一种基于光纤光栅传感器的煤矿井筒在线监测系统技术方案

本实用新型专利技术一种基于光纤光栅传感器的煤矿井筒在线监测系统，属于煤矿井筒在线监测系统技术领域；所要解决的技术问题为：提供一种基于光纤光栅传感器的煤矿井筒在线监测系统硬件结构的改进；解决上述技术问题采用的技术方案为：包括埋入式的光纤光栅应力传感器和光纤光栅位移传感器，所述光纤光栅应力传感器、光纤光栅位移传感器分别根据井筒形状埋设在井筒的筒壁内部并用混凝土进行浇筑；所述井筒的筒壁上设置有多个光纤光栅温度传感器，所述光纤光栅应力传感器、光纤光栅位移传感器、光纤光栅温度传感器分别通过单模传输光缆与光纤光栅解调仪的输入端相连，将温度信号转化为数字信号传输至控制中心的井内控制端上；本实用新型专利技术应用于煤矿井筒。用新型应用于煤矿井筒。用新型应用于煤矿井筒。

【技术实现步骤摘要】
一种基于光纤光栅传感器的煤矿井筒在线监测系统


[0001]本技术一种基于光纤光栅传感器的煤矿井筒在线监测系统，属于煤矿井筒在线监测系统


技术介绍

[0002]目前我国煤炭总量的趋势是埋藏深度浅的煤层被逐渐开发，随着矿井开采深度的增加，采矿工程面临的问题更加复杂，井筒的深度也相应增加。井筒是煤矿的“咽喉”，其安全运营是煤矿生产顺利进行的重要保障。由于井筒所处地质性质千差万别，地层条件、井壁受力状况复杂多样，井筒在建井过程中或运行过程中出现变形破裂、破坏，从而对煤矿生产带来巨大的经济财产损失和人员伤亡事故发生。
[0003]目前国内外对于井壁实时监测的监测系统是采用传统的电传感器进行工作的，但是由于井壁检测中监测参数多、测点分散、分布范围广、监测环境恶劣，通过设置电传感器存在容易出现漏检或引线过多影响结构稳定性从而造成检测效率低的问题，在检测中不能够实时的获取井筒稳定状态的所有特征量，难以实现井筒安全预警。
[0004]因此，需要提出一种基于光纤光栅传感器的煤矿井筒在线监测系统，实时获取井壁结构参数和环境参数，通过对上述参数的分析使井壁的受力处于可监测的安全范围内，并在井筒出现异常时及时提供报警信息。

技术实现思路

[0005]本技术为了克服现有技术中存在的不足，所要解决的技术问题为：提供一种基于光纤光栅传感器的煤矿井筒在线监测系统硬件结构的改进。
[0006]为了解决上述技术问题，本技术采用的技术方案为：一种基于光纤光栅传感器的煤矿井筒在线监测系统，包括埋入式的光纤光栅应力传感器和光纤光栅位移传感器，所述光纤光栅应力传感器、光纤光栅位移传感器分别根据井筒形状埋设在井筒的筒壁内部并用混凝土进行浇筑；
[0007]所述井筒的筒壁上设置有多个用于检测井筒内部环境温度的光纤光栅温度传感器，所述光纤光栅应力传感器、光纤光栅位移传感器、光纤光栅温度传感器分别通过单模传输光缆与光纤光栅解调仪的输入端相连，用于将光纤光栅应力传感器、光纤光栅位移传感器、光纤光栅温度传感器采集的井筒井壁应变信号、井筒内的温度信号进行处理后转化为数字信号传输至控制中心的井内控制端上；
[0008]所述单模光缆通过混凝土浇筑固定埋设在筒壁内部；
[0009]所述控制中心还包括地面控制端和远程控制端，所述井内控制端、地面控制端、远程控制端分别设置有用于数据分析处理的第一控制器、第二控制器和第三控制器，所述第一控制器、第二控制器、第三控制器通过设置的ZigBee模块实现无线通信；
[0010]所述第一控制器通过导线与光纤光栅解调仪的输出端相连，所述第一控制器还通过导线分别与第一显示屏、存储模块相连，所述第一控制器的电源端通过导线与电源模块
相连。
[0011]所述第二控制器通过导线与第二显示屏相连，所述第三控制器通过导线与第三显示屏相连。
[0012]所述井筒包括主立井井筒、副立井井筒和风筒，所述光纤光栅应力传感器和光纤光栅位移传感器的埋设位置根据主立井井筒、副立井井筒和风筒的筒壁检测点具体设置为竖向埋设和/或横向埋设。
[0013]所述第一控制器还通过导线与报警系统相连，所述报警系统具体为光电报警器，所述光电报警器分别设置在井内控制端、地面控制端、远程控制端的控制室外。
[0014]所述光纤光栅应力传感器采用的型号为GYB1500GX（A）；
[0015]所述光纤光栅位移传感器采用的型号为GWY100GX（A）；
[0016]所述光纤光栅温度传感器采用的型号为GWD120GX（A）；
[0017]所述光纤光栅解调仪采用的型号为YGSJ
‑
15；
[0018]所述第一控制器、第二控制器、第三控制器采用的控制芯片的型号均为TMS320C62。
[0019]所述第一控制器与光纤光栅解调仪之间具体通过以太网线缆相连。
[0020]所述井筒的筒壁内部埋设的传感器检测线路具体设置为两路，一路作为主测量线路，另一路作为备用测量线路。
[0021]本技术相对于现有技术具备的有益效果为：本技术提供的煤矿井筒在线监测系统通过在煤矿的主副立井井筒、风筒的筒壁上埋设光纤光栅应力传感器和光纤光栅位移传感器对井筒不同位置的形变数据进行实时监测，同时在筒壁表面设置多个光纤光栅温度传感器对井筒内的环境温度数据进行实时监测，实现了对井筒安全数据的实时在线监测，并通过井下控制端对测量的数据进行分析处理，从而对井筒当前的形变、温度进行判断，最终通过触发光电报警器及时的向工作人员发出报警信息，提高了对井筒安全的监测效率和可靠性。
附图说明
[0022]下面结合附图对本技术做进一步说明：
[0023]图1为本技术的系统结构示意图；
[0024]图2为本技术的电路结构示意图；
[0025]图中：1为光纤光栅应力传感器、2为光纤光栅位移传感器、3为光纤光栅温度传感器、4为光纤光栅解调仪、5为井内控制端、6为地面控制端、7为远程控制端、8为ZigBee模块、9为存储模块、10为电源模块、11为报警系统、51为第一控制器、52为第一显示屏、61为第二控制器、62为第二显示屏、71为第三控制器、72为第三显示屏、100为井筒、200为控制中心。
具体实施方式
[0026]如图1和图2所示，本技术一种基于光纤光栅传感器的煤矿井筒在线监测系统，包括埋入式的光纤光栅应力传感器1和光纤光栅位移传感器2，所述光纤光栅应力传感器1、光纤光栅位移传感器2分别根据井筒形状埋设在井筒100的筒壁内部并用混凝土进行浇筑；
[0027]所述井筒100的筒壁上设置有多个用于检测井筒内部环境温度的光纤光栅温度传感器3，所述光纤光栅应力传感器1、光纤光栅位移传感器2、光纤光栅温度传感器3分别通过单模传输光缆与光纤光栅解调仪4的输入端相连，用于将光纤光栅应力传感器1、光纤光栅位移传感器2、光纤光栅温度传感器3采集的井筒井壁应变信号、井筒内的温度信号进行处理后转化为数字信号传输至控制中心200的井内控制端5上；
[0028]所述单模光缆通过混凝土浇筑固定埋设在筒壁内部；
[0029]所述控制中心200还包括地面控制端6和远程控制端7，所述井内控制端5、地面控制端6、远程控制端7分别设置有用于数据分析处理的第一控制器51、第二控制器61和第三控制器71，所述第一控制器51、第二控制器61、第三控制器71通过设置的ZigBee模块8实现无线通信；
[0030]所述第一控制器51通过导线与光纤光栅解调仪4的输出端相连，所述第一控制器51还通过导线分别与第一显示屏52、存储模块9相连，所述第一控制器51的电源端通过导线与电源模块10相连。
[0031]所述第二控制器61通过导线与第二显示屏62相连，所述第三控制器71通过导线与第三显示屏72相连。
[0032]所述井筒100包括主立井井筒、副立井井筒和风筒，所述光纤光栅应力传感器1和光纤光栅位移传感本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于光纤光栅传感器的煤矿井筒在线监测系统，包括埋入式的光纤光栅应力传感器（1）和光纤光栅位移传感器（2），其特征在于：所述光纤光栅应力传感器（1）、光纤光栅位移传感器（2）分别根据井筒形状埋设在井筒（100）的筒壁内部并用混凝土进行浇筑；所述井筒（100）的筒壁上设置有多个用于检测井筒内部环境温度的光纤光栅温度传感器（3），所述光纤光栅应力传感器（1）、光纤光栅位移传感器（2）、光纤光栅温度传感器（3）分别通过单模传输光缆与光纤光栅解调仪（4）的输入端相连，用于将光纤光栅应力传感器（1）、光纤光栅位移传感器（2）、光纤光栅温度传感器（3）采集的井筒井壁应变信号、井筒内的温度信号进行处理后转化为数字信号传输至控制中心（200）的井内控制端（5）上；所述单模传输光缆通过混凝土浇筑固定埋设在筒壁内部；所述控制中心（200）还包括地面控制端（6）和远程控制端（7），所述井内控制端（5）、地面控制端（6）、远程控制端（7）分别设置有用于数据分析处理的第一控制器（51）、第二控制器（61）和第三控制器（71），所述第一控制器（51）、第二控制器（61）、第三控制器（71）通过设置的ZigBee模块（8）实现无线通信；所述第一控制器（51）通过导线与光纤光栅解调仪（4）的输出端相连，所述第一控制器（51）还通过导线分别与第一显示屏（52）、存储模块（9）相连，所述第一控制器（51）的电源端通过导线与电源模块（10）相连。2.根据权利要求1所述的一种基于光纤光栅传感器的煤矿井筒在线监测系统，其特征在于：所述第二控制器（61）通过导线与第二显示屏（62）相连，所述第三控制器（71）...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭建平，向真才，
申请(专利权)人：重庆拜安科技有限公司，
类型：新型
国别省市：