, представленная в настоящем изобретении, может выполнять текущий контроль оперативно, в режиме реального времени, непрерывно и в течение долгого времени, имеет функцию раннего предупреждения и тревоги, обеспечивает результативный комплексный текущий контроль в подземных угольных шахтах и своевременный прогноз опасности, реализует совместное использование данных по всей области шахтных работ и предоставляет персоналу, находящемуся на поверхности, возможность быстрого получения информации о подземных работах в угольной шахте, с тем чтобы лучше управлять безопасной добычей в угольной шахте, эффективно предотвращать и уменьшать возникновение несчастных случаев в угольной шахте и обеспечивать безопасную и эффективную добычу в угольной шахте.

Система текущего контроля для обеспечения безопасности в угольных шахтах с использованием выполненных на основе решетки волоконно-оптических датчиков может обрабатывать параметры и данные безопасности угольной шахты, используя комплексный подход, эффективно предотвращать и уменьшать возникновение несчастных случаев в угольной шахте и обеспечивать безопасную и эффективную добычу в угольной шахте.

Преимущества

Выполненные на основе решетки волоконно-оптические датчики, применяемые в угольных шахтах, являются безопасными по своей природе, имеют высокую точность измерений, высокую сопротивляемость помехам, низкую погрешность данных текущего контроля, поддерживают оперативный долгосрочный текущий контроль в режиме реального времени и т.п. Система текущего контроля для обеспечения безопасности в угольных шахтах с использованием выполненных на основе решетки волоконно-оптических датчиков может обрабатывать параметры и данные безопасности угольной шахты, используя комплексный подход, эффективно предотвращать и уменьшать возникновение несчастных случаев в угольной шахте и обеспечивать безопасную и эффективную добычу в угольной шахте.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

На Фиг. 1 показана общая структурная схема согласно настоящему изобретению;

на Фиг. 2 показана функциональная модульная блок-схема системы обработки компьютерных данных согласно настоящему изобретению;

на Фиг. 3 показана блок-схема построения подстанций текущего контроля действующего забоя согласно настоящему изобретению;

на Фиг. 4 показана блок-схема построения подстанций текущего контроля тоннеля согласно настоящему изобретению;

на Фиг. 5 показана технологическая схема процесса обработки данных согласно настоящему изобретению.

Подробное описание вариантов реализации

Далее один из примеров настоящего изобретения будет подробно описан со ссылкой на сопроводительные чертежи.

Вариант реализации 1:

В общей структурной схеме системы, показанной на Фиг. 1, комплексная система текущего контроля для обеспечения безопасности в подземных угольных шахтах с использованием выполненных на основе решетки волоконно-оптических датчиков содержит надземную часть и подземную часть, при этом

надземная часть содержит выполненный на основе решетки волоконно-оптический статический демодулятор, систему обработки компьютерных данных, принтер, сервер и клиентов, при этом клиент соединен с сервером посредством локальной вычислительной сети LAN угольной шахты, а выполненный на основе решетки волоконно-оптический статический демодулятор соединен с подземной частью посредством передающего шахтного кабеля;

подземная часть содержит блок оптических переключателей, подсистему текущего контроля безопасности действующего забоя и подсистему текущего контроля безопасности тоннеля;

один канал блока оптических переключателей соединен с подсистемой текущего контроля безопасности действующего забоя посредством волоконного световода обеспечения связи, подсистема текущего контроля безопасности действующего забоя содержит по меньшей мере одну базовую станцию текущего контроля действующего забоя, при этом

каждая базовая станция текущего контроля действующего забоя содержит по меньшей мере одну станцию текущего контроля, и каждой станции текущего контроля соответствует совокупность выполненных на основе решетки волоконно-оптических датчиков, которая включает в себя выполненный на основе решетки волоконно-оптический датчик давления в стойке, выполненный на основе решетки волоконно-оптический датчик газа, выполненный на основе решетки волоконно-оптический датчик температуры и выполненный на основе решетки волоконно-оптический датчик механического напряжения при бурении;

другой канал блока оптических переключателей соединен с подсистемой текущего контроля безопасности тоннеля посредством волоконного световода обеспечения связи, а подсистема текущего контроля безопасности тоннеля содержит по меньшей мере одну базовую станцию текущего контроля тоннеля, при этом

каждая базовая станция текущего контроля тоннеля содержит по меньшей мере одну станцию текущего контроля, а каждой станции текущего контроля соответствует совокупность выполненных на основе решетки волоконно-оптических датчиков, которая включает в себя выполненный на основе решетки волоконно-оптический датчик текущего контроля разделения, выполненный на основе решетки волоконно-оптический датчик скорости ветра, выполненный на основе решетки волоконно-оптический датчик механического напряжения анкерной оттяжки, выполненный на основе решетки волоконно-оптический датчик воды и выполненный на основе решетки волоконно-оптический датчик механического напряжения анкерного стержня.

Кроме того, выходной порт выполненного на основе решетки волоконно-оптического статического демодулятора соединен с системой обработки компьютерных данных посредством сетевого интерфейса, интерфейса стандарта RS232 или USB интерфейса.

В подземной части угольной шахты размещены участки текущего контроля, в зависимости от характера возникновения и физических и механических свойства угля и пластов горных пород, в подсистеме текущего контроля безопасности действующего забоя и подсистеме текущего контроля безопасности тоннеля установлены выполненные на основе решетки волоконно-оптические датчики, с тем чтобы осуществлять текущий контроль параметров безопасности угольной шахты.

В подсистеме текущего контроля безопасности действующего забоя: выполненные на основе решетки волоконно-оптические датчики давления в стойке размещают на гидравлических стойках в полностью механизированном очистном забое и перемещаются вперед по мере продвижения действующего забоя, чтобы осуществлять текущий контроль рабочего сопротивления гидравлических стоек в режиме реального времени и служить основой для изучения фактической взаимосвязи между стойками и окружающей породой, а также конструирования кровли и управления ею;

Выполненные на основе решетки волоконно-оптические датчики газа размещают в полностью механизированном очистном забое, чтобы осуществлять текущий контроль концентрации газа в верхних углах действующего забоя, обеспечивать безопасность добычи в угольной шахте и служить основой обеспечения безопасности добычи в угольных шахтах с высокой опасностью взрыва угля и газа.

Выполненные на основе решетки волоконно-оптические датчики температуры размещают в выработанном пространстве в полностью механизированном очистном забое, чтобы осуществлять текущий контроль температуры и ее изменения в выработанном пространстве в режиме реального времени, и служить надежной основой данных для предотвращения пожара и самовозгорания угля в выработанном пространстве.

В подсистеме текущего контроля безопасности тоннеля: выполненные на основе решетки волоконно-оптические датчики механического напряжения при бурении размещают в ведущей массе угля в тоннелях на обоих концах действующего забоя, чтобы осуществлять текущий контроль изменения появления давления в крепи в поле механических напряжений в течение всего процесса относительно стабильного и явного перемещения горной породы кровли и служить основой для принятия решений по подземному давлению в соответствии с распределением, переносом и изменением давления в крепи, например, по положению и диапазону распределения пикового давления, и долгосрочного и среднесрочного прогнозирования веса кровли;

выполненные на основе решетки волоконно-оптические датчики текущего контроля разделения размещают в породе кровли тоннеля, закрепленной анкерными стержнями, чтобы осуществлять текущий контроль изменения ситуации и тенденции изменения значений разделения внутри и снаружи закрепленной области кровли и служить основой текущего контроля стабильности кровли тоннеля, закрепленной анкерными стержнями, и обобщенного состояния движения вышележащей породы.

Выполненные на основе решетки волоконно-оптические датчики скорости ветра размещают в тоннеле, чтобы осуществлять текущий контроль объемного расхода воздуха и скорости вентиляции в тоннеле в угольной шахте. Это может быть использовано в вентиляционных и возвратных тоннелях, вентиляционных отверстиях и т.п. угольных шахт, в которых существует опасность поземного взрыва газа и обеспечивает возможность текущего контроля скорости ветра и расхода воздуха в вышеупомянутых участках, текущего контроля скорости ветра и расхода воздуха в тоннелях в режиме реального времени и для обеспечения извлечения газа в угольных шахтах и удаления из тоннелей газа с содержанием сероводорода.

Выполненные на основе решетки волоконно-оптические датчики механического напряжения анкерных оттяжек и выполненные на основе решетки волоконно-оптические датчики механического напряжения анкерных стержней размещают в породе тоннеля, чтобы осуществлять текущий контроль величины и распределения осевых сил анкерных стержней и анкерных оттяжек в тоннелях, закрепленных анкерными стержнями и анкерными оттяжками, обеспечивать надежную теоретическую основу текущего контроля стабильности кровли тоннеля, обеспечивать стабильность породы, окружающей тоннель, предотвращать такие происшествия, как значительное обрушение окружающей породы и т.п.

Выполненные на основе решетки волоконно-оптические датчики воды размещают в тоннелях, чтобы осуществлять текущий контроль прорыва воды в тоннелях и обеспечивать основу для предотвращения происшествий, связанных с внезапным прорывом воды в тоннели угольных шахт с высоким риском прорыва воды, что очень важно для прогнозирования и предотвращения аварийных ситуаций, связанных с водой в угольных шахтах.

На Фиг. 5 показана технологическая схема процесса обработки данных программным обеспечением для модулирования, анализа и обработки. Процесс обработки, осуществляемой программным обеспечением модулирования, анализа и обработки может включать следующие этапы:

этап 1: нумерирование, классифицирование и группирование выполненных на основе решетки волоконно-оптических датчиков;

этап 2: установка параметров и пороговых значений сигналов раннего предупреждения и тревоги для выполненных на основе решетки волоконно-оптических датчиков согласно условиям в угольной шахте;

этап 3: демодулирование данных безопасности угольной шахты, отслеживаемых выполненными на основе решетки волоконно-оптическими датчиками в режиме реального времени посредством выполненного на основе решетки волоконно-оптического статического демодулятора;

сравнение принятых в режиме реального времени данных, полученных программным обеспечением для модулирования, анализа и обработки, с пороговыми значениями сигналов раннего предупреждения и тревоги и

отправка сообщения о случае раннего предупреждения или тревоги из программного обеспечения модулирования, анализа и обработки, и одновременное сохранение в режиме реального времени данных в базе данных параметров текущего контроля, если результат сравнения указывает на превышение порогового значения;

этап 4: проведение анализа тенденции изменения, ассоциативного анализа по многим параметрам и сравнительного анализа с данными в базе данных параметров текущего контроля;

этап 5: выполнение следующей функциональной обработки, согласно соответствующим параметрам тоннеля и действующего забоя в угольной шахте и результату анализа:

1) выдача комплексного прогноза опасной ситуации в подземной угольной шахте;

2) отображение в режиме реального времени характеристических кривых текущего контроля для параметров безопасности при работе под землей в угольной шахте;

3) совместное использование данных с информацией посредством локальной вычислительной сети LAN угольной шахты;

4) создание комплексных отчетов;

5) выполнение поисков в архиве данных; с обеспечением, таким образом, принятия мер безопасности для безопасной и эффективной добычи в угольной шахте.

Благодаря описанной выше технической схеме предложенная система может осуществлять текущий контроль по многим параметрам с помощью множества станций текущего контроля, в нее встроены выполненные на основе решетки волоконно-оптические датчики, она использует волоконные световоды в качестве носителя обеспечения передачи, имеет высокую сопротивляемость электромагнитным помехам, менее подвержена влиянию окружающей среды, выполнена с возможностью стабильной работы, реализует непрерывный оперативный долгосрочный текущий контроль в режиме реального времени и имеет функцию раннего предупреждения и тревоги;

благодаря этому предлагаемая система может обеспечивать комплексный текущий контроль в подземных угольных шахтах и своевременный прогноз опасности, реализует совместное использование данных по всей области шахтных работ, и предоставляет руководству угольной шахты возможность быстрого получения информации о подземных работах в угольной шахте, с тем чтобы предпринять меры по обеспечению безопасности, лучше управлять безопасной добычей в угольной шахте, и обеспечивать, таким образом, безопасную и эффективную добычу в угольной шахте.

Комплексная система текущего контроля для обеспечения безопасности в подземных угольных шахтах с использованием выполненных на основе решетки волоконно-оптических датчиков, содержащая надземную часть и подземную часть. Надземная часть содержит выполненный на основе решетки волоконно-оптический статический демодулятор, систему обработки компьютерных данных, принтер, сервер и клиента. Подземная часть содержит блок оптических переключателей, подсистему текущего контроля безопасности действующего забоя и подсистему текущего контроля безопасности тоннеля. Обе из подсистем текущего контроля содержат по меньшей мере одну базовую станцию текущего контроля. Каждая базовая станция текущего контроля содержит по меньшей мере одну станцию текущего контроля. Каждой станции текущего контроля соответствует совокупность выполненных на основе решетки волоконно-оптических датчиков. Система текущего контроля использует множество станций текущего контроля, выполняет текущий контроль множества параметров под землей, объединена с выполненными на основе решетки волоконно-оптическими датчиками, использует полностью оптоволоконное измерение и волоконные световоды для передачи сигнала, является безопасной по своей природе, имеет высокую сопротивляемость электромагнитным помехам, позволяет достичь хорошей результативности текущего контроля и реализует совместное использование данных при непрерывном оперативном долгосрочном текущем контроле в режиме реального времени и добыче на больших площадях, благодаря чему улучшается управление безопасной добычей угля, обеспечивается возможность эффективного уменьшения возникновения несчастных случаев в угольной шахте и возможность безопасной и высокоэффективной добычи угля. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Комплексная система текущего контроля для обеспечения безопасности в подземных угольных шахтах с использованием выполненных на основе решетки волоконно-оптических датчиков, при этом

она содержит надземную часть и подземную часть, надземная часть содержит выполненный на основе решетки волоконно-оптический статический демодулятор, систему обработки компьютерных данных, принтер, сервер и клиентов, клиент соединен с сервером посредством локальной вычислительной сети LAN угольной шахты, а выполненный на основе решетки волоконно-оптический статический демодулятор соединен с подземной частью посредством передающего шахтного кабеля;

подземная часть содержит блок оптических переключателей, подсистему текущего контроля безопасности действующего забоя и подсистему текущего контроля безопасности тоннеля;

один канал блока оптических переключателей соединен с подсистемой текущего контроля безопасности действующего забоя посредством волоконного световода обеспечения связи, подсистема текущего контроля безопасности действующего забоя содержит по меньшей мере одну базовую станцию текущего контроля действующего забоя, при этом

каждая базовая станция текущего контроля действующего забоя содержит по меньшей мере одну станцию текущего контроля, и каждой станции текущего контроля соответствует совокупность выполненных на основе решетки волоконно-оптических датчиков, которая включает в себя выполненный на основе решетки волоконно-оптический датчик давления в стойке, выполненный на основе решетки волоконно-оптический датчик газа и выполненный на основе решетки волоконно-оптический датчик температуры;

другой канал блока оптических переключателей соединен с подсистемой текущего контроля безопасности тоннеля посредством волоконного световода обеспечения связи, а подсистема текущего контроля безопасности тоннеля содержит по меньшей мере одну базовую станцию текущего контроля тоннеля, при этом

каждая базовая станция текущего контроля тоннеля содержит по меньшей мере одну станцию текущего контроля, и каждой станции текущего контроля соответствует совокупность выполненных на основе решетки волоконно-оптических датчиков, которая включает в себя выполненный на основе решетки волоконно-оптический датчик механического напряжения при бурении, выполненный на основе решетки волоконно-оптический датчик текущего контроля разделения, выполненный на основе решетки волоконно-оптический датчик скорости ветра, выполненный на основе решетки волоконно-оптический датчик механического напряжения анкерной оттяжки, выполненный на основе решетки волоконно-оптический датчик воды и выполненный на основе решетки волоконно-оптический датчик механического напряжения анкерного стержня;

в подземной части угольной шахты размещены участки текущего контроля, а в подсистеме текущего контроля безопасности действующего забоя и подсистеме текущего контроля безопасности тоннеля установлены выполненные на основе решетки волоконно-оптические датчики, с тем чтобы осуществлять текущий контроль параметров безопасности угольной шахты, причем

выходной порт выполненного на основе решетки волоконно-оптического статического демодулятора соединен с системой обработки компьютерных данных посредством сетевого интерфейса, интерфейса стандарта RS232 или USB интерфейса;

система обработки компьютерных данных имеет встроенное программное обеспечение для модулирования, анализа и обработки и содержит следующие модули:

(a) модуль ввода, включающий функции ввода параметров угольной шахты, ввода сигналов раннего предупреждения и тревоги и автоматического сбора;

(b) модуль управления, включающий функции поиска в архиве данных, совместного использования данных и автоматического сохранения;

(c) модуль анализа, включающий функции анализа тенденции изменения, ассоциативного анализа по многим параметрам и сравнительного анализа;

(d) модуль вывода, включающий функции подачи сигнала тревоги при нахождении вне предельных значений, прогнозирования опасной ситуации, выдачи комплексных отчетов и построения характеристической кривой в режиме реального времени.

2. Комплексная система текущего контроля для обеспечения безопасности в подземных угольных шахтах с использованием выполненных на основе решетки волоконно-оптических датчиков по п. 1, в которой этапы обработки, осуществляемой программным обеспечением для модулирования, анализа и обработки, включают в себя:

этап 1: нумерирование, классифицирование и группирование выполненных на основе решетки волоконно-оптических датчиков;

этап 2: установка параметров и пороговых значений сигналов раннего предупреждения и тревоги для выполненных на основе решетки волоконно-оптических датчиков согласно условиям в угольной шахте;

этап 3: демодулирование данных безопасности угольной шахты, отслеживаемых выполненными на основе решетки волоконно-оптическими датчиками, в режиме реального времени посредством выполненного на основе решетки волоконно-оптического статического демодулятора;

сравнение принятых в режиме реального времени данных, полученных программным обеспечением модулирования, анализа и обработки, с пороговыми значениями сигналов раннего предупреждения и тревоги и

отправка сообщения о случае раннего предупреждения или тревоги из программного обеспечения модулирования, анализа и обработки и одновременное сохранение в режиме реального времени данных в базе данных параметров текущего контроля, если результат сравнения указывает на превышение порогового значения;

этап 4: проведение анализа тенденции изменения, ассоциативного анализа по многим параметрам и сравнительного анализа с данными в базе данных параметров текущего контроля;

этап 5: выполнение следующей функциональной обработки согласно соответствующим параметрам тоннеля и действующего забоя в угольной шахте и результату анализа:

1. выдача комплексного прогноза опасной ситуации в подземной угольной шахте;

2. отображение в режиме реального времени характеристических кривых текущего контроля для параметров безопасности при работе под землей в угольной шахте;

3. совместное использование данных с информацией посредством локальной вычислительной сети LAN угольной шахты;

4. создание комплексных отчетов;

5. выполнение поисков в архиве данных с обеспечением, таким образом, принятия мер безопасности для безопасной и эффективной добычи в угольной шахте.