以锚杆为传感媒介的光纤光栅传感巷道围岩安全监测系统技术方案

本申请公开了一种以锚杆为传感媒介的光纤光栅传感巷道围岩安全监测系统，包括：多个锚杆传感器、光纤解调仪、主机和保护箱体；光纤解调仪与主机相连，设置在保护箱体内；每个锚杆传感器包括锚杆主体、光纤光栅、锚固和保护圆环；光纤光栅设置在锚杆主体的凹槽内，其中，光纤光栅包括光纤和光栅；保护圆环套设在锚杆主体尾端的预设距离处，锚固设置在锚杆主体的尾端；锚杆主体的尾端引出一根光纤，该光纤通过锚固与光纤解调仪相连；其中一个锚杆传感器的锚固焊接在保护箱体的外侧；光纤解调仪，用于分别采集每个锚杆传感器检测的波长信息，并分别对每个波长信息进行解调，以生成对应的波长数据；主机，用于分析波长数据，对巷道围岩进行安全评估。

【技术实现步骤摘要】
以锚杆为传感媒介的光纤光栅传感巷道围岩安全监测系统
本申请涉及巷道围岩安全监测系统
，特别涉及一种以锚杆为传感媒介的光纤光栅传感巷道围岩安全监测系统。
技术介绍
在巷道掘进的施工过程中，通常采用爆破的方式移除开挖范围内的岩石，其中，炸药在钻孔(爆破孔)内爆炸时，可以将开挖范围内的岩石爆破下来，然而同时必然会影响对巷道围岩的稳定性，甚至造成损伤或破坏，从而使巷道围岩的力学性能劣化，周围的承载力及其稳定性降低。目前，由于受到爆破环境和监测技术等条件的限制，其内部受力变形等情况不容易观测，严重影响施工的安全性。
技术实现思路
本申请旨在至少在一定程度上解决上述技术中的技术问题之一。为此，本申请的一个目的在于提出一种以锚杆为传感媒介的光纤光栅传感巷道围岩安全监测系统，能够监测巷道围岩各部分不同深度的位移情况，为开采现场的安全预警提供充足的数据，从而实现巷道围岩爆破稳定性的监测，进而确保相关工作人员的人身安全。为达到上述目的，本申请第一方面实施例提出了一种以锚杆为传感媒介的光纤光栅传感巷道围岩安全监测系统，包括：多个锚杆传感器、光纤解调仪、主机和保护箱体，其中，所述光纤解调仪与所述主机相连，所述光纤解调仪和所述主机设置在所述保护箱体内；每个所述锚杆传感器包括锚杆主体、光纤光栅、锚固和保护圆环，其中，所述锚杆主体沿轴线方向设有凹槽，且所述凹槽的起始位置为所述锚杆主体的尾端；所述光纤光栅设置在所述凹槽内，其中，所述光纤光栅包括光纤和光栅，所述光栅刻蚀在所述光纤上，且等距设置；所述保护圆环套设在距离所述锚杆主体的尾端预设距离处的所述锚杆主体上，所述锚固设置在所述锚杆主体的尾端；所述锚杆主体的尾端引出一根所述光纤，引出的所述光纤通过所述锚固与所述光纤解调仪相连；所述多个锚杆传感器中的一个锚杆传感器的锚固焊接在所述保护箱体的外侧；所述光纤解调仪，用于分别采集所述每个锚杆传感器检测的波长信息，并分别对所述每个锚杆传感器检测的波长信息进行解调，以生成所述每个锚杆传感器对应的波长数据；所述主机，用于根据所述每个锚杆传感器对应的波长数据，对巷道围岩进行安全评估。本申请实施例的以锚杆为传感媒介的光纤光栅传感巷道围岩安全监测系统，首先通过多个锚杆传感器进行检测，然后通过光纤解调仪分别采集每个锚杆传感器检测的波长信息，并分别对每个锚杆传感器检测的波长信息进行解调，生成每个锚杆传感器对应的波长数据，最后通过主机分析每个锚杆传感器对应的波长数据对巷道围岩进行安全评估，由此，能够监测巷道围岩各部分不同深度的位移情况，为开采现场的安全预警提供充足的数据，从而实现巷道围岩爆破稳定性的监测，进而确保相关工作人员的人身安全。另外，根据本申请上述实施例提出的以锚杆为传感媒介的光纤光栅传感巷道围岩安全监测系统还可以具有如下附加的技术特征：在本申请的一个实施例中，所述主机通过网线与所述光纤解调仪相连。在本申请的一个实施例中，所述凹槽的长度为1.2m，所述凹槽为5mm×5mm的凹槽，且所述凹槽的长度小于所述锚杆主体的长度。在本申请的一个实施例中，所述锚固为机械式锚固。在本申请的一个实施例中，所述光纤光栅通过环氧树脂类胶水粘贴在所述凹槽内。在本申请的一个实施例中，所述巷道围岩上设有多个检测孔，且所述多个锚杆传感器分别插入所述多个检测孔；其中，所述锚杆传感器的锚固和保护圆环处于所述检测孔外。在本申请的一个实施例中，所述每个锚杆主体的尾端引出的光纤分别与所述光纤解调仪相连，或者所述每个锚杆主体的尾端引出的光纤串联后与所述光纤解调仪相连。在本申请的一个实施例中，所述保护圆环的内径为20mm，所述保护圆环的外径为45mm，所述保护圆环的厚度为30mm。在本申请的一个实施例中，所述主机包括：第一获取模块，用于获取焊接在所述保护箱体的外侧的锚杆传感器对应的波长数据，并将所述焊接在所述保护箱体的外侧的锚杆传感器对应的波长数据作为基准波长数据；解析模块，用于对所述基准波长数据进行解析以确定目标时间段；第二获取模块，用于根据所述目标时间段分别从所述每个锚杆传感器对应的波长数据中提取目标波长数据；安全评估模块，用于根据从所述每个锚杆传感器对应的波长数据中提取目的标波长数据，对所述巷道围岩进行安全评估。在本申请的一个实施例中，所述光纤解调仪的采样率为500Hz。本申请附加的方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述变得明显，或通过本申请的实践了解到。附图说明本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1是根据本申请一个实施例的以锚杆为传感媒介的光纤光栅传感巷道围岩安全监测系统的方框示意图；图2是根据本申请一个实施例的锚杆传感器结构示意图；图3是根据本申请另一个实施例的以锚杆为传感媒介的光纤光栅传感巷道围岩安全监测系统的结构示意图；图4是根据本申请另一个实施例的以锚杆为传感媒介的光纤光栅传感巷道围岩安全监测系统的结构示意图；图5是根据本申请另一个实施例的以锚杆为传感媒介的光纤光栅传感巷道围岩安全监测系统的结构示意图；图6是根据本申请一个实施例的主机结构方框示意图；图7是根据本申请一个实施例的锚杆施工方式图；图8是根据本申请一个实施例的四个锚杆传感器布置方式示意图；图9是根据本申请一个实施例的第一锚杆传感器监测数据图；图10是根据本申请一个实施例的第二锚杆传感器监测数据图；图11是根据本申请一个实施例的第三锚杆传感器监测数据图；图12是根据本申请一个实施例的第四锚杆传感器监测数据图；图13是根据本申请一个实施例的第二锚杆传感器测得的振动信号图；图14是根据本申请一个实施例的第三锚杆传感器测得的振动信号图；图15是根据本申请一个实施例的第四锚杆传感器测得的振动信号图；图16是根据本申请一个实施例的第二锚杆传感器测得的振动信号作尺度为5的小波分解图；图17是根据本申请一个实施例的第三锚杆传感器测得的振动信号作尺度为5的小波分解图；图18是根据本申请一个实施例的第四锚杆传感器测得的振动信号作尺度为5的小波分解图。具体实施方式下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。下面结合附图来描述本申请实施例的以锚杆为传感媒介的光纤光栅传感巷道围岩安全监测系统。图1是根据本申请一个实施例的以锚杆为传感媒介的光纤光栅传感巷道围岩安全监测系统方框示意图。如图1所示，本申请实施例的以锚杆为传感媒介的光纤光栅传感巷道围岩安全监测系统100，可包括：多个锚杆传感器110、光纤解调仪121、主机122和保护箱体120。其中，光纤解调仪121和主机122相连，且光纤解调仪本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种以锚杆为传感媒介的光纤光栅传感巷道围岩安全监测系统，其特征在于，包括：多个锚杆传感器、光纤解调仪、主机和保护箱体，其中，/n所述光纤解调仪与所述主机相连，所述光纤解调仪和所述主机设置在所述保护箱体内；/n每个所述锚杆传感器包括锚杆主体、光纤光栅、锚固和保护圆环，其中，/n所述锚杆主体沿轴线方向设有凹槽，且所述凹槽的起始位置为所述锚杆主体的尾端；/n所述光纤光栅设置在所述凹槽内，其中，所述光纤光栅包括光纤和光栅，所述光栅刻蚀在所述光纤上，且等距设置；/n所述保护圆环套设在距离所述锚杆主体的尾端预设距离处的所述锚杆主体上，所述锚固设置在所述锚杆主体的尾端；/n所述锚杆主体的尾端引出一根所述光纤，引出的所述光纤通过所述锚固与所述光纤解调仪相连；/n所述多个锚杆传感器中的一个锚杆传感器的锚固焊接在所述保护箱体的外侧；/n所述光纤解调仪，用于分别采集所述每个锚杆传感器检测的波长信息，并分别对所述每个锚杆传感器检测的波长信息进行解调，以生成所述每个锚杆传感器对应的波长数据；/n所述主机，用于根据所述每个锚杆传感器对应的波长数据，对巷道围岩进行安全评估。/n

【技术特征摘要】
1.一种以锚杆为传感媒介的光纤光栅传感巷道围岩安全监测系统，其特征在于，包括：多个锚杆传感器、光纤解调仪、主机和保护箱体，其中，
所述光纤解调仪与所述主机相连，所述光纤解调仪和所述主机设置在所述保护箱体内；
每个所述锚杆传感器包括锚杆主体、光纤光栅、锚固和保护圆环，其中，
所述锚杆主体沿轴线方向设有凹槽，且所述凹槽的起始位置为所述锚杆主体的尾端；
所述光纤光栅设置在所述凹槽内，其中，所述光纤光栅包括光纤和光栅，所述光栅刻蚀在所述光纤上，且等距设置；
所述保护圆环套设在距离所述锚杆主体的尾端预设距离处的所述锚杆主体上，所述锚固设置在所述锚杆主体的尾端；
所述锚杆主体的尾端引出一根所述光纤，引出的所述光纤通过所述锚固与所述光纤解调仪相连；
所述多个锚杆传感器中的一个锚杆传感器的锚固焊接在所述保护箱体的外侧；
所述光纤解调仪，用于分别采集所述每个锚杆传感器检测的波长信息，并分别对所述每个锚杆传感器检测的波长信息进行解调，以生成所述每个锚杆传感器对应的波长数据；
所述主机，用于根据所述每个锚杆传感器对应的波长数据，对巷道围岩进行安全评估。


2.根据权利要求1所述的以锚杆为传感媒介的光纤光栅传感巷道围岩安全监测系统，其特征在于，其中，所述主机通过网线与所述光纤解调仪相连。


3.根据权利要求1所述的以锚杆为传感媒介的光纤光栅传感巷道围岩安全监测系统，其特征在于，其中，所述凹槽的长度为1.2m，所述凹槽为5mm×5mm的凹槽，且所述凹槽的长度小于所述锚杆主体的长度。


4.根据权利要求1所述的以锚杆为传感媒介的光纤光栅传感巷道围岩安全监测系统，其特征在于，其中，所述锚固为机械式锚固。


5.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄帅，齐庆杰，王安琪，刘英杰，周洋，姚国专，杨飞华，郑永超，
申请(专利权)人：煤炭科学研究总院，应急管理部国家自然灾害防治研究院，防灾科技学院，北京建筑材料科学研究总院有限公司，遵义水利水电勘测设计研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11