[实用新型]具有定位能力的无源灾后井下信息获取系统

说明书

技术领域

本实用新型属于信息技术领域，具体涉及一种对灾后井下被困人员求救信息的收集和被困人员定位的系统。

技术背景

煤矿矿难是危及人生命的灾难，如何有效地在矿难发生后实施救援，具有重要意义。然而，目前煤矿的监测、通信等系统往往在矿难发生后由于通信、电力中断，无法有效工作，使得救援人员不清楚井下具体情况，从而无法制定最优的救援方案，救援工作往往是盲目的。因此，如何掌握灾后井下情况，如灾害发生程度和范围，被困人员在何位置，是否存活等情况，对实施救援非常重要。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种无源的灾后井下信息获取系统。

本实用新型解决技术问题所采用的技术方案是：具有定位能力的无源灾后井下信息获取系统，包括连接在一起的光缆和探测设备，所述光缆沿着井下巷道铺设。

本实用新型的有益效益是：通过在矿井巷道内铺设分布式感测光缆，通过事先制定好的敲击光缆规则，让灾害后存活人员通过该规则敲击光缆后向地面发送求救信息，井上救援人员将获取其具体被困位置。同时，该系统还可以记录灾害发生的范围、地点等情况。该系统具有全分布式无缝探测、精确定位、完全无源、高抗毁能力等优点，可以提供有效的救援信息，与现有矿井下安全设施具有很好的互补性。

附图说明

图1是本实用新型系统的结构示意图。

图2是被困人员均匀敲击光缆所产生的信号图。

图3是被困人员按一定时间间隔均匀敲击光缆所产生的信号图。

图4是记录塌方事故发生的位置在距离井口14km处的信号图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型是具有定位能力的无源灾后井下信息获取系统，根据矿井井下的具体结构，将光缆2沿着井下巷道1铺设，井下的光缆2与井上的探测设备3连接构成具有精确定位能力的基于相干光光时域散射原理的分布式光纤传感系统。

当灾害发生时，井下存活人员按照事先确定好的规则敲击光缆2，光缆2感受到敲击的应力后，就会被井上的探测设备3探测到并准确地反应敲击过程和具体位置，通过与事先制定好的规则对比，确定是否是人敲击还是其他干扰，从而确定该敲击位置处有人员存活，从而实现施救。

本实用新型的系统还有另外一个作用，当井下发生塌方、透水、瓦斯爆炸等事故灾害时，沿着矿井铺设的光缆2可感受到灾害区域的力、震动、声音等信号，井上的探测设备3探测到就可以确定灾害发生的范围，从而记录灾害的强度和范围，为井上营救提供信息支撑。

上述探测设备3包括依次连接的光源6、环形器或耦合器7、接收光纤干涉仪8、探测器9和采集卡10，该分布式光纤传感系统可以是基于分布式振动或应变的传感系统。上述光源6将脉冲光输入到环形器或耦合器7，然后经环形器或耦合器7打入到光缆2中，脉冲光在光缆2中被反射回来，再经过环形器或耦合器7返回到接收光纤干涉仪8中干涉，接收光纤干涉仪8的两个输出端相位差为90度或120度。当光缆2的某位置受到力作用时，其反射光信号的相位发生变化，探测器9探测到经过接收光纤干涉仪8光信号的波动，采集卡10将探测器9探测到的模拟信号转换为数字信号，然后输入到计算机中运算，从而测出光缆2的受力状况，并根据反射信号的时间先后实现定位功能，井下光缆完全无源，无需供电，在灾害发生时仍然正常工作。

上述敲击规则可以是均匀敲击，也可以采用非均匀敲击等特殊的敲击编码方式。比如我们事先规定，在灾害发生时，人员敲击光缆的规则是：连续均匀敲击光缆10下，每次敲击间隔时间0.5-1秒，表示是存活人员在发出求救信息，其在探测设备3上所得到的信号图如图2所示，也可以按一定时间间隔均匀敲击光缆发出求救信号，其在探测设备3上所得到的信号图如图3所示。

具体实施时，比如当塌方灾害在图1中位置4处发生时，人员在位置5处被困，该被困人员就敲击光缆2发出报警信息，通过探测设备3上所得到的信号就可得知这是一个存活的被困人员发出的求救信息。同时基于该系统，记录下了塌方灾害发生在距离井口14km处，范围大约20m，如图4所示。

本实用新型提出一种无源的(井下无需供电)、全分布式(无缝)、可定位的灾害信息记录和求救信息的无源光缆采集系统，可以有效地帮助灾后救援。本实用新型是基于一种分布式光纤传感系统铺设到井下，通过特定的规则以确定是井下被困人员发出的求救信息。本实用新型的全分布式指的是光缆上任意一点都是传感器。本实用新型通过在矿井通道内铺设分布式感测光缆，实现灾害过程和范围的记录，以及实现对被困人员所发的求救信息的采集，为灾后科学救援提供信息支撑。