[实用新型]基于光纤传感的矿井安全监测、预警及定位装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及光纤传感和矿井特种环境安全监测，具体为一种前端无源的矿井安全监测、预警和定位装置。

背景技术

我国矿井事故频发。以煤矿为例：井下引发事故的因素有瓦斯泄漏、爆炸，落石、塌方，透水等情况。其中瓦斯造成的重大事故占所有事故7成左右。因此各种井下安全监测系统应运而生。

传统的井下安全监测系统包括：有线网络的监测系统；无线网络的监测系统。

有线网络监测系统的缺点是：布线复杂，很难跟踪动态挖掘面布设系统；无线网络监测系统的缺点是：存在信号盲区。两者共有的缺点是：井下需要采用电源供电，很容易带来安全隐患，同时当井下发生事故时，往往造成供电中断，两种监测系统瘫痪。

实用新型内容

本实用新型的技术解决问题是：克服现有技术的不足，基于光纤传感的矿井安全监测、预警及定位装置，该装置基于光纤振动传感技术，达到井下安全监测、预警的同时，结构简单，易于安装和实现。

本实用新型的技术解决方案是：基于光纤传感的矿井安全监测、预警及定位装置，包括在矿井地面中控室布设的主机以及矿井下布设的前端光处理模块和末端光处理模块；前端光处理模块放置在主矿道的起始位置，上端通过传感光缆与主机连接；末端光处理模块布置在每个矿道分支尽头或随着动态挖掘面前进，前端光处理模块的下端连接传感光缆，传感光缆随矿道布置，且在每个矿道分支分出两根光路传输方向相反的纤芯，纤芯末端连接末端光处理模块；主机为传感光缆提供光源，光信号通过前端光处理模块以及传感光缆，传感光缆采集矿道内的振动信息，将振动引起相位变化的光信号通过末端光处理模块反射回前端光处理模块，前端光处理模块将相位变化的光信号与正常的光信号形成干涉，生成含有振动信息的光强信号，并将该信号传输给主机，主机对该光强信号进行处理，判断振动类型，同时对振动发生的位置进行定位，实现对矿井安全的监测。

还包括语音采集装置，语音采集装置的个数根据矿道距离及需求确定，通过串联方式连接在传感电缆上，安装时，将传感光缆截断，传感光缆的两头熔接语音采集装置。

还包括信息处理模块，该信息处理模块与安防设备联动，接收主机发出的报警信号，利用该报警信号驱动安防设备启动，实现报警。

所述的传感电缆随矿道布置存在下列三种方式：随着矿道的电缆架设、地埋或敷设在矿道地面上。

所述的传感光缆为普通的通讯光缆。

本实用新型与现有技术相比有益效果为：

(1)本装置安全性、可靠性高。因为井下所有设备无需电源，不带电，抗干扰，不会引发安全隐患；当井下断电后，还可以正常工作。同时传感光缆采用铠装光缆，最大程度保护光缆安全。同时光缆可作为本系统的传感光缆，同时可作为井下其它系统的传输光缆

(2)本装置可以长距离监控井下信息。传感光缆长度可达到50公里。能够跟随动态挖掘面前进，满足矿井需要。

(3)本装置便于实现。传感光缆布设方式多样，可随电缆布设、地埋或直接放置在矿道地面上，施工简单，易安装。

附图说明

图1是本实用新型装置结构示意图；

图2是本实用新型传感光缆与语音采集装置连接示意图；

图3是本实用新型装置布设在矿井的示意图。

具体实施方式

如图1所示，本装置包括在矿井地面中控室布设的主机2以及矿井下布设的前端光处理模块3和末端光处理模块5；途中双线连接表示电缆或电信号传输，单线连接表示光缆传输。

在矿井地面中控室布设的主机2包括宽带激光光源部分，光接收及处理部分、主机服务器和显示器。这些均需要电源供电。宽带光源功能为提供分布式光纤传感系统的光源；光接收及处理部分功能为采集回传的光干涉信号(即含有振动信息的光强信号)，并进行信号调理，包括光电信号转换，隔直滤波，信号放大，输出幅值在±5V的电压信号，再对电压信号进行A/D转换，将数据传输至主机服务器；主机服务器接收光强信号数据，将光强信号转化为相位信号，对该相位信号进行降噪处理后，进行时域、频域分析，得到一系列信号特征，并依据特征判断振动的类型，同时确定振动信号位置定位。若判断后属于塌方、落石等危险状况，则输出报警信息。信息处理模块1接收主机2发出的报警信号，输出干接点信号等，与其他安防设备进行联动报警。