CN103257009A - 一种基于光纤光栅传感的工作面矿压在线监测系统 - Google Patents

Abstract

一种基于光纤光栅传感的工作面矿压在线监测系统，属于矿压在线监测系统。该监测系统在井下工作面选择若干测点，将测点内安装监测系统，监测系统的液压控制阀安装在液压支架内，液压控制阀通过油管与本安型光纤光栅压力计的导压孔相连接，本安型光纤光栅压力计的光信号通过光纤与矿用光缆传送至地面的光纤光栅解调仪，光纤光栅解调仪解调为数字信号再传输至计算机系统，计算机系统进行实时监控及分析处理。优点：该在线监测系统设备安装简单；采用全光测量和光纤传输，有效避免电磁干扰的影响；采用温补光栅对温度误差进行补偿，极大地提高了监测精度；能及时提供工作面矿压监测及预测结果，利于指导现场生产及科研工作。

Description

一种基于光纤光栅传感的工作面矿压在线监测系统

技术领域

本发明涉及一种矿压在线监测系统，具体是一种基于光纤光栅传感的工作面矿压在线监测系统，应用于煤矿综采工作面液压支架压力监测领域。

背景技术

近年来，随着采矿技术的不断提高和开采深度的不断增加，矿山压力显现所造成的灾害也越来越严重，如顶板冒落、巷道变形、冲击矿压等事故频繁发生，给我国的煤矿业造成了巨大的损失，严重影响了从业人员的生命安全和矿井生产。因此，作为矿井安全生产重要保障手段之一的矿压监测越来越受到重视，对监测的准确性、可靠性及在线监测能力的要求也越来越高。如果建立一个先进的矿压在线监测预警系统，就能有效监控工作面生产，有效地预防和减少矿压事故的发生。

虽然目前国内外在人工智能化监测领域已经取得一定发展，比如采用单片机控制的振弦式压力传感器来监测，但这类现有的矿压监测方法普遍具有以下缺点：1、易受电磁干扰和外界环境干扰，监测精度不好；2、不防潮，可靠性低，使用寿命短，无法满足长期监测的要求；3、单台设备大量布点导致整个监测系统造价过高、复用率低。

发明内容

技术问题：为了克服现有技术中的不足，本发明提供一种多测站，多重子系统并用，以测量支架立柱油压反映综采工作面顶板矿压的分布情况，监测效果好、测量精度高，可靠性好，抗电磁干扰能力强，复用率高的基于光纤光栅传感的工作面矿压在线监测系统。

技术方案：本发明的目的通过如下技术方案实现：该在线监测系统包括：液压支架、液压控制阀、油管、本安型光纤光栅压力计、光纤、矿用光缆、光纤光栅解调仪和计算机系统；液压控制阀安装在液压支架内，液压控制阀2通过油管与本安型光纤光栅压力计的导压孔相连接，本安型光纤光栅压力计的光信号通过光纤与矿用光缆传送至地面的光纤光栅解调仪，光纤光栅解调仪解调为数字信号再传输至计算机系统，计算机系统进行实时监控及分析处理。

所述的本安型光纤光栅压力计至少各包含2个压力光栅与2个温补光栅。

所述的计算机系统包括如下子系统：

（a）数据输入子系统，具有数据的自动采集、人工键入、文件导入功能；

（b）数据管理子系统，具有管理模型库、数据库、图像库的功能；

（c）数据分析子系统，具有数据的在线监控、离线分析、实时预测功能；

（d）评价决策子系统，具有根据数据分析进行综合评价、提出建议、辅助决策的功能；

（e）数据输出子系统，具有数据的屏幕显示、存档备份及打印功能。

有益效果，由于采用了上述方案，本发明采用多测站，多重子系统并用，以测量支架立柱油压反映综采工作面顶板矿压的分布情况，当综采工作面支架支护的顶板矿压显现时，顶板矿压将作用力施加到液压支架上，液压支架利用立柱的支撑力支撑顶板，本发明将本安型光纤光栅压力计与立柱的液压控制阀测压孔通过油管相连接，油压大小的变化将会使本安型光纤光栅压力计内压力光栅的栅距发生变形，进而导致光栅的反射中心波长发生漂移，利用地面的光纤光栅静态解调仪将压力计的波长信号解调为数字信号，然后利用计算机的多重子系统对数字信号做进一步分析处理，将监测的数据实时存储显示并存档备份，具有打印功能；同时可列表显示各测站的压力大小曲线图，实现工作面矿压的在线监测及预警报警功能，指导现场安全生产。监测效果好、测量精度高，可靠性好，抗电磁干扰能力强，复用率高。

优点：方法系统全面，设备安装简单，适于普遍推广；工作面端不需供电，保证了现场安全；采用全光测量和光纤传输，有效避免电磁干扰的影响；采用温补光栅对温度误差进行补偿，极大地提高了监测精度；能及时提供工作面矿压监测及预测结果，利于指导现场生产及科研工作。

附图说明

图1为本发明的结构图。

图2为本发明的系统组成框架图。

图3为本发明的计算机系统框架图。

图中，1、液压支架；2、液压控制阀；3、油管；4、本安型光纤光栅压力计；5、光纤；6、矿用光缆；7、光纤光栅解调仪；8、计算机系统。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的一个实施例作进一步的描述：

实施例1：在井下工作面选择若干测点，将位于测点内安装有在线监测系统；该在线监测系统包括：液压支架1、液压控制阀2、油管3、本安型光纤光栅压力计4、光纤5、矿用光缆6、光纤光栅解调仪7和计算机系统8；液压控制阀2安装在液压支架1内，液压控制阀2通过油管3与本安型光纤光栅压力计4的导压孔相连接，本安型光纤光栅压力计4的光信号通过光纤5与矿用光缆6传送至地面的光纤光栅解调仪7，光纤光栅解调仪7解调为数字信号再传输至计算机系统8，计算机系统8进行实时监控及分析处理。

所述的本安型光纤光栅压力计4至少各包含2个压力光栅与2个温补光栅，其中压力光栅分别测量支架前后立柱的压力，温补光栅分别测量支架前后立柱的油温从而对压力测量值进行补偿修正。

所述的计算机系统8包括如下子系统：

（a）数据输入子系统，具有数据的自动采集、人工键入、文件导入功能；

（b）数据管理子系统，具有管理模型库、数据库、图像库的功能；

（c）数据分析子系统，具有数据的在线监控、离线分析、实时预测功能；

（d）评价决策子系统，具有根据数据分析进行综合评价、提出建议、辅助决策的功能；

（e）数据输出子系统，具有数据的屏幕显示、存档备份及打印功能。

Claims (3)

1.一种基于光纤光栅传感的工作面矿压在线监测系统，其特征在于：该在线监测系统包括：液压支架、液压控制阀、油管、本安型光纤光栅压力计、光纤、矿用光缆、光纤光栅解调仪和计算机系统；液压控制阀安装在液压支架内，液压控制阀通过油管与本安型光纤光栅压力计的导压孔相连接，本安型光纤光栅压力计的光信号通过光纤与矿用光缆传送至地面的光纤光栅解调仪，光纤光栅解调仪解调为数字信号再传输至计算机系统，计算机系统进行实时监控及分析处理。

2.根据权利要求书1所述的一种基于光纤光栅传感的工作面矿压在线监测系统，其特征在于：所述的本安型光纤光栅压力计至少各包含2个压力光栅与2个温补光栅。

3.根据权利要求书1所述的一种基于光纤光栅传感的工作面矿压在线监测系统，其特征在于：所述的地面计算机系统包括如下子系统：

（a）数据输入子系统，具有数据的自动采集、人工键入、文件导入功能；

（b）数据管理子系统，具有管理模型库、数据库、图像库的功能；

（c）数据分析子系统，具有数据的在线监控、离线分析、实时预测功能；

（d）评价决策子系统，具有根据数据分析进行综合评价、提出建议、辅助决策的功能；

（e）数据输出子系统，具有数据的屏幕显示、存档备份及打印功能。

Images