[发明专利]基于光纤传感阵列分布测量的煤层瓦斯动态安全评测系统

摘要

本发明公开了一种基于光纤传感阵列分布测量的煤层瓦斯动态安全评测系统，包括光纤传感阵列、处理装置以及区域瓦斯动态压力数据三维重建显示系统；光纤传感阵列用于实时采集测量区域中探测点的瓦斯压力信号，并转换为光学测量信号后发送至处理装置；处理装置用于进行光谱参量解析得到光学参量并进行数据封装，然后传输给区域瓦斯动态压力数据三维重建显示系统；区域瓦斯动态压力数据三维重建显示系统，用于解析光学参量并进行区域三维图形重建和瓦斯分布安全性评价。本发明能够通过分布式光纤测量阵列对监测区域内各个探测点上的瓦斯压力参数进行实时测量并进行三维可视化图形，为煤矿瓦斯压力的预测预警提供科学依据。

主权项

1.基于光纤传感阵列分布测量的煤层瓦斯动态安全评测系统，其特征在于：包括光纤传感阵列、与光纤传感阵列连接的处理装置以及与处理装置连接的区域瓦斯动态压力数据三维重建显示系统；其中，所述的光纤传感阵列，用于实时采集测量区域中各个探测点或指定的探测点的瓦斯压力信号，并将探测到的瓦斯压力信号转换为光学测量信号后发送至处理装置；所述的处理装置，用于接收光纤传感阵列所发送的测量区域中各个或指定的探测点的瓦斯压力信息所对应的光学测量信号，然后通过传感器阵列光谱处理单元和测量信息解析单元进行光谱参量解析得到光学参量，并把光学参量进行数据封装，然后通过通信单元传输给区域瓦斯动态压力数据三维重建显示系统；所述的区域瓦斯动态压力数据三维重建显示系统，用于解析处理装置发送的经数据封装的光学参量，并根据解析后得到的光学参量，经压力解算和补偿校准后进行区域三维图形重建和瓦斯分布安全性评价；光纤传感阵列包括测量光源装置、多通道转换耦合装置、光缆和多组光纤传感器组；测量光源装置，用于产生指定带宽的激光信号；多通道转换耦合装置包括控制电路和扫描耦合光学系统；每组光纤传感器组均由若干个分别设置在煤层上所开设的瓦斯压力探测孔内的光纤传感装置组成；多组光纤传感器组以行或列的方式分布；多组光纤传感器组均通过光纤陶瓷准直接头连接扫描耦合光学系统，多通道转换耦合装置通过光缆与处理装置连接；光纤传感装置包括光纤传感单元和煤层瓦斯压力取样单元，煤层瓦斯压力取样单元用于采集煤层探测点的瓦斯压力信号，光纤传感单元用于将瓦斯压力信号转变为光学测量信号；光纤传感单元包括设置有中空腔体的壳体，壳体内设置有弹性金属板将中空腔体分为上部的弹簧容置腔和下部的瓦斯容置腔，光纤依次穿过壳体的上面板、弹性金属板和壳体的下面板，且位于壳体外侧的光纤上均套设有铠装电缆机械保护层，位于弹簧容置腔内的光纤带有布拉格光栅段，弹簧容置腔内设置有弹簧，且弹簧的下端与弹性金属板连接，弹簧的上端设置有精密螺纹且通过精密螺纹与壳体的上面板螺纹连接，弹簧的上下两端还分别与位于弹簧容置腔内的光纤的上下两端端部连接；位于弹簧容置腔内的光纤和弹簧均处于拉伸状态，壳体的下部还设置有与瓦斯容置腔导通的煤层瓦斯压力取样单元连接结构；煤层瓦斯压力取样单元采用组合式导气管路，组合式导气管路包括导气管路起始段、若干个中间延伸段和导气管路末段，导气管路起始段的前端设置有光纤传感单元连接结构，导气管路起始段外表面设置有自张式密封结构，导气管路起始段的后端设置有中间延伸段前连接结构，中间延伸段的前端均设置有中间延伸段后连接结构，中间延伸段的后端均设置有中间延伸段前连接结构，导气管路末段的前端设置有中间延伸段后连接结构，导气管路末段的周向上设置有若干个导气孔，中间延伸段前连接结构与中间延伸段后连接结构相匹配，导气管路起始段、若干个中间延伸段和导气管路末段可拆卸连接。