CN111006606B - 基于光纤光栅传感的充填体变形在线监测系统及监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于光纤光栅传感的充填体变形在线监测系统及监测方法，涉及矿山充填体监测技术领域。其包括延长部、固定装置、基于光纤光栅传感的充填体横向位移测量装置、基于光纤光栅传感的充填体竖向位移测量装置、钢管、延长线、挡板、耦合器、光纤、矿用光缆、光纤光栅解调仪及计算机系统，基于光纤光栅传感的充填体横向位移测量装置沿水平方向布置，基于光纤光栅传感的充填体竖向位移测量装置沿竖直方向布置；在基于光纤光栅传感的充填体竖向位移测量装置的下方通过固定装置对其固定，在充填体竖向位移测量装置的上方安装延长部，并且使延长部的顶部接触待充填区域的顶板。本发明可实现对充填体横向变形和竖向变形的实时、在线远程监测。

Description

基于光纤光栅传感的充填体变形在线监测系统及监测方法

技术领域

本发明涉及矿山充填体监测技术领域，具体涉及一种基于光纤光栅传感的充填体变形在线监测系统及监测方法。

背景技术

充填开采是指地下煤炭资源采出之后利用充填材料充填采空区，充填体有效支撑上覆岩层，将地表移动变形值控制在建(构)筑物允许变形范围内，实现建(构)筑物下煤炭资源的安全回采，并同时保护矿区生态环境和地下水资源。充填开采是我国开采“三下”压煤的一种重要技术手段，近年来随着我国环保要求的不断提高，充填开采技术在我国的应用越来越广泛。

充填开采之后，充填体将作为承载结构支撑上覆岩层，充填体在井下的实际工作状态将直接决定地表移动变形值的大小，因此有必要对井下充填体的实际工作状态进行实时监测。

公告号为CN202467929U和CN103528731A的专利分别公开了一种充填体性能在线监测系统和一种基于光纤光栅传感的煤矿膏体充填在线监测系统，但是其仅可实现对充填体的竖向变形和受力进行监测，而无法实现对充填体横向变形的监测。

充填体横向变形量和竖向变形量是评价充填体长期稳定性的重要指标，因此研制一种可以同时监测充填体横向变形和竖向变形的充填体在线监测系统十分必要，对评价充填体井下实际工作状态及稳定性具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于光纤光栅传感的充填体变形在线监测系统及监测方法，其以光纤作为传输介质，其可实现对充填体横向变形和竖向变形的实时、在线远程监测。

本发明的任务之一在于提供一种基于光纤光栅传感的充填体变形在线监测系统，其采用了以下技术方案：

一种基于光纤光栅传感的充填体变形在线监测系统，其包括延长部、固定装置、基于光纤光栅传感的充填体横向位移测量装置、基于光纤光栅传感的充填体竖向位移测量装置、钢管、延长线、挡板、耦合器、光纤、矿用光缆、光纤光栅解调仪及计算机系统；

所述的基于光纤光栅传感的充填体横向位移测量装置和基于光纤光栅传感的充填体竖向位移测量装置安装在充填体内的测点位置；所述的基于光纤光栅传感的充填体横向位移测量装置沿水平方向布置，所述的基于光纤光栅传感的充填体竖向位移测量装置沿竖直方向布置；

在所述的基于光纤光栅传感的充填体竖向位移测量装置的下方通过固定装置对其固定，在所述的充填体竖向位移测量装置的上方安装所述延长部，并通过选择不同长度的延长部使所述的延长部的顶部接触待充填区域的顶板；

所述的基于光纤光栅传感的充填体竖向位移测量装置与所述的固定装置之间为可调高度式连接部；

所述的基于光纤光栅传感的充填体竖向位移测量装置包括外壳一、外壳二、第一光纤光栅位移传感器、第一弹簧、第一刚性金属杆及紧固螺栓，所述的外壳一、外壳二均为圆形管件，二者内径相同，所述的外壳一两端开口，所述的外壳二一端开口，另一端封闭，所述的外壳一和外壳二开口的一端通过螺纹连接在一起，从外壳一的另一端穿出的滑杆与所述的外壳一之间设置有密封圈；

所述的外壳一和外壳二内套装有若干个所述的第一光纤光栅位移传感器，若干个第一光纤光栅位移传感器彼此串联，每个第一光纤光栅位移传感器设置有保护外套，所述的保护外套的外径与所述外壳一、外壳二的内径相匹配，各个第一光纤光栅位移传感器之间通过所述的刚性金属杆与所述第一弹簧连接，位于外壳二下部的第一光纤光栅位移传感器的保护套通过所述的紧固螺栓与外壳二固定连接，其余第一光纤光栅位移传感器的保护套与所述外壳二之间均为滑动配合；

所述的基于光纤光栅传感的充填体横向位移测量装置包括外壳三、外壳四、第二光纤光栅位移传感器、第二弹簧、连接线、连接环、第二刚性金属杆及弹簧固定架；所述的外壳三和外壳四均为圆形管件，二者内径相同，所述的外壳三和外壳四之间通过螺纹连接，在远离外壳四的外壳三的端部设置有用于引出所述连接线的引出孔，所述的连接线引出后固定在所述的连接环上，在靠近外壳四的外壳三的端部固定连接所述弹簧固定架；

在远离外壳三的外壳四的端部也设置有通透孔，用于引出所述的连接线；

在所述的外壳三、外壳四内套装有若干个所述的第二光纤光栅位移传感器，若干个第二光纤光栅位移传感器彼此串联，每个第二光纤光栅位移传感器设置有保护套，所述的第二光纤光栅位移传感器的保护套的外径与所述的外壳三、外壳四的内径相匹配，各个第二光纤光栅位移传感器之间通过所述的第二刚性金属杆与所述的第二弹簧连接，所述的第二光纤光栅位移传感器的保护套与所述的外壳三、外壳四之间均为滑动配合，位于中间部位的第二弹簧固定在所述的弹簧固定架上；

所述的连接线分别与位于两端的第二弹簧和第二刚性金属杆连接；

所述的延长线与所述基于光纤光栅传感的充填体横向位移测量装置的连接环连接，所述的钢管彼此首尾相连，连接好的钢管与所述基于光纤光栅传感的充填体横向位移测量装置两端通过螺纹连接，所述的延长线穿过所述钢管与所述挡板固定连接。

作为本发明的一个优选方案，上述的基于光纤光栅传感的充填体竖向位移测量装置和基于光纤光栅传感的充填体横向位移测量装置的数量根据测量目的确定，其数量≥1；上述的延长线的长度与钢管的数量也根据测量目的确定。

作为本发明的另一个优选方案，若干个第一弹簧、第二弹簧的弹性系数均相等，若干个第一光纤光栅位移传感器、第二光纤光栅位移传感器的弹性系数均相等，上述光纤的连接头从上述外壳二的下部引出。

进一步优选，上述的固定装置包括底座和地锚，上述的底座包括套管和底盘，上述的底盘通过上述地锚来固定，上述的套管竖向安装在上述的底盘上，在上述的套管上均匀开设有若干带有螺纹的通透孔，上述套管的内径大于上述的基于光纤光栅传感的充填体竖向位移测量装置的外径。

进一步优选，上述的计算机系统、光纤光栅解调仪位于地面，光纤光栅解调仪的一端与计算机系统连接，另一端与矿用光缆连接。

进一步优选，上述的延长部为延长杆，上述的延长杆整体为圆柱形杆件，其上端设置有抓爪，上述的抓爪用于增加与顶板的稳固性，上述的延长杆的下端设置有内螺纹。

进一步的，上述的延长线为刚性构件，在上述延长线的外侧涂有用于减小运动过程中阻力的润滑油，并且安装好的延长线处于一种预紧状态，以保证充填体带动挡板运动后可立即拉动光纤光栅位移传感器产生变形。

进一步的，上述的挡板包括档盘、密封塞和上述的紧固环，上述的档盘为中间有通透孔的圆盘或十字盘，上述档盘与上述密封塞固定连接，上述延长线穿过上述密封塞和档盘的中间孔后，通过上述紧固环与上述档盘连接。

进一步的，上述的底盘为圆形，在上述的底盘上开设有多个小孔，通过地锚固定在待充填区的底板上。

本发明的另一任务在于提供上述一种基于光纤光栅传感的充填体变形在线监测系统的监测方法，依次包括以下步骤：

第一步：根据具体的测量目的，将固定装置安装在合适位置，然后将检测合格的基于光纤光栅传感的充填体竖向位移测量装置与延长杆和固定装置连接，调整其高度，使延长杆顶端接触待充填区域的顶板，并保持稳定；

第二步：根据具体的测量目的，截取适当长度的两根延长线，并选取一定数量的钢管，将检测合格的基于光纤光栅传感的充填体横向位移测量装置与钢管、延长线和挡板进行连接，并将连接好的基于光纤光栅传感的充填体横向位移测量装置安装到合适位置；

第三步：分别将基于光纤光栅传感的充填体竖向位移测量装置和基于光纤光栅传感的充填体横向位移测量装置的光纤连接头通过耦合器与所述光纤连接，将所述光纤通过耦合器与所述矿用光缆连接，将矿用光缆与光纤光栅解调仪连接，将光纤光栅解调仪与所述计算机系统连接；

第四步：对采空区进行充填，通过计算机系统对充填体竖向变形和横向变形进行实时、在线远程监测。

与现有技术相比，本发明带来了以下有益技术效果：

(1)可以实现对充填体横向和竖向变形的实时、在线远程监测；

(2)以光纤为传输介质，井下无需供电，安全稳定，可实现长期连续监测；

(3)采用全光测量，有效避免电磁干扰的影响；

(4)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。

本发明通过在测点位置布置基于光纤光栅传感的充填体横向位移测量装置与基于光纤光栅传感的充填体竖向位移测量装置，可以同时实现对充填体横向和竖向变形的监测。

附图说明

图1为本发明的系统示意图；

图2为底座结构示意图；

图3为基于光纤光栅传感的充填体竖向位移测量装置结构示意图；

图4为基于光纤光栅传感的充填体横向位移测量装置结构示意图；

图5为基于光纤光栅传感的充填体竖向位移测量装置连接示意图；

图6为基于光纤光栅传感的充填体横向位移测量装置连接示意图；

图7为挡板结构示意图；

图8为本发明的充填体变形监测分站组成框图。

附图标记说明：A、实体煤，B、充填体，C、顶板，D、底板，1、延长杆，2、底座，21、套管，22、底盘，3、基于光纤光栅传感的充填体竖向位移测量装置，31、外壳一，32、外壳二，33、滑杆，34、第一光纤光栅位移传感器I，35、第一弹簧I，36、第一光纤光栅位移传感器II，37、第一弹簧II，38、第一光纤光栅位移传感器III，39、第一弹簧III，310、第一光纤光栅位移传感器IV，311、第一弹簧IV，312、第一光纤光栅位移传感器V，313、第一弹簧V，314、第一刚性金属杆，315、紧固螺栓，316、光纤光栅传感器保护套，4、基于光纤光栅传感的充填体横向位移测量装置，41、外壳三，42、外壳四，43、连接线，44、连接环，45、弹簧固定架，46、第二光纤光栅传感器I，47、第二弹簧I、48、第二光纤光栅传感器II，49、第二弹簧II，491、第二光纤光栅传感器III，492、第二弹簧III，493、第二光纤光栅传感器IV，494、第二弹簧IV，495、第二光纤光栅传感器V，496、第二弹簧V，5、地锚，6、挡板，61、档盘，62、紧固环，63、密封塞，7、钢管，8、光纤连接头，9、耦合器，10、光纤，11、矿用光缆，12、光纤光栅解调仪，13、计算机系统，14、延长线。

具体实施方式

本发明提出了一种基于光纤光栅传感的充填体变形在线监测系统及监测方法，为了使本发明的优点、技术方案更加清楚、明确，下面结合具体实施例对本发明做详细说明。

如图1所示，本发明一种基于光纤光栅传感的充填体变形在线监测系统，包括延长部、固定装置、基于光纤光栅传感的充填体横向位移测量装置4、基于光纤光栅传感的充填体竖向位移测量装置3、钢管7、延长线14、挡板6、耦合器9、光纤10、光纤连接头8、矿用光缆11、光纤光栅解调仪12及计算机系统13。

在充填体B的两侧为实体煤A，充填体B的顶部为顶板C，底部为底板D，上述的一种基于光纤光栅传感的充填体变形在线监测系统中的一部分安装在充填体B内，基于光纤光栅传感的充填体横向位移测量装置和基于光纤光栅传感的充填体竖向位移测量装置安装在充填体内的测点位置；上述的基于光纤光栅传感的充填体横向位移测量装置沿水平方向布置，上述的基于光纤光栅传感的充填体竖向位移测量装置沿竖直方向布置；上述的基于光纤光栅传感的充填体横向位移测量装置和基于光纤光栅传感的充填体竖向位移测量装置的数量根据测量目的确定，其数量≥1；延长线的长度与钢管的数量也根据测量目的确定。

利用本发明系统在监测过程中，可以布置多个测点，测点数量根据测量目的来确定，在每个测点布置一个基于光纤光栅传感的充填体横向位移测量装置和基于光纤光栅传感的充填体竖向位移测量装置，即：基于光纤光栅传感的充填体横向位移测量装置和基于光纤光栅传感的充填体竖向位移测量装置布置在同一个测点。每个基于光纤光栅传感的充填体横向位移测量装置和基于光纤光栅传感的充填体竖向位移测量装置通过光纤采用并联的方式接入矿用光缆。

在上述的基于光纤光栅传感的充填体竖向位移测量装置的下方通过固定装置对其固定，在上述的基于光纤光栅传感的充填体竖向位移测量装置的上方安装上述延长部，并且使上述的延长部的顶部接触待充填区域的顶板；如图2所示，本发明优选上述的固定装置包括底座2和地锚5，上述的底座2包括套管21和底盘22，上述的底盘22通过上述地锚来固定，上述的套管竖向安装在上述的底盘上，在上述的套管上均匀开设有若干带有螺纹的通透孔，上述套管的内径大于上述的基于光纤光栅传感的充填体竖向位移测量装置的外径。一般来说，底盘22设计为圆形，在圆形的周边分布若干个带螺纹的通透孔，通过通透孔与地锚来固定该底盘，进而提高系统整体的稳固性。

上述的基于光纤光栅传感的充填体竖向位移测量装置与上述的固定装置之间为可调高度式连接部，可调高度式连接部如通过孔与凸起部的配合连接方式。

本发明优选上述的延长部为延长杆1，根据实际需要选择不同长度的延长杆，上述的延长杆1整体为圆柱形杆件，其上端设置有抓爪，上述的抓爪用于增加与顶板的稳固性，上述的延长杆的下端设置有内螺纹。内螺纹用于与基于光纤光栅传感的充填体竖向位移测量装置连接。

如图3和图5所示，上述的基于光纤光栅传感的充填体竖向位移测量装置包括外壳一31、外壳二32、第一光纤光栅位移传感器、第一弹簧、第一刚性金属杆314及紧固螺栓315，上述的外壳一31、外壳二32均为圆形管件，二者内径相同，上述的外壳一两端开口，上述的外壳二一端开口，另一端封闭，上述的外壳一和外壳二开口的一端通过螺纹连接在一起，滑杆33从外壳一的另一端穿出，并且二者之间设置有密封圈，以防止充填浆液进入。

上述的外壳一和外壳二内套装有若干个上述的第一光纤光栅位移传感器，分别为第一光纤光栅位移传感器I 34、第一光纤光栅位移传感器II 36、第一光纤光栅位移传感器III 38、第一光纤光栅位移传感器IV310、第一光纤光栅位移传感器V312，相邻的第一光纤光栅位移传感器之间通过第一弹簧连接，如在第一光纤光栅位移传感器I34和第一光纤光栅位移传感器II36之间设置第一弹簧I35，同样，第一弹簧II37位于第一光纤光栅位移传感器II36和第一光纤光栅位移传感器III38之间，第一弹簧III39位于第一光纤光栅位移传感器III38和第一光纤光栅位移传感器IV310之间，第一弹簧IV311位于第一光纤光栅位移传感器IV310和第一光纤光栅位移传感器V312之间，第一弹簧V313位于第一光纤光栅位移传感器V312上方。

上述每个第一弹簧的弹性系数相等，且各个第一光纤光栅位移传感器的弹性系数也相等。

上述的各个第一光纤光栅位移传感器彼此串联，每个第一光纤光栅位移传感器设置有保护外套，上述的保护外套的外径与上述外壳一、外壳二的内径相匹配，各个第一光纤光栅位移传感器之间通过上述的刚性金属杆与上述弹簧连接，位于外壳二下部的第一光纤光栅位移传感器的保护套316通过上述的紧固螺栓与外壳二固定连接，其余第一光纤光栅位移传感器的保护套与上述外壳二之间均为滑动配合；

如图4和图6所示，上述的基于光纤光栅传感的充填体横向位移测量装置包括外壳三41、外壳四42、第二光纤光栅位移传感器、第二弹簧、连接线43、连接环44、第二刚性金属杆及弹簧固定架45；上述的外壳三和外壳四均为圆形管件，二者内径相同，上述的外壳三和外壳四之间通过螺纹连接，在远离外壳四的外壳三的端部设置有用于引出上述连接线的引出孔，上述的连接线引出后固定在上述的连接环上，在靠近外壳四的外壳三的端部固定连接上述弹簧固定架；

在远离外壳三的外壳四的端部也设置有通透孔，用于引出上述的连接线；

在上述的外壳三、外壳四内套装有若干个上述的第二光纤光栅位移传感器，若干个第二光纤光栅位移传感器彼此串联，如第二光纤光栅传感器I46、第二光纤光栅传感器II48、第二光纤光栅传感器III491、第二光纤光栅传感器IV493、第二光纤光栅传感器V495彼此串联。其中，第二弹簧I47位于第二光纤光栅传感器I和第二光纤光栅传感器II之间，第二弹簧II49位于第二光纤光栅传感器II48与第二光纤光栅传感器III491之间，第二弹簧III492位于第二光纤光栅传感器III491与第二弹簧III492之间；第二弹簧IV494位于第二光纤光栅传感器IV493和第二光纤光栅传感器V495之间，第二弹簧V496位于第二光纤光栅传感器V495的上方。

每个第二光纤光栅位移传感器设置有保护套，上述的第二光纤光栅位移传感器的保护套的外径与上述的外壳三、外壳四的内径相匹配，各个第二光纤光栅位移传感器之间通过上述的第二刚性金属杆与上述的第二弹簧连接，上述的第二光纤光栅位移传感器的保护套与上述的外壳三、外壳四之间均为滑动配合，位于中间部位的第二弹簧固定在上述的弹簧固定架上；

上述的连接线分别与位于两端的第二弹簧和第二刚性金属杆连接；

上述的延长线与上述基于光纤光栅传感的充填体横向位移测量装置的连接环连接，上述的钢管彼此首尾相连，连接好的钢管与上述基于光纤光栅传感的充填体横向位移测量装置两端通过螺纹连接，上述的延长线穿过上述钢管与上述挡板固定连接。

上述光纤的连接头从上述外壳二的下部引出。

上述的计算机系统、光纤光栅解调仪位于地面，光纤光栅解调仪的一端与计算机系统连接，另一端与矿用光缆连接。

上述的延长线为刚性构件，在上述延长线的外侧涂有用于减小运动过程中阻力的润滑油，并且安装好的延长线处于一种预紧状态，以保证充填体带动挡板运动后可立即拉动光纤光栅位移传感器产生变形。

如图7所示，上述的挡板包括档盘61、密封塞63和紧固环62，上述的档盘为中间有通透孔的圆盘或十字盘，上述档盘与上述密封塞固定连接，上述延长线穿过上述密封塞和档盘的中间孔后，通过上述紧固环与上述档盘连接。

下面对本发明基于光纤光栅传感的充填体变形在线监测方法做详细说明，如图8所示，具体步骤包括：

第一步：根据具体的测量目的，将固定装置安装在合适位置，然后将检测合格的基于光纤光栅传感的充填体竖向位移测量装置与延长杆和固定装置连接，调整其高度，使延长杆顶端接触待充填区域的顶板，并保持稳定；

第二步：根据具体的测量目的，截取适当长度的两根延长线，并选取一定数量的钢管，将检测合格的基于光纤光栅传感的充填体横向位移测量装置与钢管、延长线和挡板进行连接，并将连接好的基于光纤光栅传感的充填体横向位移测量装置安装到合适位置；

第三步：分别将基于光纤光栅传感的充填体竖向位移测量装置和基于光纤光栅传感的充填体横向位移测量装置的光纤连接头通过耦合器与所述光纤连接，将所述光纤通过耦合器与所述矿用光缆连接，将矿用光缆与光纤光栅解调仪连接，将光纤光栅解调仪与所述计算机系统连接；

第四步：对采空区进行充填，通过计算机系统对充填体竖向变形和横向变形进行实时、在线远程监测。

上述方式中未述及的部分采取或借鉴已有技术即可实现。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明的精神所作的举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (10)

1.一种基于光纤光栅传感的充填体变形在线监测系统，其包括延长部、固定装置、基于光纤光栅传感的充填体横向位移测量装置、基于光纤光栅传感的充填体竖向位移测量装置、钢管、延长线、挡板、耦合器、光纤、矿用光缆、光纤光栅解调仪及计算机系统，其特征在于：

所述的基于光纤光栅传感的充填体横向位移测量装置和基于光纤光栅传感的充填体竖向位移测量装置安装在充填体内的测点位置；所述的基于光纤光栅传感的充填体横向位移测量装置沿水平方向布置，所述的基于光纤光栅传感的充填体竖向位移测量装置沿竖直方向布置；

在所述的基于光纤光栅传感的充填体竖向位移测量装置的下方通过固定装置对其固定，在所述的充填体竖向位移测量装置的上方安装所述延长部，并且通过选择不同长度的延长部使所述的延长部的顶部接触待充填区域的顶板；

所述的基于光纤光栅传感的充填体竖向位移测量装置与所述的固定装置之间为可调高度式连接部；

所述的基于光纤光栅传感的充填体竖向位移测量装置包括外壳一、外壳二、第一光纤光栅位移传感器、第一弹簧、第一刚性金属杆及紧固螺栓，所述的外壳一、外壳二均为圆形管件，二者内径相同，所述的外壳一两端开口，所述的外壳二一端开口，另一端封闭，所述的外壳一和外壳二开口的一端通过螺纹连接在一起，从外壳一的另一端穿出的滑杆与所述的外壳一之间设置有密封圈；

所述的外壳一和外壳二内套装有若干个所述的第一光纤光栅位移传感器，若干个第一光纤光栅位移传感器彼此串联，每个第一光纤光栅位移传感器设置有保护外套，所述的保护外套的外径与所述外壳一、外壳二的内径相匹配，各个第一光纤光栅位移传感器之间通过所述的刚性金属杆与所述第一弹簧连接，位于外壳二下部的第一光纤光栅位移传感器的保护套通过所述的紧固螺栓与外壳二固定连接，其余第一光纤光栅位移传感器的保护套与所述外壳二之间均为滑动配合；

所述的基于光纤光栅传感的充填体横向位移测量装置包括外壳三、外壳四、第二光纤光栅位移传感器、第二弹簧、连接线、连接环、第二刚性金属杆及弹簧固定架；所述的外壳三和外壳四均为圆形管件，二者内径相同，所述的外壳三和外壳四之间通过螺纹连接，在远离外壳四的外壳三的端部设置有用于引出所述连接线的引出孔，所述的连接线引出后固定在所述的连接环上，在靠近外壳四的外壳三的端部固定连接所述弹簧固定架；

在远离外壳三的外壳四的端部也设置有通透孔，用于引出所述的连接线；

在所述的外壳三、外壳四内套装有若干个所述的第二光纤光栅位移传感器，若干个第二光纤光栅位移传感器彼此串联，每个第二光纤光栅位移传感器设置有保护套，所述的第二光纤光栅位移传感器的保护套的外径与所述的外壳三、外壳四的内径相匹配，各个第二光纤光栅位移传感器之间通过所述的第二刚性金属杆与所述的第二弹簧连接，所述的第二光纤光栅位移传感器的保护套与所述的外壳三、外壳四之间均为滑动配合，位于中间部位的第二弹簧固定在所述的弹簧固定架上；

所述的连接线分别与位于两端的第二弹簧和第二刚性金属杆连接；

所述的延长线与所述基于光纤光栅传感的充填体横向位移测量装置的连接环连接，所述的钢管彼此首尾相连，连接好的钢管与所述基于光纤光栅传感的充填体横向位移测量装置两端通过螺纹连接，所述的延长线穿过所述钢管与所述挡板固定连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于光纤光栅传感的充填体变形在线监测系统，其特征在于：所述的基于光纤光栅传感的充填体竖向位移测量装置和基于光纤光栅传感的充填体横向位移测量装置的数量根据测量目的确定，其数量≥1；所述的延长线的长度与钢管的数量也根据测量目的确定。

3.根据权利要求1所述的一种基于光纤光栅传感的充填体变形在线监测系统，其特征在于：若干个第一弹簧、第二弹簧的弹性系数均相等，若干个第一光纤光栅位移传感器、第二光纤光栅位移传感器的弹性系数均相等，所述光纤的连接头从所述外壳二的下部引出。

4.根据权利要求1所述的一种基于光纤光栅传感的充填体变形在线监测系统，其特征在于：所述的固定装置包括底座和地锚，所述的底座包括套管和底盘，所述的底盘通过所述地锚来固定，所述的套管竖向安装在所述的底盘上，在所述的套管上均匀开设有若干带有螺纹的通透孔，所述套管的内径大于所述的基于光纤光栅传感的充填体竖向位移测量装置的外径。

5.根据权利要求1所述的一种基于光纤光栅传感的充填体变形在线监测系统，其特征在于：所述的计算机系统、光纤光栅解调仪位于地面，光纤光栅解调仪的一端与计算机系统连接，另一端与矿用光缆连接。

6.根据权利要求1所述的一种基于光纤光栅传感的充填体变形在线监测系统，其特征在于：所述的延长部为延长杆，所述的延长杆整体为圆柱形杆件，其上端设置有抓爪，所述的抓爪用于增加与顶板的稳固性，所述的延长杆的下端设置有内螺纹。

7.根据权利要求1所述的一种基于光纤光栅传感的充填体变形在线监测系统，其特征在于：所述的延长线为刚性构件，在所述延长线的外侧涂有用于减小运动过程中阻力的润滑油。

8.根据权利要求1所述的一种基于光纤光栅传感的充填体变形在线监测系统，其特征在于：所述的挡板包括档盘、密封塞和所述的紧固环，所述的档盘为中间有通透孔的圆盘或十字盘，所述档盘与所述密封塞固定连接，所述延长线穿过所述密封塞和档盘的中间孔后，通过所述紧固环与所述档盘连接。

9.根据权利要求4所述的一种基于光纤光栅传感的充填体变形在线监测系统，其特征在于：所述的底盘为圆形，在所述的底盘上开设有多个小孔，通过地锚固定在待充填区的底板上。

10.根据权利要求1-9任一项所述的一种基于光纤光栅传感的充填体变形在线监测系统的监测方法，其特征在于，依次包括以下步骤：

第一步：根据具体的测量目的，将固定装置安装在合适位置，然后将检测合格的基于光纤光栅传感的充填体竖向位移测量装置与延长杆和固定装置连接，调整其高度，使延长杆顶端接触待充填区域的顶板，并保持稳定；

第二步：根据具体的测量目的，截取适当长度的两根延长线，并选取一定数量的钢管，将检测合格的基于光纤光栅传感的充填体横向位移测量装置与钢管、延长线和挡板进行连接，并将连接好的基于光纤光栅传感的充填体横向位移测量装置安装到合适位置；

第三步：分别将基于光纤光栅传感的充填体竖向位移测量装置和基于光纤光栅传感的充填体横向位移测量装置的光纤连接头通过耦合器与所述光纤连接，将所述光纤通过耦合器与所述矿用光缆连接，将矿用光缆与光纤光栅解调仪连接，将光纤光栅解调仪与所述计算机系统连接；

第四步：对采空区进行充填，通过计算机系统对充填体竖向变形和横向变形进行实时、在线远程监测。

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