本发明专利技术公开了一种基于布里渊光时域反射式光纤传感和光纤光栅传感的底板应力监测装置及方法，在单模光纤中串接多个光纤光栅，将单模光纤铺设于硐室内设备周围的底板内，单模光纤的引出端与光开关连接，光开关与光纤光栅网络解调仪和BOTDR光纤分析仪分别连接，光纤光栅网络解调仪和BOTDR光纤分析仪分别与工控机连接，通过光纤光栅网路解调仪和BOTDR光纤分析仪对光纤光栅和布里渊背向散射光的测量，完成设备周边光纤光栅布设点处的定位和单模光纤上各处的布里渊频移的测量，进而计算出硐室底板的应力变化值，监测设备是否产生倾斜失稳。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种井下选煤硐室底板在线监测技术，尤其涉及一种。
技术介绍
目前，我国大多数选煤厂仍然建在地面，一方面增加了原煤中矸石的运费以及排矸费用，造成矿井的提升能力紧张和吨煤利润下降；另一方面伴随着煤矿生产中排出的大量煤矸石占用土地，造成地面环境的污染，不利于居住环境的改善。在井下建原煤分选系统，实现原煤井下分选和充填一体化，以减少原煤运输以及吨煤能耗，提高煤炭资源的采出率，实现绿色开采。随着井下选煤的实现，符合井下选煤硐室的安全监测和控制系统也有待于进一步的开发研究。由于井下选煤硐室与巷道相比有一定的区别，其监测方法也不同。首先，选煤硐室内安设有大型选煤设备，占据了硐室内大部分的空间，其重量以及生产运行时的振动都可能会对煤矿井围岩的稳定产生影响，所以根据设备性能以及硐室围岩分布情况必须浇筑设备基础；其次，选煤硐室内的电子干扰、电磁干扰现象更加严重，相应的监测设备和系统性能必须符合选煤生产的要求，不仅对抗干扰能力要求高，且不受潮湿、高温环境影响； 再者，监测系统的安装不能影响选煤设备的运行和破坏围岩的稳定性；最后，选煤硐室周围井巷工程较多，因而硐室围岩的受力情况比较复杂，难以准确分析。由于掘进或受回采影响引起选煤硐室围岩应力状态变化以及在维护过程中其性质的变化，顶底板和两帮岩体失稳变形并向硐室内移动,致使底板岩石松动、产生底臌,导致硐室内大型选煤设备基础局部受力不均而产生倾斜、位移现象，严重影响选煤设备的安全运行和工作人员的人身安全。目前还没有针对井下选煤硐室底板监测的相关研究报道。分布式光纤传感技术是光纤传感技术中最具前途的技术之一，是适应大型工程安全监测而发展起来的一项传感技术，它应用光纤几何上的一维特性进行测量，把被测参量作为光纤位置长度的函数，可以在整个光纤长度上对沿光纤几何路径分布的外部物理参量变化进行连续的测量，同时获取被测物理参量的空间分布状态和随时间变化的信息。FBG (Fiber Bragg Grating)和 BOTDR (Brillouin Optical Time Domain Reflectometry)光纤传感技术是当前世界上在准分布式和全分布式光纤传感系统中的新技术，FBG是以光波长检测为基础的波域准分布式光纤传感技术，能对所测结构进行局部的精确测量，而BOTDR是以光纤的后向布里渊散射为基础的光时域反射分布式光纤传感技术，能在较大范围内感知被测量光纤空间和时间变化的信息。目前，还没有将分布式光纤传感技术用于针对煤矿井下选煤硐室底板监测的相关报道。现有技术一如图I所示，现有的全尺度分布式与局部高精度共线的光纤传感监测系统(专利号CN201322604Y)，它将布里渊分布式传感技术与高精度光纤光栅传感技术通过裸光纤与光纤光栅共线合二为一，包括布里渊传感解调仪器、光纤光栅解调仪、光开关、传输铠装跳线01、光纤光栅(FBG)02、裸光纤03和传感探头04。在测试时,通过光开关的切换，光纤传感数据可以分别被光纤光栅解调仪和布里渊分布式传感数据采集仪解调，通过对应的应变灵敏度系数换算出测量的应变大小，可以实现全分布和局部高精度的定位和定量分析。目前还没有针对煤矿井下选煤硐室底板应力监测的布里渊光时域反射分布式光纤传感和光纤光栅传感方法的报道。上述现有技术一的缺点是没有针对井下选煤硐室内的特殊环境，提出较为详细的光纤及光纤光栅布设方案，以及如何实现对底板的监测，不能煤矿井下选煤硐室底板应力监测。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的本专利技术的基于布里渊光时域反射式光纤传感和光纤光栅传感的底板应力监测装置，在单模光纤中串接多个光纤光栅，将单模光纤铺设于硐室内设备周围的底板内，所述单模光纤的引出端与光开关连接，所述光开关与光纤光栅网络解调仪和BOTDR光纤分析仪分别连接，所述光纤光栅网络解调仪和BOTDR光纤分析仪分别与工控机连接。本专利技术的上述的基于布里渊光时域反射式光纤传感和光纤光栅传感的底板应力监测装置进行底板应力监测的方法，通过光纤光栅网路解调仪和BOTDR光纤分析仪对光纤光栅和布里渊背向散射光的测量，完成设备周边光纤光栅布设点处的定位和单模光纤上各处的布里渊频移的测量，进而计算出硐室底板的应力变化值，监测设备是否产生倾斜失稳。由上述本专利技术提供的技术方案可以看出，本专利技术实施例提供的基于布里渊光时域反射式光纤传感和光纤光栅传感的底板应力监测装置及方法，由于在单模光纤中串接多个光纤光栅，将单模光纤铺设于硐室内设备周围的底板内，单模光纤的引出端与光开关连接，光开关与光纤光栅网络解调仪和BOTDR光纤分析仪分别连接，光纤光栅网络解调仪和 BOTDR光纤分析仪分别与工控机连接，通过光纤光栅网路解调仪和BOTDR光纤分析仪对光纤光栅和布里渊背向散射光的测量，完成设备周边光纤光栅布设点处的定位和单模光纤上各处的布里渊频移的测量，进而计算出硐室底板的应力变化值，监测设备是否产生倾斜失稳。适用于井下选煤硐室底板应力的监测，不仅能够监测井下选煤硐室内底板应力分布情况，并能够实现设备周边监测点的精确测量，监测选煤设备是否产生倾斜。结构简单，测量精确，不影响硐室底板稳定性、设备基础整体性和人员工作安全。附图说明图I为现有技术中的全尺度分布式与局部高精度共线的光纤传感监测系统的结构示意图2为本专利技术实施例提供的基于布里渊光时域反射式光纤传感和光纤光栅传感的底板应力监测装置的结构示意图；4图3为本专利技术实施例中的单模光纤中光纤光栅串示意图。图中1、单模光纤；2、光纤光栅；3、光纤引出端；4、设备。具体实施方式下面将对本专利技术实施例作进一步地详细描述。本专利技术的基于布里渊光时域反射式光纤传感和光纤光栅传感的底板应力监测装置，其较佳的具体实施方式是在单模光纤中串接多个光纤光栅，将单模光纤铺设于硐室内设备周围的底板内， 所述单模光纤的引出端与光开关连接，所述光开关与光纤光栅网络解调仪和BOTDR光纤分析仪分别连接，所述光纤光栅网络解调仪和BOTDR光纤分析仪分别与工控机连接。将所述单模光纤用粘合剂粘贴在钢绞线上，布设于设备周围地板的浅槽内，使单模光纤上的光纤光栅处于选煤设备的关键监测点处，在拐角处留下一定的冗余，并用喷浆混凝土固定；每台设备周围布设4至6个光纤光栅和一个光纤温度传感器。所述浅槽设于距离设备四周IOOmm处,深度为9mm — 11mm。本专利技术的上述的基于布里渊光时域反射式光纤传感和光纤光栅传感的底板应力监测装置进行底板应力监测的方法，其较佳的具体实施方式是通过光纤光栅网路解调仪和BOTDR光纤分析仪对光纤光栅和布里渊背向散射光的测量，完成设备周边光纤光栅布设点处的定位和单模光纤上各处的布里渊频移的测量， 进而计算出硐室底板的应力变化值，监测设备是否产生倾斜失稳。矿山压力是导致矿井底臌的主要原因，从现有理论可知，硐室内底板围岩的中间位置是矿山压力最集中的地方，而选煤设备占据了选煤硐室内大部分的空间，因此选煤硐室底臌在设备基础上的表现即为基础倾斜。因此，对井下选煤硐室底板应力的监测，可以等同于对选煤设备基础和周边底板的应力监测。当底臌产生时，通过对设备基础受力和周边底板的力学分布情况，确定井下选煤硐室底板的稳定情况。本专利技术的基于布里渊光时域反射式光纤传感和光纤光栅本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于布里渊光时域反射式光纤传感和光纤光栅传感的底板应力监测装置，其特征在于，在单模光纤中串接多个光纤光栅，将单模光纤铺设于硐室内设备周围的底板内，所述单模光纤的引出端与光开关连接，所述光开关与光纤光栅网络解调仪和BOTDR光纤分析仪分别连接，所述光纤光栅网络解调仪和BOTDR光纤分析仪分别与工控机连接。
【技术特征摘要】
1.一种基于布里渊光时域反射式光纤传感和光纤光栅传感的底板应力监测装置，其特征在于，在单模光纤中串接多个光纤光栅，将单模光纤铺设于硐室内设备周围的底板内，所述单模光纤的引出端与光开关连接，所述光开关与光纤光栅网络解调仪和BOTDR光纤分析仪分别连接，所述光纤光栅网络解调仪和BOTDR光纤分析仪分别与工控机连接。2.根据权利要求I所述的基于布里渊光时域反射式光纤传感和光纤光栅传感的底板应力监测装置，其特征在于，将所述单模光纤用粘合剂粘贴在钢绞线上，布设于设备周围地板的浅槽内，使单模光纤上的光纤光栅处于选煤设备的关键监测点处，在拐角处留下一定的冗余，并用喷浆混凝土固定。3.根据权利要求2所述的基于布里渊光时域反射...
【专利技术属性】
技术研发人员：薛晓，张定群，宋定宇，刘岩，郑扬冰，徐志强，董浩斌，王培杰，孙军磊，
申请(专利权)人：南阳理工学院，
类型：发明
国别省市：
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