[发明专利]一种矿产资源盗采监测系统

说明书

本发明提供一种矿产资源盗采监测系统。系统包括：光纤光栅传感器，固定于专用套管内；套管，采用管道并对其进行开孔；光缆，用于连接光纤光栅传感器；光纤光栅解调仪，用于解算波长变化；解调上位机，对波长进行处理，通过相关算法解算，得到振动区域的位置。本发明的技术方案有效地解决了传统声发射技术和微震监测技术存在传感器易腐蚀、监测范围小、盗采区域难以准确实时定位的问题。

技术领域

本发明涉及地下采矿工程领域，具体而言，涉及一种矿产资源盗采监测系统。

背景技术

随着光纤光栅技术的发展，光纤光栅传感监测的应用也愈加广泛，其传输采用光作为信息载体，在其传输过程中，与电信号无直接的联系。在一些电信号无法到达的环境，如电磁干扰、强辐射、易燃易爆、强腐蚀性的环境中有较为理想的效果。被广泛地应用于民用工程、航空、船舶、电力、石油、建筑物结构健康监测，光纤光栅传感器与其他传统的液压式、电测式传感器相比，更安全、稳定性更好、测量精度更高。而利用准分布式光纤传感技术，能够实现对井下未采区域爆破振动进行大面积监测，通过相关算法解算，从而得到盗采区域的大致位置，可以实现全天无人值守环境下的远距离监测。

在地下开采中，对于未开采区域矿产资源是否被盗采进行监测是一项周期长、监测项目复杂的系统工程。无论是采用传统声发射技术，还是微震监测技术，均存在传感器易腐蚀、监测范围小、盗采区域难以较准确定位等问题。基于光纤光栅的矿产资源盗采监测系统利用光纤传感器耐强腐蚀、监测范围广等特点，利用光纤光栅传感器监测爆破振动大小，从而解算盗采区域。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种矿产资源盗采监测系统，解决现有监测技术中传感器易腐蚀、监测范围小、盗采区域难以较准确定位等问题，以实现对地下矿产资源的保护。

本发明采用如下技术方案实现：

一种矿产资源盗采监测系统，包括：光纤光栅传感器(1)，固定于套管(2)内；套管(2)，采用管道并对其一侧进行开孔处理；光缆(3)，用于连接光纤光栅传感器(1)和光纤光栅解调仪(4)；光纤光栅解调仪(4)，用于解算波长变化，与解调上位机(5)连接；解调上位机(5)，对波长进行处理；

光纤光栅传感器(1)对盗采所产生的爆破振动进行实时监测；光纤光栅传感器(1)固定于套管(2)内便于安装，并可以对其进行保护，有利于监测系统长期稳定性；光纤光栅传感器采用高精度光纤光栅传感器。

套管(2)用于固定光纤光栅传感器(1)，结构采用管道并对其一侧进行开孔处理，有利于光纤光栅传感器(1)接收振动的信号；

光纤光栅解调仪(4)，用于解算波长变化，采用高速高精度光纤光栅解调仪，解调通道为多通道，解调速率大于4kHz，振动测量精度高，同时满足对高频振动信号的测量要求；

解调上位机(5)，对波长进行处理，通过相关算法解算，得到振动区域的位置。

进一步地，光纤光栅传感器在水平和竖直钻孔内等距离布置，两个光纤光栅传感器的间距为传感器有效监测范围，钻孔深度根据矿权范围而定，需保证对整个矿权范围内的盗采行为进行监测。

进一步地，光纤光栅传感器固定在套管内侧，套管直径与钻孔直径匹配，并对光纤光栅传感器所在套管处进行一侧开孔处理，以便更好地接收振动信号。安装时光纤光栅传感器通过光缆连接。

进一步地，套管单段长度为2.5m，相连两套管之间通过凹槽套管连接，并设置卡槽防止套管贯穿。

进一步地，相连两光纤光栅传感器通过光缆进行连接，长度500m以上，可以实现长距离信号传输。

进一步地，光纤光栅传感器接收的信号通过光缆进行传输，通过解调仪解算波长变化，解调仪采用自研制的高速高精度光纤光栅解调仪，解调通道为多通道，解调速率高于4kHz，振动测量精度高，同时满足对高频振动信号的测量要求。