一种煤矿地下水库坝体安全监测系统技术方案

本发明专利技术公开了一种煤矿地下水库坝体安全监测系统，包括监测主机、多个环网交换机、矿用光纤光栅调解仪、矿用电源箱以及接入矿用光纤光栅调解仪的流量计、水质传感器、光纤应变传感器、基岩变位计、钻孔应力传感器、加速度传感器、水压计；其中多个环网交换机分别设置在地面和井下，多个环网交换机之间通信连接，且与监测主机通信连接，有效的对坝体及环境进行分布式多点坝体安全监测，对保障坝体安全具有重要意义。要意义。要意义。

【技术实现步骤摘要】
一种煤矿地下水库坝体安全监测系统


[0001]本专利技术涉及煤矿地下水库坝体安全监测领域，特别是涉及一种煤矿地下水库坝体安全监测系统。

技术介绍

[0002]随着煤矿生产自动化深入推进，地下水库坝体安全监测是工程人员了解大坝运行状态和安全状况的有效手段和方法，可以监测大坝安全状况及预判其发展态势。地下水库坝体安全监测包括由传感设备获取各种参数、水文环境、结构、安全等信息经过识别、计算、判断等步骤，最终给出一个大坝安全程度的全过程。煤矿井下水库相对于地表水库，受矿山压力、巷道支护强度等影响，监测的参数较多，传统的监测手段较难应用在煤矿井下。

技术实现思路

[0003]本专利技术所要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种煤矿地下水库坝体安全监测系统。
[0004]本专利技术采用的技术方案为：一种煤矿地下水库坝体安全监测系统，其特征在于，包括监测主机、多个环网交换机、矿用光纤光栅调解仪、矿用电源箱以及接入矿用光纤光栅调解仪的流量计、水质传感器、光纤应变传感器、基岩变位计、钻孔应力传感器、加速度传感器、水压计；其中多个环网交换机分别设置在地面和井下，多个环网交换机之间通信连接，且与监测主机通信连接；位于井下的矿用光纤光栅调解仪与环网交换机通过矿用电源箱取电连接，实现网络数据共享和全局联网。
[0005]进一步方案是：矿用光纤光栅调解仪具有两路RS485总线通讯接口，可采集流量计和水质传感器信号；另外一路与环网交换机通讯，实现数据交互。
[0006]进一步方案是：矿用光纤光栅调解仪具有多个光纤接口，光纤应变传感器、基岩变位计、钻孔应力传感器、加速度传感器、水压计等通过光纤接入矿用光纤光栅调解仪，用光信号进行测量和传输多传感信号。
[0007]进一步方案是：环网交换机具有多个RS485总线通讯接口。
[0008]进一步方案是：监测主机与监测备机连接，并接入Web发布。
[0009]本专利技术可以获得包括以下技术方案效果：
[0010]1、通过在井下水库坝体上选取密闭的监测点来安装光纤钻孔应力传感器、基岩变位计、光纤应变传感器、加速度传感器来监测应力、形变和渗漏等坝体环境的情况；通过在进出水管道上安装流量传感器、水质传感器来监测水流量、水库的水质浊度及酸碱度等情况；矿用光纤光栅解调仪分别将将采集、解调后的监测数据通过环网交换机传至地面的监测主机。
[0011]2、基于光纤传感的坝体安全监测系统，采用光纤光栅技术，用光信号进行测量和传输，实现了测量现场的无电检测，充分利用光纤传感无源、本质安全、分站兼容性强的优势，能有效的对坝体及环境进行分布式多点坝体安全监测，对保障坝体安全具有重要意义。
[0012]3、通过地面监测主机实现系统化远程监控管理；地面监测主机连接监测备机，防止监测主机出问题，监测备机可代替监测主机使用；监测主机连接Web发布，实现监测数据网络共享。
[0013]4、系统装置使用方式简单，结构形式易实现，无需其他辅助装置即可实现有效的效果。
附图说明
[0014]此处所说明的附图用来提供对本技术的进一步理解，构成本技术的一部分，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：
[0015]附图1为煤矿地下水库坝体安全监测系统示意图
[0016]附图标记
[0017]1‑
环网交换机；2
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矿用光纤光栅调解仪；3
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矿用电源箱；4
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流量计；5
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水质传感器；6
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光纤应变传感器；7
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基岩变位计；8
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钻孔应力传感器；9
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加速度传感器；10
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水压计；11
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监测主机；12
‑
监测备机；13
‑
Web发布
具体实施方式
[0018]下面结合附图和实例对本专利技术进行详细说明。
[0019]参照图1，一种煤矿地下水库坝体安全监测系统，其特征在于，包括监测主机(11)、多个环网交换机(1)、矿用光纤光栅调解仪(2)、矿用电源箱(3)以及接入矿用光纤光栅调解仪(2)的流量计(4)、水质传感器(5)、光纤应变传感器(6)、基岩变位计(7)、钻孔应力传感器(8)、加速度传感器(9)、水压计(10)。
[0020]钻孔应力传感器(8)煤矿地下水库坝体煤柱交界处煤层/岩层处，煤矿地下水库坝体顶板、煤柱受煤矿地质运动影响存在应力集中或应力反复变化等现象，这些现象都可能会给煤柱尤其是坝体
‑
煤柱交界处煤层/岩层带来松散裂隙，需要时刻监测坝体附近煤柱应力变化，当钻孔应力传感器(8)的数据异常，则报警并检查坝体接缝处是否有渗流现象，及时加固坝体四周煤柱。
[0021]应变是坝体变化的直接体现，通过光纤应变传感器(6)监测混凝土坝体的情况，混凝土极限拉应变和极限压应变分别为100微应变、3300微应变，如果光纤应变传感器(6)监测的数值超过极限应变的力会导致结构开裂；由于坝体与煤柱弹性模量不同，两者受力时产生的形变不同，坝体长时间运行后，两者交界处容易出现裂隙，所以需要采用基岩变位计(7)监测坝体与煤柱之间的间隙，来保证煤矿地下水库坝体安全运行。
[0022]由于井下工作面在开采过程中容易出现微震，甚至出现冲击地压现场，通过在坝体安装加速度传感器(9)监测水坝附近振动情况，可以及时分析坝体受微震影响情况。
[0023]在坝体管道安装多个水压计(10)，实时监测多处管道压力，通过采集的水压数据并分析地下水库水量，同时监测地下水库水是否与井下含水层、井上地表水串联。安装的流量计(4)可以实时监测管道流量，分析地下水库抽取的水量。此外，在管道里安装水质传感器(5)分析地下水库水质情况，为煤矿地下水库的水处理提供参考信息。
[0024]多个环网交换机(1)分别设置在地面和井下，多个环网交换机(1)之间通信连接，
且与监测主机(11)通信数据交互；位于井下的矿用光纤光栅调解仪(2)与环网交换机(1)通过矿用电源箱(3)取电连接。环网交换机(1)具有多个RS485总线通讯接口，地面和井下之间各环网交换机(1)之间可以数据传输通信。矿用光纤光栅解调仪(2)为本质安全型防爆形式，供电电压DC18V或DC12V，具有两路RS485总线通讯接口，可采集流量计(4)和水质传感器信号(5)；另外一路与环网交换机(1)通讯，实现数据交互。矿用光纤光栅调解仪(2)具有光纤接口，光纤应变传感器(6)、基岩变位计(7)、钻孔应力传感器(8)、加速度传感器(9)、水压计(10)通过光纤接入矿用光纤光栅调解仪(2)，用光信号进行测量和传输多传感信号。矿用光纤光栅调解仪(2)通过以太网方式将采集到的感知信号解调后的数据传至井下环网交换机(1)，再传输到地面环网交换机(1)和监测主机(11)，实现地面和井下传感数据交互。
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种煤矿地下水库坝体安全监测系统，其特征在于，包括监测主机(11)、多个环网交换机(1)、矿用光纤光栅调解仪(2)、矿用电源箱(3)以及接入所述矿用光纤光栅调解仪(2)的流量计(4)、水质传感器(5)、光纤应变传感器(6)、基岩变位计(7)、钻孔应力传感器(8)、加速度传感器(9)、水压计(10)；其中所述多个环网交换机(1)分别设置在地面和井下，所述多个环网交换机(1)之间通信连接，且与监测主机(11)通信连接；位于井下的所述矿用光纤光栅调解仪(2)与所述环网交换机(1)通过矿用电源箱(3)取电连接。2.根据权利要求1所述的一种煤矿地下水库坝体安全监测系统，其特征在于，所述矿用光纤光栅调解仪(2)具有两路RS485总线通讯接口，可采集所述流量计(4)...

【专利技术属性】
技术研发人员：陶伟忠，赵月川，武轶凡，张漠鑫，李渊，
申请(专利权)人：中煤科工集团信息技术有限公司，
类型：新型
国别省市：