基于半导体气体传感器的煤矿火灾探测

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1、基于半导体气体传感器的煤矿火灾探测PeterReimannandAndreasSchu¨tze实验室测量技术，机电部，萨尔布吕肯，德国萨尔州大学摘要:目的—由在煤矿中于环境条件，检测和危险性的鉴定是一个挑战。本研究的目的是把重点放在地下火灾探测，尤其是阴燃火灾，这是由CO和C2H4出气特点。设计/方法/途径—研究开发基于一个单一的半导体气体传感器和相对湿度的传感器和系统温度。商业半导体气体传感器具有高动态范围的硬件控制和数据采集平台操作与应用优化的温度循环，以提高稳定性和选择性。结果—分层评价战略，不仅可以识别CO和C2H4比例为100:1，标志着火灾闷烧，但也适合于分离或量化典型的干扰化

2、合物，如甲烷，一氧化碳，氮氧化物或H2，从而有助于避免代价高昂的误报。之后有前途的实验室预测试，系统是专为现场测试，包括测试气体和重新标定算法。为了提高了系统的稳定性，目前作者正在研究自我监控策略基于阻抗谱的冗余数据。独创性/价值—这种方法允许在亚ppm浓度的水平，即使在存在的甲烷乙烯检测到只有1％只要有一个简单的气体传感器。该系统实现了分类重复性以及鲁棒性，允许符合成本效益下，地面的发展火灾探测系统。新奇的的自我监控战略将进一步提高系统的可靠性。关键词:消防；煤炭开采；半导体气体传感器纸张类型：研究论文1.介绍和目的为了采矿工作的安全性，识别煤矿的危险性是非常的重要。煤矿的中心—矿安全方

3、面是有效的火灾探测，特别是闷烧煤火。目前，一氧化碳（CO）浓度和它的发展作为指标主要特点为闷烧火灾二氧化碳气体释放（福克斯，1996年）。虽然这种类型的消防建立了检测，它有两个明显的缺点。首先，长的检测时间（数天甚至数周）所造成的消防和相应的增长缓慢的缓慢扩张一氧化碳浓度。其次，许多误报所造成的不同的情况，例如爆破作业或柴油车尾气油烟，其中发电有限公司也陪同此外，增加新鲜空气供应，大大降低有关一氧化碳浓度约。10ppm的决策检测困难。煤火早先的研究（Guntau和Hein，1994年;海恩等人，1995年）已经确定了可能的补救办法。闷烧煤火的特点是显著生成乙烯（乙烯）和特征CO/C2H41

4、00/1的比例。对于在煤矿的气氛，这意味着乙烯浓度ppb范围。煤炭地下（UG）的气氛地雷通常具有高背景浓度的甲烷（1％），此外，也有令人不安的气体，如氢气（H2）和氮氧化物（一氧化氮，二氧化氮）。因此，触发只能检测可靠，灵敏度高，选择性传感器。由于其高灵敏度，低成本和鲁棒性，半导体气体传感器是非常适合的轮廓应用。的主要缺点，选择性和稳定性，可以提高温度循环（T单车）（李和芦苇丛生，1999年，安卡拉等，2004年）和智能信号。处理（Llobet等，2001）。在广泛的实验室测试中，我们制定了分层策略煤矿火灾探测到特定的气体成分（莱曼，2006年，康拉德等人，2007年b）考虑和建一个现场测

5、试系统（莱曼等人，2009年a，b）项。与此同时，自我监测和自我诊断策略研究提高稳定性，尤其是在安全应用（莱曼，等。2008A，B）和安全。本文提供了一个UG的概述火灾探测的方法，国家的最先进的测量系统，并在实验室和实地测试得到了结果。它会结束自我监控策略的短期前景。1.UG的火灾和他们的检测UG的火灾主要可以被归类为开放或阴燃火灾。明火易燃的结果材料和火焰的特点。带火灾的一个突出例如，这种类型的火灾。在这里，煤尘被加热滑动皮带和滚筒之间的摩擦。由于强气流的开放火势蔓延非常快，是很危险的人的生命。另一方面闷烧火灾基于化学反应与煤和UG的大气压，主要存在于在煤矿采空区。为主，CO和越来越高的

6、温度（150°或者更多）这种化学反应的产品。如果这个热点的利差，它会点燃易燃材料和或导致爆炸结合爆炸性气体如甲烷浓度爆炸下限以上。在UG大气压下，国有的最先进的检测闷烧火灾是根据电化学电池CO浓度的测定及其发展随着时间的推移。同时，甲烷浓度不断测量，例如催化气体传感器，以防止爆炸。此外，特殊的测量系统基于红外（IR）或气相色谱（GC）和气体样品，其中地面以上分析，允许监测气体浓度较高的塌陷区。虽然这种类型的检测是有效的事项意外的，它有像长了上述缺点决定时间和/或许多假警报（福克斯，1996年）。因此，一个方面的主要挑战识别危险情况的存在同时检测的特点，如目标气体一氧化碳，氢气（H2），氮氧

7、化物（NO，NO2）和乙烯（乙烯）非常“嘈杂”UG的气氛中，以避免代价高昂的误报。具体来说，约CO/C2H4比例，100被认定为阴燃煤的一个很好的指标火灾的（Guntau和Hein，1994年）。图1地下失火时的COHEC2H4的浓度图1显示了2006年在德国的煤矿地下失火气体分析结果。结果是基于气相色谱和红外吸收测量。请注意，这些测量结果闷烧火灾的采空区范围内采取开始与相应的浓度较高。结合在积极挖掘领域的新鲜空气CO浓