基于光纖傳感技術(shù)的煤礦智能感知系統(tǒng)

基于光纖傳感技術(shù)的煤礦智能感知系統(tǒng)Intelligent

sensing

system

of

coal

mine

based

on

optical

fiber

sensing

technology

中國(guó)礦業(yè)大學(xué)二〇一九年五月1

智能開采研究團(tuán)隊(duì)簡(jiǎn)介團(tuán)隊(duì)專注于研究解決煤炭資源開采過(guò)程中的智能開采關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題，包括智能工作面開采技術(shù)、采煤機(jī)姿態(tài)感知技術(shù)、智能支架、刮板機(jī)調(diào)直技術(shù)、光纖智能監(jiān)測(cè)技術(shù)、大數(shù)據(jù)挖掘及信息融合技術(shù)、專家遠(yuǎn)程故障診斷技術(shù)、采動(dòng)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警技術(shù)等。研究方向（1）煤礦智能開采；（2）礦山智能監(jiān)測(cè)與大數(shù)據(jù)平臺(tái)；（3）礦山壓力與巖層控制。團(tuán)隊(duì)首席方新秋：采礦工程博士，東南大學(xué)控制工程博士后，教授，博士生導(dǎo)師?，F(xiàn)為中國(guó)礦業(yè)大學(xué)深部煤炭資源開采教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任。入選江蘇省“333高層次人才培養(yǎng)工程”中青年科學(xué)技術(shù)帶頭人、江蘇省“六大人才高峰”高層次人才、江蘇省高?！扒嗨{(lán)工程”優(yōu)秀青年骨干教師。主持完成國(guó)家“863計(jì)劃”項(xiàng)目子課題、國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目及企業(yè)委托項(xiàng)目60余項(xiàng)，具有較深厚的研究工作積累。以第一作者和通訊作者發(fā)表論文被SCI、EI收錄30篇，ISTP收錄2篇，入選中國(guó)精品科技期刊頂尖學(xué)術(shù)論文領(lǐng)跑者F5000論文3篇，正式出版專著4部；共申請(qǐng)國(guó)家發(fā)明專利40多項(xiàng)，已獲授權(quán)國(guó)家發(fā)明專利23項(xiàng)，另授權(quán)國(guó)際發(fā)明專利10項(xiàng)；軟件著作權(quán)授權(quán)5項(xiàng)；相關(guān)研究成果獲中國(guó)煤炭工業(yè)協(xié)會(huì)一等獎(jiǎng)一項(xiàng)（排名第一）、省部級(jí)科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)4項(xiàng)（其中2項(xiàng)排名第一）。目錄24九月20241.2.研究背景光纖傳感式煤礦智能感知系統(tǒng)3.煤礦智能感知系統(tǒng)子系統(tǒng)介紹4.煤礦應(yīng)用案例5.總結(jié)與展望24九月20241研究背景24九月20241.1研究背景能源是人類生存和發(fā)展的基礎(chǔ)，目前中國(guó)“富煤缺油少氣”的資源狀況，保證煤炭資源在中長(zhǎng)期仍是中國(guó)化石能源的主體。2017年中國(guó)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)圖煤炭在一次能源結(jié)構(gòu)中的比例數(shù)據(jù)來(lái)源：中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒24九月20241.1研究背景近年來(lái)，我國(guó)煤礦安全已取得了長(zhǎng)足進(jìn)步，但安全生產(chǎn)形勢(shì)依然嚴(yán)峻。目前，影響我國(guó)安全生產(chǎn)的災(zāi)害事故主要為頂板事故和瓦斯事故，占事故傷亡總?cè)藬?shù)的70%左右。另外，機(jī)電事故、運(yùn)輸事故、水害事故、火災(zāi)事故等群死群傷事故也已成為影響煤礦安全生產(chǎn)的重災(zāi)區(qū)。研究表明，解決問(wèn)題的根本在于推動(dòng)煤礦智能化、無(wú)人化進(jìn)程。2017年度煤礦安全事故統(tǒng)計(jì)日期死亡人數(shù)事故簡(jiǎn)況2017-02-279貴州六盤水市鐘山區(qū)，貴州水城礦業(yè)（集團(tuán)）公司大河邊煤礦發(fā)生電機(jī)爆炸事故，造成9人死亡。2017-03-284湖南郴州市宜章縣，榮福煤礦發(fā)生頂板事故，造成4人死亡。2017-07-0517新疆大黃山豫新煤業(yè)有限責(zé)任公司一號(hào)井發(fā)生重大瓦斯爆炸事故，事故造成17人死亡，3人重傷。2017-08-1416黑龍江省雞西市城子河區(qū)安之順煤礦發(fā)生老空區(qū)積水透水事故，事故造成16人死亡。24九月20241.1研究背景國(guó)家《能源技術(shù)革命創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃(2016-2030)》指出：要全面建成安全綠色、高效智能礦山技術(shù)體系。國(guó)家煤礦安全監(jiān)察局發(fā)布的2019年第1號(hào)公告關(guān)于《煤礦機(jī)器人重點(diǎn)研發(fā)目錄》中，提出重點(diǎn)研發(fā)應(yīng)用掘進(jìn)、采煤、運(yùn)輸、安控和救援5類、38種煤礦機(jī)器人。隨著國(guó)家加快構(gòu)建清潔、高效、安全、可持續(xù)的現(xiàn)代能源體系、信息化與工業(yè)化的深度融合和“互聯(lián)網(wǎng)＋”的迅猛發(fā)展，煤炭開采智能化已成為煤炭工業(yè)發(fā)展的需求和必然方向。24九月20241.2煤礦安全智能感知現(xiàn)狀煤礦安全智能感知技術(shù)的研究基礎(chǔ)在于監(jiān)測(cè)手段的升級(jí)，但現(xiàn)有監(jiān)測(cè)技術(shù)手段落后，遠(yuǎn)不能有效滿足煤礦生產(chǎn)安全要求。液壓式托錨力壓力盒頂板離層儀機(jī)械式、液壓式監(jiān)測(cè)傳感器——特點(diǎn)：價(jià)格便宜、精度低、現(xiàn)場(chǎng)讀數(shù)、數(shù)據(jù)滯后。鋼弦式壓力盒24九月20241.2煤礦安全智能感知現(xiàn)狀電阻應(yīng)變式測(cè)力錨桿鉆孔應(yīng)力計(jì)數(shù)顯式綜采支架測(cè)壓表電磁式監(jiān)測(cè)傳感器——特點(diǎn)：精度低、人工巡檢，費(fèi)時(shí)費(fèi)工。24九月2024在線式監(jiān)測(cè)系統(tǒng)——特點(diǎn)：有源系統(tǒng)，抗干擾能力弱，傳輸距離短，誤差大。有線無(wú)線1.2煤礦安全智能感知現(xiàn)狀24九月20241.3煤礦安全智能感知存在的問(wèn)題人工采集在線傳輸2、定期到井下采集數(shù)據(jù)，上井后傳入計(jì)算機(jī)，采用專用軟件進(jìn)行分析；3、測(cè)量數(shù)據(jù)少且離散，誤差大，不能如實(shí)反映煤礦安全參數(shù)的連續(xù)性和實(shí)時(shí)性，不能迅速的預(yù)測(cè)災(zāi)害。1、傳感器自動(dòng)監(jiān)測(cè)，通過(guò)有線或無(wú)線的方式傳輸數(shù)據(jù)；3、井下布置監(jiān)測(cè)分站，并采用單片機(jī)處理數(shù)據(jù)，效率不高；4、傳感器現(xiàn)場(chǎng)帶電工作，抗干擾能力差，工作不可靠，安全性低。1、采用鉆孔方式安裝和人工觀察記錄；2、布置電纜線和油壓管路線困難、傳輸距離較短；光纖傳感式煤礦智能感知系統(tǒng)24九月20241.4智能工作面技術(shù)難點(diǎn)及研究方向光纖傳感式煤礦智能感知系統(tǒng)序列難點(diǎn)問(wèn)題描述研究方向1工作面自動(dòng)調(diào)直基于光纖捷聯(lián)慣導(dǎo)技術(shù)的刮板機(jī)調(diào)直技術(shù)不能實(shí)現(xiàn)刮板機(jī)形態(tài)的實(shí)時(shí)調(diào)整，且成本較高，在國(guó)內(nèi)推廣難。低成本、高精度、基于光纖傳感技術(shù)的工作面調(diào)直技術(shù)2液壓支架姿態(tài)協(xié)同控制目前自動(dòng)化及控制技術(shù)僅能實(shí)現(xiàn)對(duì)單架液壓支架姿態(tài)控制，無(wú)法實(shí)現(xiàn)協(xié)同控制。建立工作面傾角監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)協(xié)同控制3采煤機(jī)精準(zhǔn)定位現(xiàn)有采煤機(jī)定位與姿態(tài)調(diào)整方法準(zhǔn)確性差、抗干擾能力差?；诠饫w捷聯(lián)慣導(dǎo)的采煤機(jī)定位與姿態(tài)調(diào)整技術(shù)24九月20241.5光纖傳感技術(shù)研究現(xiàn)狀光纖傳感技術(shù)是20世紀(jì)70年代伴隨光纖通信技術(shù)的發(fā)展而迅速發(fā)展起來(lái)的一種以光波為載體，光纖為媒質(zhì)，感知和傳輸外界被測(cè)量信號(hào)的新型傳感技術(shù)。它包含對(duì)外界信號(hào)(被測(cè)量)的感知和傳輸兩種功能。感知：把外界物理量的變化規(guī)律轉(zhuǎn)化為光纖中傳輸?shù)墓獠ǖ奈锢硖卣鲄⒘?；傳輸：把受外界信?hào)調(diào)制的光波傳輸?shù)焦馓綔y(cè)器中進(jìn)行檢測(cè)，并將外界信號(hào)從光波中提取出來(lái)。目前主要進(jìn)行光纖光柵傳感器、光纖光柵傳感技術(shù)和分布式傳感技術(shù)等方面研究。24九月20241）光纖光柵及傳感原理光纖光柵是利用特殊的方法（如激光雕刻）使光纖沿纖芯軸向形成一種折射率周期性分布的結(jié)構(gòu)。當(dāng)入射光在光纖纖芯中傳播時(shí)，一部分光譜將沿纖芯反射，其余的光譜將繼續(xù)沿著光纖纖芯傳播，形成透射光譜，且波長(zhǎng)會(huì)隨外界因素（如溫度、壓力、磁場(chǎng)、電場(chǎng)等）而改變。入射光譜反射光譜透射光譜Ⅴ1.5光纖傳感技術(shù)研究現(xiàn)狀24九月2024反射光波的峰值波長(zhǎng)稱為布拉格波長(zhǎng)，在單模光纖中，布拉格波長(zhǎng)為：式中：為光柵的周期。為纖芯的有效折射率，①當(dāng)光柵所在處的光纖產(chǎn)生軸向應(yīng)變時(shí)，柵距變?yōu)椋捍藭r(shí)布拉格波長(zhǎng)產(chǎn)生相應(yīng)的變化

，它滿足：（為光柵的彈光系數(shù)，約為0.22）②溫度變化為△T時(shí)，將引起布拉格波長(zhǎng)產(chǎn)生移動(dòng)，表示為：式中：α為光纖的熱膨脹系數(shù)；ζ為光纖的熱光系數(shù)。1.5光纖傳感技術(shù)研究現(xiàn)狀24九月20242）分布式傳感技術(shù)

激光脈沖從光纖中的一端進(jìn)入，在向前傳播的過(guò)程中，發(fā)生多種類型的散射現(xiàn)象，產(chǎn)生與入射光相反的背向散射光。包括：瑞利(Rayleigh)散射信號(hào)、布里淵(Brillouin)散射信號(hào)、拉曼(Raman)散射信號(hào)。根據(jù)傳感光纖區(qū)域內(nèi)散射光波隨時(shí)間和空間的變化，實(shí)現(xiàn)被測(cè)量的全線長(zhǎng)距離、大范圍的分布參量。1.5光纖傳感技術(shù)研究現(xiàn)狀24九月2024分布式傳感技術(shù)定位原理—光時(shí)域反射技術(shù)：當(dāng)光纖中發(fā)生散射現(xiàn)象時(shí)，背向散射光向后傳播至光脈沖的注入端，由于每一個(gè)背向傳播的散射光都對(duì)應(yīng)光纖上的一個(gè)散射點(diǎn)，因此，根據(jù)背向散射光的行進(jìn)時(shí)間便可判斷出光纖上發(fā)生散射點(diǎn)的位置。L其中：c是光在真空中的速度；

t是信號(hào)發(fā)射后到接收到信號(hào)的時(shí)間；

n是光纖折射率。通過(guò)采集和分析光纖內(nèi)傳播時(shí)產(chǎn)生的背向散射光的時(shí)間和強(qiáng)度信息，進(jìn)而得知每一點(diǎn)的應(yīng)變、溫度和位置信息后，即可得到整根光纖不同位置的應(yīng)變、溫度曲線。1.5光纖傳感技術(shù)研究現(xiàn)狀24九月20243）光纖傳感器的優(yōu)點(diǎn)光纖傳感器無(wú)源工作，本質(zhì)安全防爆；

信號(hào)通過(guò)光纖傳輸，抗電磁干擾能力強(qiáng)；傳輸距離遠(yuǎn)，測(cè)量范圍廣，系統(tǒng)容量大；可進(jìn)行多種參數(shù)同時(shí)測(cè)量和分析；4123可進(jìn)行多種參數(shù)同時(shí)測(cè)量和分析4光纖傳輸準(zhǔn)確度高，可靠性高，穩(wěn)定性好；51.5光纖傳感技術(shù)研究現(xiàn)狀24九月20241.6研究的目的及意義目的及意義1、針對(duì)現(xiàn)有煤礦安全監(jiān)測(cè)技術(shù)手段落后，監(jiān)測(cè)效果不理想，與現(xiàn)代煤礦生產(chǎn)安全要求甚為不符，因此利用先進(jìn)的傳感技術(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)是必然趨勢(shì)。2、基于光纖傳感技術(shù)，進(jìn)行煤礦安全智能監(jiān)測(cè)與智能工作面設(shè)備姿態(tài)與工況監(jiān)測(cè)，應(yīng)用現(xiàn)代高新技術(shù)手段感知煤礦災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)、感知設(shè)備姿態(tài)、感知煤礦設(shè)備工作健康狀況，對(duì)于指導(dǎo)煤礦安生生產(chǎn)、保障設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行、保障人民生命財(cái)產(chǎn)安全具有重大的現(xiàn)實(shí)意義和深遠(yuǎn)的歷史意義。3、建立起基于光纖傳感技術(shù)的煤礦智能感知系統(tǒng)，不僅為煤礦安全高效開采提供可靠的技術(shù)保障，而且為礦山智能化建設(shè)提供了技術(shù)支撐。24九月20242光纖傳感式煤礦智能感知系統(tǒng)24九月20242.1煤礦智能感知系統(tǒng)理論基礎(chǔ)基于光纖傳感技術(shù)的煤礦智能感知系統(tǒng)是以“科學(xué)采礦”、“智能精準(zhǔn)開采”理念為指導(dǎo)，以中國(guó)礦業(yè)大學(xué)多年來(lái)形成的礦壓監(jiān)測(cè)與支護(hù)質(zhì)量檢測(cè)理論、技術(shù)、軟件、儀器為基礎(chǔ)，以礦山壓力與圍巖控制、煤礦安全高效開采、開采智能監(jiān)測(cè)為知識(shí)背景，依托中國(guó)礦業(yè)大學(xué)礦業(yè)工程雙一流學(xué)科的有利資源，結(jié)合光纖傳感技術(shù)，建立起來(lái)的新型礦用頂板安全、圍巖應(yīng)力、錨桿受力、錨索受力、支架工作阻力、瓦斯?jié)舛?、水壓水位、采空區(qū)溫度、機(jī)電設(shè)備健康狀態(tài)、液壓支架姿態(tài)、采煤機(jī)姿態(tài)、刮板輸送機(jī)直線度等實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。通過(guò)本系統(tǒng)不僅可以實(shí)時(shí)掌握巷道圍巖與采場(chǎng)頂板狀態(tài)及其他工況環(huán)境煤礦安全狀態(tài)監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)煤礦安全事故的預(yù)測(cè)預(yù)警，為巷道圍巖及采場(chǎng)頂板的穩(wěn)定程度、環(huán)境災(zāi)害危險(xiǎn)性和機(jī)電設(shè)備安全性評(píng)估提供科學(xué)依據(jù)，而且也能夠有效解決智能工作面液壓支架姿態(tài)協(xié)同控制、采煤機(jī)精準(zhǔn)定位、刮板輸送機(jī)直線度監(jiān)測(cè)等關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。24九月2024基于光纖傳感技術(shù)的煤礦智能感知系統(tǒng)源于軍工思想、礦業(yè)工程“基于光纖光柵傳感技術(shù)的應(yīng)力應(yīng)變測(cè)試系統(tǒng)”江蘇省優(yōu)勢(shì)學(xué)科項(xiàng)目建設(shè)，是礦業(yè)學(xué)科一個(gè)新的研究方向，目前已完成實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備的搭建和系統(tǒng)相關(guān)試驗(yàn)的測(cè)試，深入研究了井下光纖傳感器的監(jiān)測(cè)理論和傳感技術(shù)。在研究礦壓監(jiān)測(cè)的基礎(chǔ)上，將光纖光柵傳感技術(shù)創(chuàng)新性地與煤礦安全監(jiān)測(cè)、智能開采理論相結(jié)合，進(jìn)行集成創(chuàng)新研究，并取得了突破性的研究成果，近5年已申請(qǐng)國(guó)家發(fā)明專利40多余項(xiàng)（已授權(quán)23項(xiàng)，正受理20多項(xiàng)），已授權(quán)國(guó)外發(fā)明專利10項(xiàng)，軟件著作權(quán)5件，國(guó)內(nèi)外期刊發(fā)表論文20多篇。這些科研成果對(duì)本監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行理論分析、實(shí)驗(yàn)研究及現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用提供了基本保證和技術(shù)支持?，F(xiàn)列舉已公開和受理的主要發(fā)明專利如下：2.2煤礦智能感知系統(tǒng)技術(shù)體系24九月20242.2煤礦智能感知系統(tǒng)技術(shù)體系序號(hào)專利名稱1一種礦用光纖光柵錨桿錨索測(cè)力計(jì)2一種煤礦井下光纖光柵多測(cè)點(diǎn)錨桿應(yīng)力測(cè)量裝置3礦用光纖光柵傳感器的標(biāo)定裝置及標(biāo)定方法4一種基于光纖光柵傳感的工作面礦壓在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)5一種基于光纖光柵傳感的巷道圍巖應(yīng)力監(jiān)測(cè)裝置6基于光纖光柵鉆孔應(yīng)力計(jì)的圍巖應(yīng)力在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及方法7一種煤礦巷道分布式光纖光柵錨桿群應(yīng)力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)8一種煤礦采煤工作面采空區(qū)光纖光柵感溫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及方法9基于光纖光柵傳感器的煤礦井下安全綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)24九月2024序號(hào)專利名稱10一種光纖光柵地應(yīng)力的獲取方法11一種基于光纖光柵的煤礦巷道頂板水壓在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)12一種礦用光纖光柵頂板離層監(jiān)測(cè)裝置及監(jiān)測(cè)方法13一種礦用光纖光柵頂板離層監(jiān)測(cè)裝置14基于光纖光柵傳感技術(shù)的巷道瓦斯監(jiān)測(cè)系統(tǒng)15基于光纖光柵傳感的煤礦采空區(qū)頂板應(yīng)變監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及方法16煤礦井下重大危險(xiǎn)源物聯(lián)網(wǎng)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)預(yù)警方法17一種基于光纖光柵的巷道頂板離層動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及預(yù)警方法18一種基于光纖光柵傳感的煤礦頂板隔水層穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)系統(tǒng)19基于光纖光柵傳感的煤礦井筒凍結(jié)壁溫度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)方法20一種基于光纖光柵傳感的煤礦膏體充填在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)21光纖光柵壓縮式礦井提升設(shè)備鋼絲繩張力監(jiān)測(cè)方法及裝置22光纖光柵拉伸式礦井提升設(shè)備鋼絲繩張力監(jiān)測(cè)裝置及方法23基于光纖光柵傳感器的礦壓在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件建模方法24九月2024部分國(guó)外發(fā)明專利證書24九月2024部分國(guó)家發(fā)明專利證書信息層數(shù)據(jù)層感知層24九月20242.3煤礦智能感知系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)傳感子系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理及存儲(chǔ)子系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集與傳輸子系統(tǒng)24九月20242.3煤礦智能感知系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)24九月20242.4煤礦智能感知系統(tǒng)工作原理感知層利用不同功能的光纖傳感器感知影響煤礦安全的力、位移、變形、溫度、環(huán)境等物理參數(shù)。數(shù)據(jù)層通過(guò)靜態(tài)解調(diào)儀、傳感光纜和配套設(shè)備對(duì)感知層的數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)采集，同時(shí)將數(shù)據(jù)傳輸至信息層。信息層將所有的數(shù)據(jù)匯總到監(jiān)測(cè)站數(shù)據(jù)服務(wù)器內(nèi)，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及存儲(chǔ)，具有多種功能。傳感子系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集與傳輸子系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理及存儲(chǔ)子系統(tǒng)24九月20242.5煤礦智能感知系統(tǒng)子系統(tǒng)介紹24九月20242.6煤礦智能感知系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)采集數(shù)據(jù)及時(shí)處理監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)顯示系統(tǒng)控制管理與維護(hù)包括登錄及用戶權(quán)限管理、傳感器配置管理、監(jiān)測(cè)界面、歷史曲線、報(bào)警設(shè)置、報(bào)警信息、統(tǒng)計(jì)報(bào)表等模塊?？蓪?shí)時(shí)動(dòng)態(tài)顯示井下各監(jiān)測(cè)點(diǎn)狀態(tài)，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)匯總存入數(shù)據(jù)庫(kù)，供用戶訪問(wèn)。軟件功能預(yù)測(cè)預(yù)警與安全評(píng)估基于光纖傳感技術(shù)的煤礦智能感知系統(tǒng)軟件是配合井下使用的光纖光柵傳感器而推出的專業(yè)應(yīng)用軟件，通過(guò)對(duì)光纖光柵解調(diào)信號(hào)處理軟件進(jìn)行二次開發(fā)，利用C#語(yǔ)言編寫、可在Windows環(huán)境下工作的實(shí)用便捷型監(jiān)測(cè)軟件。24九月20242.6煤礦智能感知系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件具有良好的中文人機(jī)交互界面，操作簡(jiǎn)單，可根據(jù)不同地質(zhì)區(qū)域設(shè)置不同的預(yù)警報(bào)警方式，用戶可方便地實(shí)時(shí)觀察煤礦井下安全監(jiān)測(cè)參數(shù)狀態(tài)。監(jiān)測(cè)軟件主界面監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)顯示界面監(jiān)測(cè)系統(tǒng)管理傳感器信息管理24九月20242.7煤礦智能感知系統(tǒng)的功能功能2、根據(jù)不同地質(zhì)區(qū)域和具體實(shí)際情況設(shè)定預(yù)警報(bào)警閾值，可配置多種異常預(yù)警報(bào)警方式；3、預(yù)警報(bào)警閾值自由可調(diào)，可根據(jù)不同區(qū)域設(shè)置閾值大??；4、實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間尺度數(shù)據(jù)儲(chǔ)存及數(shù)據(jù)曲線豐富展現(xiàn)；5、可實(shí)現(xiàn)多斷面、多測(cè)點(diǎn)、同時(shí)段的煤礦安全在線監(jiān)測(cè)；6、可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離、大范圍的監(jiān)測(cè)，能夠第一時(shí)間定位異常位置；7、實(shí)現(xiàn)連續(xù)監(jiān)測(cè)，自動(dòng)采集數(shù)據(jù)，可歷史數(shù)據(jù)查詢及報(bào)表輸出；8、構(gòu)成智能動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，將數(shù)據(jù)及時(shí)反映至控制決策系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)智能化。1、計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)連續(xù)顯示監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，能夠?qū)τ绊懨旱V安全參數(shù)變化進(jìn)行初步分析及多級(jí)預(yù)警；24九月20242.8煤礦智能感知系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)本質(zhì)安全型：信息采集和傳輸全部通過(guò)光纖實(shí)現(xiàn)、不帶電本質(zhì)安全；多點(diǎn)多參數(shù)：通過(guò)一根光纖可以在幾十公里的范圍內(nèi)對(duì)多個(gè)點(diǎn)進(jìn)行溫度、無(wú)感應(yīng)性：抗電磁干擾，受惡劣環(huán)境的影響較小，特別適合高瓦斯礦井；測(cè)量準(zhǔn)確性：自動(dòng)化監(jiān)測(cè)，低損耗、大容量、高精度；測(cè)量及時(shí)性：系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)，及時(shí)傳輸，監(jiān)測(cè)結(jié)果不滯后；礦壓、頂板位移、水壓、瓦斯等多參數(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；時(shí)域變換性：分布式測(cè)量，動(dòng)態(tài)、連續(xù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，可靠性高；智能決策：礦山災(zāi)害受地質(zhì)、采動(dòng)、通風(fēng)、支護(hù)等多種因素影響，基于光

纖傳感技術(shù)的煤礦安全智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)解決了傳統(tǒng)的單一參數(shù)監(jiān)

測(cè)系統(tǒng)的局限性，為建立災(zāi)害預(yù)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。24九月20243煤礦智能感知系統(tǒng)子系統(tǒng)介紹24九月20243.1監(jiān)測(cè)主機(jī)的性能指標(biāo)

實(shí)驗(yàn)室擁有美國(guó)MOI(MicronOptics,Inc.)公司生產(chǎn)的光纖靜態(tài)解調(diào)儀是整個(gè)系統(tǒng)的核心，擁有四個(gè)通道，可擴(kuò)展至16通道，采用大功率掃描激光光源，外型小巧，使用靈活，適合于張力，溫度和壓力等多種參量測(cè)量，易構(gòu)成分布式傳感網(wǎng)絡(luò)。光纖靜態(tài)解調(diào)儀實(shí)物圖分布式傳感網(wǎng)絡(luò)示意圖24九月20243.1監(jiān)測(cè)主機(jī)的性能指標(biāo)靜態(tài)傳感測(cè)量，檢測(cè)光纖光柵的全反射譜便攜性好，小巧方便有4個(gè)通道，每個(gè)通道可連接至多40個(gè)FBG傳感器，構(gòu)成分布式傳感網(wǎng)絡(luò)波長(zhǎng)分辨率為1pm；掃描范圍為1510-1590nm基于TCP/IP傳輸協(xié)議便于通信和遠(yuǎn)程控制內(nèi)置絕對(duì)波長(zhǎng)參考，能夠自校準(zhǔn)特點(diǎn)24九月20243.2傳感器標(biāo)定裝置的性能指標(biāo)礦用光纖傳感器標(biāo)定裝置24九月20243.2傳感器標(biāo)定裝置的性能指標(biāo)礦用光纖傳感器標(biāo)定裝置用于檢測(cè)和校準(zhǔn)煤礦井下使用的光纖傳感器的靈敏度、線性度，主要是標(biāo)定偏差是否在精度范圍內(nèi)，整體的線性度是否有變化，零點(diǎn)是否偏移，近而保證光纖傳感器在使用時(shí)有較高的測(cè)量精度。最大出力500KN功率4kW工作行程最大行程1000mm可標(biāo)定傳感器

光纖測(cè)力錨桿、光纖壓力傳感器、光纖錨桿（索）測(cè)力計(jì)、光纖位移傳感器等電源220VAC（三相四線制）液壓站系統(tǒng)最高工作壓力：60MPa液壓油：46#重量1060kg表1礦用光纖傳感器標(biāo)定裝置的技術(shù)參數(shù)24九月20243.3煤礦智能感知系統(tǒng)的應(yīng)用（一）巷道頂板離層在線監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)表2光纖光柵頂板離層儀的技術(shù)參數(shù)主要由兩個(gè)錨固爪、鋼絲繩、底座、布置在底座內(nèi)的光纖光柵、光纖尾纖組成。用于監(jiān)測(cè)巷道頂板的離層，反映頂板的動(dòng)態(tài)過(guò)程。數(shù)據(jù)在線傳輸，精確、靈敏。標(biāo)準(zhǔn)量程：

300mm測(cè)量精度：<1%F·S測(cè)量點(diǎn)數(shù)：2點(diǎn)工作溫度：-10℃-80℃波長(zhǎng)范圍：

1520nm-1580nm測(cè)量時(shí)間：<1s封裝形式：不銹鋼材質(zhì)出纖形式：兩端單芯出纖接頭類型：

FC/APC尺寸：395*306*34（mm）安全等級(jí)：本安級(jí)防護(hù)等級(jí)：IP65光纖光柵頂板離層儀實(shí)物圖24九月20243.3煤礦智能感知系統(tǒng)的應(yīng)用（一）巷道頂板離層在線監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)光纖光柵頂板離層儀的應(yīng)用

監(jiān)測(cè)頂板離層過(guò)程，用于判斷頂板破壞范圍，對(duì)巷道穩(wěn)定性進(jìn)行識(shí)別，評(píng)價(jià)巷道所處的安全等級(jí)，對(duì)頂板事故進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)預(yù)警。A、B兩點(diǎn)的相對(duì)于參考點(diǎn)位移量分別為DataA、DataB。DataB為B基點(diǎn)以下的離層量，即淺部離層量；DataA-DataB為A基點(diǎn)和B基點(diǎn)之間的離層量，即深部離層量。24九月20243.3煤礦智能感知系統(tǒng)的應(yīng)用（二）巷道頂板安全在線監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)量程：60MPa測(cè)量精度：<1%F·S測(cè)量段數(shù)：3-4段工作溫度：溫度-10℃-80℃波長(zhǎng)范圍：1520nm-1580nm測(cè)量時(shí)間：<1s封裝形式：環(huán)氧樹脂封裝出纖形式：?jiǎn)味穗p芯出纖接頭類型：FC/APC外尺寸：φ22mm*2000mm安全等級(jí)：本安級(jí)防護(hù)等級(jí)：IP68表3光纖光柵測(cè)力錨桿的技術(shù)參數(shù)光纖光柵測(cè)力錨桿由錨桿桿體、光纖光柵及光纖尾纖組成。沿錨桿桿體軸向兩側(cè)對(duì)稱刻槽，在槽中對(duì)稱布置3-4對(duì)光纖光柵，監(jiān)測(cè)錨桿桿體應(yīng)力分布特征。測(cè)量精度高、抗震性能好、工作穩(wěn)定可靠，安裝方便、測(cè)試快捷、便于遠(yuǎn)距離傳輸和自動(dòng)化監(jiān)測(cè)。24九月20243.3煤礦智能感知系統(tǒng)的應(yīng)用光纖光柵測(cè)力錨桿的標(biāo)定光纖光柵反射波長(zhǎng)隨外部作用應(yīng)變變化呈線性對(duì)應(yīng)關(guān)系（二）巷道頂板安全在線監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)24九月20243.3煤礦智能感知系統(tǒng)的應(yīng)用光纖光柵測(cè)力錨桿的應(yīng)用監(jiān)測(cè)錨桿工作時(shí)錨桿錨固區(qū)、非錨固區(qū)的應(yīng)力大小及分布情況。作為分析頂板應(yīng)力狀態(tài)及頂板安全狀況的基本依據(jù)，對(duì)煤巷錨桿支護(hù)安全施工及參數(shù)設(shè)計(jì)優(yōu)化具有重要意義。（二）巷道頂板安全在線監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)24九月20243.3煤礦智能感知系統(tǒng)的應(yīng)用（二）巷道頂板安全在線監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)24九月20243.3煤礦智能感知系統(tǒng)的應(yīng)用表4光纖光柵錨桿（錨索）測(cè)力計(jì)的技術(shù)參數(shù)光纖光柵錨桿測(cè)力計(jì)實(shí)物圖采用中空結(jié)構(gòu)，主要由三通閥、壓力表、光纖光柵壓力傳感裝置組成。用于監(jiān)測(cè)錨桿、錨索所受的載荷大小和預(yù)應(yīng)力的變化情況。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝方便、監(jiān)測(cè)連續(xù)，可同時(shí)現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)和在線傳輸。標(biāo)準(zhǔn)量程：60MPa測(cè)量精度：<1%F·S波長(zhǎng)范圍：1520nm-1580nm測(cè)量時(shí)間：<1s封裝形式：不銹鋼材質(zhì)封裝工作溫度：溫度-10℃-80℃出纖形式：?jiǎn)味藛涡境隼w外尺寸：

φ108*45*400(mm)接頭類型：FC/APC防護(hù)等級(jí)：IP67安全等級(jí)：本安級(jí)（二）巷道頂板安全在線監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)24九月20243.3煤礦智能感知系統(tǒng)的應(yīng)用表5光纖光柵錨桿（錨索）測(cè)力計(jì)的技術(shù)參數(shù)光纖光柵錨索測(cè)力計(jì)實(shí)物圖采用中空結(jié)構(gòu)，用于監(jiān)測(cè)錨桿、錨索所受的載荷大小和預(yù)應(yīng)力的變化情況。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝方便、監(jiān)測(cè)連續(xù)。標(biāo)準(zhǔn)量程：60MPa測(cè)量精度：<1%F·S測(cè)量時(shí)間：<1s波長(zhǎng)范圍：1520nm-1580nm封裝形式：不銹鋼封裝工作溫度：溫度-10℃-80℃出纖形式：?jiǎn)涡境隼w外尺寸：

φ120*50(mm)安全等級(jí)：本安級(jí)防護(hù)等級(jí)：IP67（二）巷道頂板安全在線監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)24九月20243.3煤礦智能感知系統(tǒng)的應(yīng)用光纖光柵錨桿（錨索）測(cè)力計(jì)的應(yīng)用監(jiān)測(cè)錨桿、錨索預(yù)應(yīng)力和所受載荷的變化情況，全面了解其工作狀況，評(píng)價(jià)巷道圍巖穩(wěn)定性和安全性，對(duì)錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)的優(yōu)化提供科學(xué)依據(jù)。（二）巷道頂板安全在線監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)24九月20243.3煤礦智能感知系統(tǒng)的應(yīng)用（二）巷道頂板安全在線監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)24九月20243.3煤礦智能感知系統(tǒng)的應(yīng)用（三）巷道深部圍巖應(yīng)力在線監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)光纖光柵鉆孔應(yīng)力計(jì)采用的是基于光纖式的一維應(yīng)力應(yīng)變測(cè)量技術(shù)，測(cè)量的是煤體或巖體垂直應(yīng)力的大小。原理為受應(yīng)力作用的鉆孔周圍煤體或巖體產(chǎn)生破壞變形，將應(yīng)力傳遞到應(yīng)變體上產(chǎn)生橫向變形，置于光纖光柵鉆孔應(yīng)力計(jì)內(nèi)的光纖光柵將變形量轉(zhuǎn)換成光波信號(hào)。表6光纖光柵鉆孔應(yīng)力計(jì)的技術(shù)參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)量程：60MPa測(cè)量精度：<1%F·S波長(zhǎng)范圍：1520nm-1580nm測(cè)量時(shí)間：<1s封裝形式：采用金屬封裝工作溫度：-10℃-80℃出纖形式：?jiǎn)味藛涡境隼w外尺寸：φ40mm*460mm接頭類型：FC/APC防護(hù)等級(jí)：IP67安全等級(jí)：本安級(jí)光纖光柵鉆孔應(yīng)力計(jì)實(shí)物圖24九月20243.3煤礦智能感知系統(tǒng)的應(yīng)用（三）巷道深部圍巖應(yīng)力在線監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)光纖光柵鉆孔應(yīng)力計(jì)的應(yīng)用測(cè)量深部巷道圍巖垂直應(yīng)力的大小，為研究巷道圍巖應(yīng)力場(chǎng)及變形破壞機(jī)理提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。24九月20243.3煤礦智能感知系統(tǒng)的應(yīng)用（四）工作面超前支承壓力在線監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)井上井下主光纜通信光纜監(jiān)測(cè)主機(jī)傳感器24九月20243.3煤礦智能感知系統(tǒng)的應(yīng)用（五）液壓支架工作阻力在線監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)表7光纖光柵壓力計(jì)的技術(shù)參數(shù)通過(guò)端頭導(dǎo)壓孔將壓力傳遞到敏感元件膜盒上，通過(guò)檢測(cè)膜盒的光纖光柵波長(zhǎng)的移動(dòng)量得出實(shí)際壓力值。光纖光柵壓力計(jì)內(nèi)置兩根光纖光柵，其中小波長(zhǎng)的光柵稱為測(cè)壓光柵，感應(yīng)壓力變化；大波長(zhǎng)光柵稱為溫補(bǔ)光柵，該光柵不受外界壓力的影響，其作用測(cè)量溫度，同時(shí)也作為溫度補(bǔ)償用。標(biāo)準(zhǔn)量程：

60MPa測(cè)量精度：<1%F·S波長(zhǎng)范圍：1520nm-1580nm工作溫度：-10℃-80℃測(cè)量時(shí)間：<1s出纖形式：?jiǎn)涡境隼w接頭類型：

FC/APC尺寸：160*120*40（mm）安全等級(jí)：本安級(jí)防護(hù)等級(jí)：IP65光纖光柵壓力計(jì)實(shí)物圖24九月20243.3煤礦智能感知系統(tǒng)的應(yīng)用光纖光柵壓力計(jì)的應(yīng)用液壓管液壓閥光纜（五）液壓支架工作阻力在線監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)24九月20243.3煤礦智能感知系統(tǒng)的應(yīng)用24九月20243.3煤礦智能感知系統(tǒng)的應(yīng)用（六）開采上覆巖層移動(dòng)變形在線監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)采場(chǎng)覆巖是在特殊的沉積環(huán)境下形成的層狀巖體，其變形和破壞過(guò)程與組合板相似，可將其視為由不同厚度、不同巖性的巖板有序疊合而成的組合板，可將頂板巖層的組合板模型簡(jiǎn)化為組合巖梁模型。采場(chǎng)覆巖組合巖梁模型24九月20243.3煤礦智能感知系統(tǒng)的應(yīng)用為了對(duì)采場(chǎng)覆巖內(nèi)的應(yīng)變進(jìn)行定量分析，對(duì)巖層的移動(dòng)破斷規(guī)律進(jìn)行研究，將分布式傳感光纜從地面通過(guò)鉆孔布設(shè)到開采煤層的頂部，利用分布式光纖應(yīng)變測(cè)試儀監(jiān)測(cè)煤層開采過(guò)程中上覆巖層移動(dòng)和變形規(guī)律，為煤礦安全高效生產(chǎn)提供重要參數(shù)。（六）開采上覆巖層移動(dòng)變形在線監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)24九月20243.3煤礦智能感知系統(tǒng)的應(yīng)用（七）提升設(shè)備鋼絲繩張力在線監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)

在煤礦開采過(guò)程中，提升設(shè)備的安全尤為重要，鋼絲繩的張力大小直接決定其壽命和礦井提升安全，鋼絲繩作為礦井提升設(shè)備的重要組成部分，在提升設(shè)備工作時(shí)，鋼絲繩在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)受到許多應(yīng)力的作用，將導(dǎo)致鋼絲繩受到嚴(yán)重拉伸，有時(shí)可能會(huì)發(fā)生斷裂，進(jìn)而引起重大安全事故的發(fā)生，造成嚴(yán)重的人員和財(cái)產(chǎn)損失。因此，對(duì)礦井提升設(shè)備鋼絲繩張力的監(jiān)測(cè)非常有必要。光纖張力監(jiān)測(cè)裝置24九月20243.3煤礦智能感知系統(tǒng)的應(yīng)用（八）巷道微震在線監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)光纖光柵微震傳感器由兩個(gè)矩形梁和一個(gè)質(zhì)量塊組成，質(zhì)量塊通過(guò)點(diǎn)接觸焊接在兩平行梁中間，光纖光柵貼在第二個(gè)矩形梁的下表面。在傳感器受到振動(dòng)時(shí)，在慣性力的作用下，質(zhì)量塊帶動(dòng)兩個(gè)矩形梁振動(dòng)使其產(chǎn)生應(yīng)變，傳遞給光纖光柵引起波長(zhǎng)移動(dòng)表8光纖光柵微震傳感器的技術(shù)參數(shù)工作頻率：0-100Hz測(cè)量精度：<1%F·S波長(zhǎng)范圍：1520nm-1580nm測(cè)量時(shí)間：<1s封裝形式：采用金屬封裝工作溫度：-20℃-60℃出纖形式：兩端單芯出纖尺寸：80mm*40mm*25mm接頭類型：FC/APC防護(hù)等級(jí)：IP67安全等級(jí)：本安級(jí)光纖光柵微震傳感器實(shí)物圖24九月20243.3煤礦智能感知系統(tǒng)的應(yīng)用（九）沿空留巷充填體應(yīng)力在線監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)表9光纖光柵土壓力傳感器的技術(shù)參數(shù)光纖光柵應(yīng)變式土壓力傳感器用于測(cè)量充填體應(yīng)力變化。兩塊平板沿圓周焊接在一起，兩板之間留出一個(gè)間隙，充填體應(yīng)力的作用是將兩塊板壓合，使板槽內(nèi)的壓力傳感器感知壓力，從而測(cè)得充填體的壓力值，壓力傳感器將壓力值轉(zhuǎn)換成光信號(hào)，再經(jīng)光纜將信號(hào)傳輸?shù)浇庹{(diào)儀上，通過(guò)計(jì)算可得壓力。光纖光柵土壓力傳感器實(shí)物圖標(biāo)準(zhǔn)量程：60MPa測(cè)量精度：<1%F·S波長(zhǎng)范圍：1510nm-1590nm測(cè)量時(shí)間：<1s封裝形式：采用金屬封裝工作溫度：-20℃-60℃出纖形式：兩端單芯出纖外尺寸：φ160mm*30mm接頭類型：FC/APC防護(hù)等級(jí)：IP67安全等級(jí)：本安級(jí)安裝方式：埋入式安裝24九月20243.3煤礦智能感知系統(tǒng)的應(yīng)用（九）沿空留巷充填體應(yīng)力在線監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)光纖光柵土壓力傳感器的應(yīng)用綜采工作面井上井下主光纜通信光纜土壓力傳感器監(jiān)測(cè)主機(jī)24九月20243.3煤礦智能感知系統(tǒng)的應(yīng)用（十）富水層水壓在線監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)利用光纖水壓，水位傳感器可以實(shí)現(xiàn)對(duì)富水層水壓監(jiān)測(cè)、水位的監(jiān)測(cè)。光纖水壓傳感器中有一個(gè)靈敏的不銹鋼膜片，在它上面連接光柵。使用時(shí)，膜片上壓力的變化引起膜片移動(dòng)，這個(gè)微小位移量可用光纖光柵元件來(lái)測(cè)量，并傳輸?shù)焦饫w光柵靜態(tài)解調(diào)儀上，從而得知壓力的變化情況。光纖光柵滲壓計(jì)的主要部件用特殊鋼材制造，有足夠的強(qiáng)度，適合各種惡劣環(huán)境安裝使用。光纖水壓傳感器實(shí)物圖標(biāo)準(zhǔn)量程：60MPa測(cè)量精度：<1%F·S波長(zhǎng)范圍：1520nm-1580nm測(cè)量時(shí)間：<1s封裝形式：采用金屬封裝工作溫度：-20℃-60℃出纖形式：?jiǎn)味藛涡境隼w外尺寸：φ40mm*150mm接頭類型：FC/APC防護(hù)等級(jí)：IP65安全等級(jí)：本安級(jí)安裝方式：埋入式安裝表10光纖水壓傳感器的技術(shù)參數(shù)24九月20243.3煤礦智能感知系統(tǒng)的應(yīng)用（十一）巷道多點(diǎn)溫度在線監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)表11光纖光柵溫度傳感器的技術(shù)參數(shù)光纖光柵溫度傳感器可單獨(dú)作為溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，亦可是其它監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中溫度補(bǔ)償部分，由光纖光柵元件將被測(cè)溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)輸出，信號(hào)傳輸?shù)浇庹{(diào)儀顯示溫度值。靈敏度高，不受電磁干擾，電氣絕緣好，耐腐蝕，無(wú)電火花，可以在易燃易爆的環(huán)境中測(cè)量溫度。標(biāo)準(zhǔn)量程：

150℃測(cè)量精度：0.5℃測(cè)量點(diǎn)數(shù)：2點(diǎn)工作溫度：-50℃-150℃波長(zhǎng)范圍：

1520nm-1580nm測(cè)量時(shí)間：<1s封裝形式：金屬外殼安全等級(jí)：本安級(jí)接頭類型：

FC/APC光纖光柵溫度傳感器實(shí)物圖24九月20243.3煤礦智能感知系統(tǒng)的應(yīng)用（十一）巷道多點(diǎn)溫度在線監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)光纖光柵溫度傳感器的標(biāo)定光纖光柵反射波長(zhǎng)隨溫度變化呈線性對(duì)應(yīng)關(guān)系礦用光纖光柵溫度傳感器使用傳溫金屬底板，使溫度盡快傳導(dǎo)到光纖光柵上，溫度的變化改變光纖光柵反射波長(zhǎng)值。24九月20243.3煤礦智能感知系統(tǒng)的應(yīng)用光纖光柵溫度傳感器的應(yīng)用綜采工作面井上井下主光纜通信光纜溫度傳感器監(jiān)測(cè)主機(jī)（十一）巷道多點(diǎn)溫度在線監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)24九月20243.3煤礦智能感知系統(tǒng)的應(yīng)用（十二）采空區(qū)自燃分布式測(cè)溫在線監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)分布式溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)測(cè)溫光纜24九月20243.3煤礦智能感知系統(tǒng)的應(yīng)用

采空區(qū)是指地下礦產(chǎn)被采出后留下的空洞區(qū)。礦井火災(zāi)是煤礦主要災(zāi)害之一，其中采空區(qū)煤炭自燃發(fā)火占很高比例。目前主要是通過(guò)監(jiān)測(cè)采空區(qū)的標(biāo)志氣體進(jìn)行分析預(yù)警，該手段欠缺實(shí)時(shí)性、直觀性和有效性。系統(tǒng)原理：系統(tǒng)同時(shí)利用單根光纜實(shí)現(xiàn)溫度監(jiān)測(cè)和信號(hào)傳輸，綜合利用光纖拉曼散射效應(yīng)和光時(shí)域反射測(cè)量技術(shù)來(lái)獲取采空區(qū)空間溫度分布信息；其中光纖拉曼散射效應(yīng)用于實(shí)現(xiàn)溫度測(cè)量，光時(shí)域反射測(cè)量技術(shù)用于實(shí)現(xiàn)溫度定位。系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)：系統(tǒng)能夠連續(xù)測(cè)量光纖沿線的溫度分布情況，測(cè)量距離在可達(dá)30公里，特別適宜于需要長(zhǎng)距離、大范圍多點(diǎn)測(cè)量的應(yīng)用場(chǎng)合。（十二）采空區(qū)自燃分布式測(cè)溫在線監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)24九月20243.3煤礦智能感知系統(tǒng)的應(yīng)用工作面井上井下主光纜光纖測(cè)溫主機(jī)運(yùn)輸巷回風(fēng)巷采空區(qū)傳感光纜提前布設(shè)于回采巷道或采空區(qū)中，鋪設(shè)間隔為30m，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)采空區(qū)內(nèi)溫度異常，獲取采空區(qū)溫度場(chǎng)信息，從而分析出煤炭自燃點(diǎn)的位置，為預(yù)報(bào)作出準(zhǔn)確信息。感溫光纜（十二）采空區(qū)自燃分布式測(cè)溫在線監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)24九月20243.3煤礦智能感知系統(tǒng)的應(yīng)用（十三）瓦斯及有害氣體含量在線監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)我國(guó)高瓦斯礦井?dāng)?shù)量眾多，每年煤礦瓦斯事故災(zāi)害嚴(yán)重，嚴(yán)重影響煤礦安全生產(chǎn)和人員安全。目前煤礦瓦斯監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要采用人工監(jiān)測(cè)，采用便攜式甲烷檢測(cè)報(bào)警儀或光干涉式甲烷測(cè)定器等檢測(cè)設(shè)備，監(jiān)測(cè)效率較低，隨機(jī)性較強(qiáng)，準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性大打折扣。礦井瓦斯含量在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)利用光纖氣體傳感器進(jìn)行礦井氣體監(jiān)測(cè)，系統(tǒng)主要由中央控制單元、光纖傳感網(wǎng)絡(luò)、光纖氣體傳感器組成。中央控制單元：包含驅(qū)動(dòng)器、處理器、監(jiān)測(cè)電子、激光器和探測(cè)器無(wú)源光纖傳感網(wǎng)絡(luò)：從控制單元至傳感器進(jìn)行分配網(wǎng)絡(luò)及收集光信號(hào)24九月20243.3煤礦智能感知系統(tǒng)的應(yīng)用無(wú)源傳感器探頭防水罩接線盒光纖氣體傳感器主要由兩部分組成：將傳感器與網(wǎng)絡(luò)相連接的接線盒及防水罩安裝在網(wǎng)格保護(hù)檢測(cè)通道里的無(wú)源傳感器探頭（十三）瓦斯及有害氣體含量在線監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)24九月20243.3煤礦智能感知系統(tǒng)的應(yīng)用十五）礦井瓦斯及有害氣體含量在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)氣體吸收中心波長(zhǎng)（nm）6厘米光程長(zhǎng)度可達(dá)到的靈敏度（ppm）30厘米光程長(zhǎng)度可達(dá)到的靈敏度（ppm）可達(dá)到的靈敏度（ppm）甲烷（CH4）165150010030乙炔（C2H2）1532.8353113氨氣（NH3）15441730346104一氧化碳（CO）15673149662991890二氧化碳（CO2）1572.663695273902217硫化氫（H2S）15784923985295二氧化氮（NO2）800128002560768氧氣（O2）76184211168425053可探測(cè)氣體種類注意：

10,000ppm=1％v/v（體積之比）；

這些系統(tǒng)達(dá)到的靈敏度所使用的信噪比為5；

6厘米傳感器光程是檢測(cè)的靈敏度為500ppm的標(biāo)準(zhǔn)甲烷傳感器長(zhǎng)度；

30厘米實(shí)際上為最大的在線傳感器光程，在氣體測(cè)量中具有更高的靈敏度。（十三）瓦斯及有害氣體含量在線監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)24九月20243.3煤礦智能感知系統(tǒng)的應(yīng)用系統(tǒng)特點(diǎn)：通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的光纖電纜，可以實(shí)現(xiàn)300個(gè)點(diǎn)的氣體濃度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，距離長(zhǎng)達(dá)10Km。系統(tǒng)除中央控制單元外完全屬于本安產(chǎn)品，并與現(xiàn)行的安全標(biāo)準(zhǔn)兼容。傳感器響應(yīng)時(shí)間快，不受低氧環(huán)境、催化毒氣及濕度過(guò)高環(huán)境的影響。中央控制器上的自動(dòng)化系統(tǒng)可為控制器故障，網(wǎng)絡(luò)故障或傳感器故障預(yù)警。敏感度高，測(cè)量范圍寬，可以檢測(cè)多種氣體，沒(méi)有氣體交叉干擾的問(wèn)題。插拔式模塊化結(jié)構(gòu)靈活快捷，系統(tǒng)擴(kuò)展方便，可在同一傳感網(wǎng)絡(luò)檢測(cè)多種氣體。傳感器在條件惡劣的環(huán)境下，仍可以長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)穩(wěn)定地工作，容易安裝或更換。激光的可用性，光纖的傳輸及吸收性等特性決定其具有良好的兼容性。（十三）瓦斯及有害氣體含量在線監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)24九月20243.3煤礦智能感知系統(tǒng)的應(yīng)用表12光纖光柵傾角傳感器的技術(shù)參數(shù)光纖光柵傾角傳感器實(shí)物圖采用充油密封結(jié)構(gòu)，主要由雙串光纖光柵傳感器、懸臂梁擺動(dòng)關(guān)鍵塊、法蘭盤接頭等組成。用于監(jiān)測(cè)液壓支架俯仰角、縱擺角的變化情況。高精度、抗干擾能力強(qiáng)、安裝方便、監(jiān)測(cè)連續(xù)，可同時(shí)現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)和在線傳輸。標(biāo)準(zhǔn)量程：-30°~+30°測(cè)量精度：0.05°波長(zhǎng)范圍：1525nm-1565nm測(cè)量時(shí)間：<1s封裝形式：不銹鋼材質(zhì)封裝工作溫度：溫度-10℃-80℃出纖形式：兩端出纖外尺寸：126*96*28(mm)接頭類型：FC/APC防護(hù)等級(jí)：IP67安全等級(jí)：本安級(jí)（十四）液壓支架姿態(tài)實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)24九月20243.3煤礦智能感知系統(tǒng)的應(yīng)用液壓支架姿態(tài)監(jiān)測(cè)液壓支架姿態(tài)監(jiān)測(cè)原理概述根據(jù)液壓支架的結(jié)構(gòu)及工作原理，以左圖所示液壓支架為例，通過(guò)在液壓支架底座、前連桿、頂梁、護(hù)幫處分別安裝光纖光柵傾角傳感器，并采用跳線對(duì)光纖光柵傾角傳感器進(jìn)行串聯(lián)連接，然后與工作面總光纜連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)液壓支架姿態(tài)的實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)、連續(xù)監(jiān)測(cè)，能夠有效解決智能工作面液壓支架姿態(tài)協(xié)同控制關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。（十四）液壓支架姿態(tài)實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)24九月20243.3煤礦智能感知系統(tǒng)的應(yīng)用光纖光柵流速計(jì)結(jié)構(gòu)圖基于光纖光柵流速計(jì)的推移千斤頂行程測(cè)量原理該流速計(jì)主要由L型懸臂、杠桿、光纖光柵、圓形靶片等結(jié)構(gòu)組成，通過(guò)測(cè)油管中乳化液的流速，從而精準(zhǔn)得到推移千斤頂?shù)耐埔凭嚯x。該傳感器具有傳感探頭體積小、精度高、測(cè)量范圍大、傳感器外置等優(yōu)點(diǎn)，能夠有效解決液壓支架推移距離精準(zhǔn)測(cè)量技術(shù)難題。其基本原理如下：（十四）液壓支架姿態(tài)實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)24九月20243.3煤礦智能感知系統(tǒng)的應(yīng)用光纖光柵流速計(jì)測(cè)量推移千斤頂行程的基本思路1.將兩個(gè)流速傳感器分別安裝在供油管和回油管；2.測(cè)出通過(guò)回油管和供油管一定時(shí)間間隔流速V,根據(jù)流量與流速的關(guān)系Q=VA,（A為油管的橫截面積），可得出乳化液的流量；3.根據(jù)油管中通過(guò)乳化液的流量可推算出在一定時(shí)間間隔通過(guò)推移千斤頂油缸乳化液的體積，即可得出推移千斤頂?shù)男谐獭＃ㄊ模┮簤褐Ъ茏藨B(tài)實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)24九月20243.3煤礦智能感知系統(tǒng)的應(yīng)用礦用分布式光纜組成圖（十五）基于分布式光纖的刮板機(jī)直線度監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)表14礦用分布式光纜的技術(shù)參數(shù)礦用分布式光纜主要由光纖、金屬加強(qiáng)件、護(hù)套等組成，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)沿光纖傳輸路徑上不同位置處的溫度和應(yīng)變測(cè)量的新型傳感器，可通過(guò)對(duì)礦用光纜按照一定方式排列設(shè)計(jì)成空間曲率傳感器，可實(shí)現(xiàn)對(duì)刮板輸送機(jī)彎曲形態(tài)的感知。具有施工方便、工藝簡(jiǎn)單、本質(zhì)安全、能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)、連續(xù)、動(dòng)態(tài)傳輸。封裝形式：金屬基索線緊包封裝纖芯類型：?jiǎn)涡境隼w光纜類型：鋼絞線金屬基光纜截面尺寸：5（mm）可定制8mm、12mm重量：38kg/km光纖損耗：<0.35dB/km24九月20243.3煤礦智能感知系統(tǒng)的應(yīng)用礦用分布式光纖空間曲率傳感器組成圖基于分布式光纖的刮板機(jī)彎曲形態(tài)擬合原理如圖所示為一種基于分布式光纖的柔性基材空間曲率傳感器，通過(guò)將所示空間曲率傳感器固定在刮板輸送機(jī)側(cè)幫板上，使其與刮板輸送機(jī)的彎曲形態(tài)保持一致，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)刮板輸送機(jī)三維彎曲形態(tài)的擬合監(jiān)測(cè)，能夠有效解決智能工作面自動(dòng)校直關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。（十五）基于分布式光纖的刮板機(jī)直線度監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)24九月20243.3煤礦智能感知系統(tǒng)的應(yīng)用智能工作面自動(dòng)校直的基本思路1、根據(jù)工作面地質(zhì)條件，確定刮板機(jī)校直基準(zhǔn)線C；2、根據(jù)刮板機(jī)平面擬合曲線A，確定液壓支架推移距離，使刮板輸送機(jī)成直線狀態(tài)；3、根據(jù)液壓支架推移千斤頂?shù)耐埔凭嚯x與液壓支架校直基準(zhǔn)線B，確定液壓支架拉架距離，使液壓支架成直線狀態(tài)。（十五）基于分布式光纖的刮板機(jī)直線度監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)24九月20243.3煤礦智能感知系統(tǒng)的應(yīng)用24九月20243.3煤礦智能感知系統(tǒng)的應(yīng)用表13采煤機(jī)定位儀的技術(shù)參數(shù)采煤機(jī)定位儀實(shí)物圖光纖捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)光纖陀螺光纖加速度計(jì)量程0-250°/s0-20m/s2零偏穩(wěn)定性20°/h0.0002m/s2分辨率<0.005°/s0.0001m/s2溫度范圍-40℃~+85℃重量77g尺寸44.80*45.85*28（mm）（十六）采煤機(jī)姿態(tài)實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)采用中空結(jié)構(gòu)，主要由光纖陀螺、光纖加速度計(jì)、外殼等組成，用于采煤機(jī)三維角速度、三維加速度等測(cè)量信息，用于實(shí)現(xiàn)采煤機(jī)定位。具有體積小、重量輕、精度高、能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)、連續(xù)、動(dòng)態(tài)傳輸。24九月20243.3煤礦智能感知系統(tǒng)的應(yīng)用采煤機(jī)定位儀現(xiàn)場(chǎng)安裝示意圖（十九）采煤機(jī)姿態(tài)實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采煤機(jī)姿態(tài)監(jiān)測(cè)原理概述通過(guò)在采煤機(jī)內(nèi)部安裝光纖捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)，通過(guò)實(shí)時(shí)采集采煤機(jī)的三軸加速度跟三軸角速度等定位信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)采煤機(jī)的精準(zhǔn)定位。并結(jié)合地質(zhì)信息系統(tǒng)、三維信息軟件處理系統(tǒng)，能夠有效解決智能工作面采煤機(jī)姿態(tài)監(jiān)測(cè)難、定位精度低等關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。（十六）采煤機(jī)姿態(tài)實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)24九月20243.3煤礦智能感知系統(tǒng)的應(yīng)用24九月20243.3煤礦智能感知系統(tǒng)的應(yīng)用2.裝在采煤機(jī)上的慣導(dǎo)（包括LASC）系統(tǒng)不能根本解決刮板機(jī)找直問(wèn)題。從采煤工藝分析：采煤機(jī)割煤之后是推溜和移架，采煤機(jī)軌跡不能代表后面的刮板機(jī)實(shí)時(shí)軌跡。慣導(dǎo)的誤差精度問(wèn)題目前也沒(méi)有解決。價(jià)格也偏高。1.基于分布式光纖的刮板機(jī)直線度監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)，將光纖傳感器固定在刮板輸送機(jī)側(cè)幫板上，實(shí)時(shí)、在線監(jiān)測(cè)刮板輸送機(jī)三維彎曲形態(tài)，能夠有效解決智能工作面自動(dòng)找直關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。關(guān)于刮板機(jī)直線度智能感知的思考24九月20243.3煤礦智能感知系統(tǒng)的應(yīng)用（十七）帶式輸送機(jī)分布式感溫在線監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)帶式輸送機(jī)作為煤礦運(yùn)輸煤炭的主力設(shè)備，隨著生產(chǎn)任務(wù)的不斷加重，設(shè)備利用率逐步提高，帶式輸送機(jī)由于溫度原因造成的損耗和故障率逐步增高，利用溫度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)皮帶機(jī)電動(dòng)機(jī)、減速器、滾筒、托輥等溫度，一旦發(fā)現(xiàn)異常，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和定位故障點(diǎn)，避免重大事故的發(fā)生。監(jiān)測(cè)對(duì)象（利用感溫光纜進(jìn)行監(jiān)測(cè)）電動(dòng)機(jī)減速器托輥監(jiān)測(cè)軸承溫度監(jiān)測(cè)軸承溫度滾筒監(jiān)測(cè)軸承溫度監(jiān)測(cè)軸承溫度24九月20243.3煤礦智能感知系統(tǒng)的應(yīng)用（十八）高壓設(shè)備健康狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)開關(guān)柜、變壓器、電機(jī)等高壓設(shè)備是煤礦井下重大火災(zāi)隱患，其運(yùn)行過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生高溫，一旦運(yùn)行異常，可能引發(fā)重大事故，形成井下封閉式火災(zāi)，造成重大人員傷亡。高壓設(shè)備健康狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)時(shí)掌握高溫設(shè)備的運(yùn)行狀況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和定位故障點(diǎn)，避免重大事故發(fā)生。監(jiān)測(cè)對(duì)象（利用感溫光纜進(jìn)行監(jiān)測(cè)）開關(guān)柜監(jiān)測(cè)開關(guān)柜觸點(diǎn)變壓器電機(jī)監(jiān)測(cè)變壓器表面溫度監(jiān)測(cè)電機(jī)表面溫度24九月20243.3煤礦智能感知系統(tǒng)的應(yīng)用（十九）高壓電氣線路全程溫度在線監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)電纜、電纜接頭等電氣設(shè)備遍布煤礦礦區(qū)，大電流負(fù)載使電纜成為礦區(qū)的危險(xiǎn)源。電氣設(shè)備上任意位置的老化和損傷所導(dǎo)致的發(fā)熱都有可能引發(fā)火災(zāi)，造成重大事故。監(jiān)測(cè)對(duì)象（利用感溫光纜進(jìn)行監(jiān)測(cè)）35kv及以上高壓電纜電纜接頭電纜橋架監(jiān)測(cè)電纜表面溫度監(jiān)測(cè)電纜接頭溫度監(jiān)測(cè)電纜橋架中電纜發(fā)熱直線型鋪設(shè)纏繞型鋪設(shè)S型鋪設(shè)24九月20243.3煤礦智能感知系統(tǒng)的應(yīng)用（二十）通風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)礦井通風(fēng)機(jī)是煤礦安全生產(chǎn)的關(guān)鍵性設(shè)備，擔(dān)負(fù)著礦井上下空氣的正常流通，其可靠性及安全性直接關(guān)系到礦井生產(chǎn)的正常化及煤礦工人的人身安全。然而由于通風(fēng)機(jī)處于長(zhǎng)期不間斷的工作狀態(tài)中，而且工作現(xiàn)場(chǎng)存在諸多復(fù)雜和不確定因素，使得該設(shè)備可能存在多種故障隱患，為了保證設(shè)備安全運(yùn)行，防止惡性事故的發(fā)生，故對(duì)通風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障先兆，為生產(chǎn)和維修提供決策依據(jù)。監(jiān)測(cè)軸承溫度軸承座監(jiān)測(cè)風(fēng)機(jī)振動(dòng)24九月20244煤礦應(yīng)用案例24九月20244煤礦應(yīng)用案例礦井介紹：沙曲煤礦位于山西省呂梁地區(qū)柳林縣境內(nèi)，隸屬于華晉焦煤有限責(zé)任公司。沙曲礦全礦井絕對(duì)瓦斯涌出量為440.39m3/min，相對(duì)瓦斯涌出量為78.47m3/t，屬于高瓦斯礦井。現(xiàn)場(chǎng)條件：沙曲礦14301工作面為南翼三采區(qū)第一個(gè)4號(hào)煤回采工作面，傾角3°～6°，平均4°，工作面走向長(zhǎng)220m，平均煤厚2.4m，軌道順槽1288.3m。，一、山西華晉焦煤有限責(zé)任公司沙曲礦14301軌道巷24九月202414301軌道巷支護(hù)形式圖4煤礦應(yīng)用案例14301軌道巷支護(hù)形式24九月2024光纖光柵頂板離層儀光纖光柵錨桿（錨索）測(cè)力計(jì)光纖光柵鉆孔應(yīng)力計(jì)光纖光柵測(cè)力錨桿錨桿（錨索）載荷監(jiān)測(cè)巷道頂板離層監(jiān)測(cè)錨桿桿體應(yīng)力分布特征監(jiān)測(cè)煤巖體應(yīng)力監(jiān)測(cè)監(jiān)測(cè)內(nèi)容4煤礦應(yīng)用案例14301軌道巷監(jiān)測(cè)內(nèi)容24九月202414301軌道巷監(jiān)測(cè)測(cè)站布置監(jiān)測(cè)測(cè)站布置4煤礦應(yīng)用案例24九月2024序號(hào)設(shè)備及材料用途數(shù)量單位詳細(xì)說(shuō)明1計(jì)算機(jī)接收并顯示監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)1臺(tái)內(nèi)嵌分析處理軟件，含有多個(gè)模塊功能2光纖光柵解調(diào)儀將光信號(hào)解調(diào)為電信號(hào)1臺(tái)安設(shè)在井上或井下（井下須有工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)）3服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)傳輸中轉(zhuǎn)功能1臺(tái)通過(guò)服務(wù)器發(fā)布數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享4光纖光柵鉆孔應(yīng)力計(jì)監(jiān)測(cè)煤巖體應(yīng)力、工作面超前支承壓力20套2個(gè)綜合測(cè)站，每個(gè)測(cè)站內(nèi)布置8套鉆孔應(yīng)力計(jì)，則整條巷道共布置16套。（含備用4套）5光纖光柵頂板離層儀監(jiān)測(cè)巷道頂板離層25套試驗(yàn)巷道內(nèi)每50米布置1個(gè)，則整條巷道共布置20套。（含備用5套）6光纖光柵錨桿(錨索)測(cè)力計(jì)監(jiān)測(cè)錨桿（錨索）載荷大小10套2個(gè)綜合測(cè)站，每個(gè)測(cè)站內(nèi)布置4套測(cè)力計(jì)，則整條巷道共布置8套。（含備用2套）7光纖光柵測(cè)力錨桿監(jiān)測(cè)錨桿桿體應(yīng)力分布特征6套2個(gè)綜合測(cè)站，每個(gè)測(cè)站內(nèi)布置2測(cè)力錨桿，則整條巷道共布置4套。（含備用2套）8礦用傳輸光纜高效傳輸監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)5千米單模、有MA認(rèn)證，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需要調(diào)整9光纖接線盒連接光纖與光纖若干個(gè)以1000m的試驗(yàn)巷道計(jì)算，在巷道內(nèi)布置2個(gè)綜合測(cè)站，則系統(tǒng)需要設(shè)備清單如下：4煤礦應(yīng)用案例監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)備清單24九月2024監(jiān)測(cè)系統(tǒng)安裝及調(diào)試系統(tǒng)光纜線路鋪設(shè)方法：根據(jù)綜合測(cè)站與傳感器設(shè)備數(shù)量、每個(gè)傳感器的光波長(zhǎng)范圍及光纖光柵信號(hào)解調(diào)主機(jī)每個(gè)通道的波長(zhǎng)掃描范圍，確定使用的通道數(shù)及每個(gè)通道可接傳感器數(shù)量，光纖光柵信號(hào)解調(diào)主機(jī)的數(shù)據(jù)通道通過(guò)不同芯數(shù)的光纜進(jìn)行各種光纖傳感器連接及數(shù)據(jù)傳輸。4煤礦應(yīng)用案例24九月2024監(jiān)測(cè)測(cè)站傳感器安裝4煤礦應(yīng)用案例24九月2024巷道頂板離層在線監(jiān)測(cè)淺部離層數(shù)據(jù)分布規(guī)律深部離層數(shù)據(jù)分布規(guī)律4煤礦應(yīng)用案例24九月2024巷道頂板離層在線監(jiān)測(cè)離層儀位置/m初始離層/mm當(dāng)前離層/mm淺部深部淺部深部20056.56.758.582505.5117.111.4300425.672.943505.576.849.7240011511.538.72450769.169.015008148.7715.21550429.047.04600415.812.9從光纖光柵礦壓在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)安裝完畢之后的一周之內(nèi)，14301軌道巷400m處淺部離層量最大，達(dá)到11.53mm，500m處深部離層量最大，達(dá)到15.21mm。一周以來(lái)550m處淺部離層變化量最大，達(dá)到5.04mm；400m處深部離層變化量最大，達(dá)到3.72mm。總的來(lái)說(shuō)，一周以來(lái)巷道頂板離層變化不大，基本上處于穩(wěn)定狀態(tài)，但是距離工作面較近的巷道離層受影響較明顯。4煤礦應(yīng)用案例24九月2024巷道圍巖應(yīng)力在線監(jiān)測(cè)圍巖實(shí)時(shí)應(yīng)力

位置測(cè)點(diǎn)深度/m一測(cè)站(350m)二測(cè)站(600m)左幫/MPa右?guī)?MPa左幫/MPa右?guī)?MPa14.704.494.724.4435.195.297.375.9156.776.709.238.16第一測(cè)站（350m）巷道兩幫垂直應(yīng)力分布規(guī)律4煤礦應(yīng)用案例24九月2024第二測(cè)站（600m）巷道兩幫垂直應(yīng)力分布規(guī)律在距離巷道口350m處，第一測(cè)站左幫深度為5m的鉆孔應(yīng)力計(jì)應(yīng)力最大，最大值為6.77MPa；第一測(cè)站右?guī)蜕疃葹?m的鉆孔應(yīng)力計(jì)應(yīng)力最大，最大值為6.70MPa。距離巷道口600m處，