[发明专利]以锚杆为传感媒介的光纤光栅传感巷道围岩安全监测系统

说明书

本申请公开了一种以锚杆为传感媒介的光纤光栅传感巷道围岩安全监测系统，包括：多个锚杆传感器、光纤解调仪、主机和保护箱体；光纤解调仪与主机相连，设置在保护箱体内；每个锚杆传感器包括锚杆主体、光纤光栅、锚固和保护圆环；光纤光栅设置在锚杆主体的凹槽内，其中，光纤光栅包括光纤和光栅；保护圆环套设在锚杆主体尾端的预设距离处，锚固设置在锚杆主体的尾端；锚杆主体的尾端引出一根光纤，该光纤通过锚固与光纤解调仪相连；其中一个锚杆传感器的锚固焊接在保护箱体的外侧；光纤解调仪，用于分别采集每个锚杆传感器检测的波长信息，并分别对每个波长信息进行解调，以生成对应的波长数据；主机，用于分析波长数据，对巷道围岩进行安全评估。

技术领域

本申请涉及巷道围岩安全监测系统技术领域，特别涉及一种以锚杆为传感媒介的光纤光栅传感巷道围岩安全监测系统。

背景技术

在巷道掘进的施工过程中，通常采用爆破的方式移除开挖范围内的岩石，其中，炸药在钻孔(爆破孔)内爆炸时，可以将开挖范围内的岩石爆破下来，然而同时必然会影响对巷道围岩的稳定性，甚至造成损伤或破坏，从而使巷道围岩的力学性能劣化，周围的承载力及其稳定性降低。

目前，由于受到爆破环境和监测技术等条件的限制，其内部受力变形等情况不容易观测，严重影响施工的安全性。

发明内容

本申请旨在至少在一定程度上解决上述技术中的技术问题之一。为此，本申请的一个目的在于提出一种以锚杆为传感媒介的光纤光栅传感巷道围岩安全监测系统，能够监测巷道围岩各部分不同深度的位移情况，为开采现场的安全预警提供充足的数据，从而实现巷道围岩爆破稳定性的监测，进而确保相关工作人员的人身安全。

为达到上述目的，本申请第一方面实施例提出了一种以锚杆为传感媒介的光纤光栅传感巷道围岩安全监测系统，包括：多个锚杆传感器、光纤解调仪、主机和保护箱体，其中，所述光纤解调仪与所述主机相连，所述光纤解调仪和所述主机设置在所述保护箱体内；每个所述锚杆传感器包括锚杆主体、光纤光栅、锚固和保护圆环，其中，所述锚杆主体沿轴线方向设有凹槽，且所述凹槽的起始位置为所述锚杆主体的尾端；所述光纤光栅设置在所述凹槽内，其中，所述光纤光栅包括光纤和光栅，所述光栅刻蚀在所述光纤上，且等距设置；所述保护圆环套设在距离所述锚杆主体的尾端预设距离处的所述锚杆主体上，所述锚固设置在所述锚杆主体的尾端；所述凹槽的长度为1.2m，所述凹槽为5mm×5mm的凹槽，且所述凹槽的长度小于所述锚杆主体的长度，所述保护圆环的内径为20mm，所述保护圆环的外径为45mm，所述保护圆环的厚度为30mm；所述锚杆主体的尾端引出一根所述光纤，引出的所述光纤通过所述锚固与所述光纤解调仪相连；所述多个锚杆传感器中的一个锚杆传感器的锚固焊接在所述保护箱体的外侧；所述光纤解调仪，用于分别采集每个所述锚杆传感器检测的波长信息，并分别对每个所述锚杆传感器检测的波长信息进行解调，以生成每个所述锚杆传感器对应的波长数据；所述主机，用于根据每个所述锚杆传感器对应的波长数据，对巷道围岩进行安全评估；所述主机包括：第一获取模块，用于获取焊接在所述保护箱体的外侧的锚杆传感器对应的波长数据，并将所述焊接在所述保护箱体的外侧的锚杆传感器对应的波长数据作为基准波长数据；解析模块，用于对所述基准波长数据进行解析以确定目标时间段；第二获取模块，用于根据所述目标时间段分别从每个所述锚杆传感器对应的波长数据中提取目标波长数据；安全评估模块，用于根据从每个所述锚杆传感器对应的波长数据中提取目的标波长数据，对所述巷道围岩进行安全评估；所述主机将每个所述锚杆传感器对应的波长数据进行小波分解，并将所述波长数据划分为6个子频带，6个小波分解频带的带宽分别为：0-7.8125Hz，7.8125-15.625Hz，15.625-31.25Hz，31.25-62.5Hz，62.5-125Hz，125-250Hz。