[实用新型]一种基于光纤光栅传感器的煤矿井筒在线监测系统

说明书

本实用新型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；本实用新型应用于煤矿井筒。

技术领域

本实用新型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。

背景技术

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。

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。

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。

实用新型内容

本实用新型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。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：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；

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；

所述单模光缆通过混凝土浇筑固定埋设在筒壁内部；

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；

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。

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。

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。

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。

所述光纤光栅应力传感器采用的型号为GYB1500GX（A）；