【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及煤矿安全监测，尤其涉及一种基于光纤传感技术的煤矿安全监测方法及系统。
技术介绍
1、煤矿安全监测系统是煤矿开采过程中必不可少的重要安全保障系统，且随着科技发展，光纤传感技术中的光纤传感器也逐渐应用于煤矿安全监测系统中，通过将光纤和光纤传感器紧贴在煤矿井筒井壁或煤矿巷道的墙壁处，监测井筒井壁和巷道墙壁各处的形变，当井筒井壁或巷道墙壁形变时，光纤受到井壁的挤压轻微形变，其内折射率和某些光波的光栅周期发生规律变化，fbg传感器将光纤中设定的光波沿光纤原路反射回控制终端，控制终端通过比对该设定光波光栅周期的变化量，测得该段光纤的形变量，进而测得井筒井壁和巷道墙壁的形变量，该监测系统灵敏度高，最小可监测到微米级别的形变量，为工作人员对该处井筒井壁进行牢固度检测或加固预留了充足的时间。
2、经检索，中国专利公开号为cn116007525a的专利公开了一种煤矿井筒井壁形变密集光栅在线监测装置，包括有周向等间距分布的竖向监测光纤，周向等间距分布的竖向监测光纤均设置于井筒的内壁，竖向监测光纤竖向等间距连接有用于监侧井筒内壁形变的第一传感器，井筒的内壁竖向等间距设置有环向监测光纤，环向监测光纤周向等间距连接有用于监测井筒内壁形变的第二传感器，竖向监测光纤和环向监测光纤均与监测服务器连接，但是上述专利中，光纤与井壁之间安置了大量弹性件，这导致当井壁发生轻微形变时，光纤与井壁之间的弹性件会通过形变抵消井壁的轻微变化，致使井壁形变量较小时不会导致光纤发生轻微形变，因此该设计仅是增加了对井壁监测的范围，光纤与fbg传感器对井壁形变
技术实现思路
1、为了克服现有装置对井壁内部形变监测灵敏度较低的缺点，本专利技术提供了一种基于光纤传感技术的煤矿安全监测方法及系统。
2、本专利技术的技术实施方案为：一种基于光纤传感技术的煤矿安全监测系统，包括有固定杆、孔外监测箱和控制终端，所述固定杆转动连接有若干组转动杆，每组包含对称且直线分布的所述转动杆，其特征是，还包括有周向分布的托板，所述托板转动连接于相邻组且直线分布的所述转动杆，所述托板固接有若干组第一弹性伸缩杆，每组包含有直线分布的所述第一弹性伸缩杆，每组所述托板的其中一个所述托板上同组所述第一弹性伸缩杆的伸缩端共同固接有固定架，所述固定架固接有光纤，靠近所述光纤的所述托板固接有均匀分布的光纤传感器，所述光纤传感器与相邻所述光纤光连接，所述固定架滑动连接有与相邻所述光纤挤压配合的挤压条，每组所述托板上另一个所述托板上同组所述第一弹性伸缩杆的伸缩端共同固接有固定块，所述托板靠近相邻所述固定架处设置有用于防止相邻所述光纤受损的防挤压机构，所述固定杆设置有控制所有所述转动杆向外张开的驱动组件。
3、优选的是，还包括有形变监测模块、温度监测模块、空气质量监测模块、空气湿度监测模块和声波监测模块，形变监测模块用于监测孔壁内形变量，温度监测模块用于监测孔壁内温度，气体监测模块用于监测煤矿巷道内氧气浓度和粉尘浓度，空气湿度监测模块用于检测煤矿巷道内透水危险情况，声波监测模块用于侦听矿井内各种声音信号，对矿井微震活动、岩层破裂和设备故障等情况进行预警，形变监测模块、温度监测模块和声波监测模块集成于所述光纤传感器内，气体监测模块和湿度监测模块安装于孔外监测箱内。
4、优选的是，所述挤压条固接有均匀分布的凸柱，所述固定架上设置有与相邻所述凸柱限位滑动连接的凹槽，凹槽长度小于所述光纤被极限压缩的距离，所述挤压条为弹性金属件，其仅在轴线方向上可进行弯曲。
5、优选的是，所述挤压条轴线方向上两端均固接有连接板，所述连接板与相邻所述固定架固接，所述挤压条靠近相邻所述连接板处为弧面。
6、优选的是，所述防挤压机构包括有对称分布的第一限位块，所述第一限位块滑动连接于相邻所述托板上，所述第一限位块与相邻所述固定架限位配合，对称分布的所述第一限位块之间安装有弹性件和钢丝绳，所述钢丝绳绕设于相邻所述托板上，所述固定架滑动连接有对称分布的第二限位块，所述第二限位块与相邻所述第一限位块挤压配合。
7、优选的是，所述挤压条远离相邻所述托板的一侧与相邻且对称分布的所述第二限位块远离相邻所述托板的一侧位于同一弧面上。
8、优选的是，所述驱动组件包括有挤压架，所述挤压架滑动连接于所述固定杆外侧，所有所述转动杆均与所述挤压架挤压配合，所述固定杆螺纹连接有转动环和紧固环，所述转动环与所述紧固环挤压配合，所述挤压架与所述转动环转动连接。
9、优选的是，靠近所述固定架的所述托板固接有均匀分布的若干组第二弹性伸缩杆，每组包含矩形分布的所述第二弹性伸缩杆，同组的所述第二弹性伸缩杆的伸缩端共同固接有挡板，所述托板固接有对称分布的固定板，部分所述光纤传感器位于相邻所述挡板与所述托板之间，其他所述光纤传感器位于相邻所述固定板与所述托板之间，所述第二限位块与相邻的所述挡板固接。
10、优选的是，所述固定块固接有对称分布的第三弹性伸缩杆，靠近所述固定块的所述托板固接有均匀分布的若干组限位板，每组包含对称分布的所述限位板，所述限位板与相邻所述第三弹性伸缩杆限位配合。
11、优选的是，一种基于所述光纤传感技术的煤矿安全监测方法，基于上述一种基于所述光纤传感技术的煤矿安全监测系统，具体方法为：
12、s1：将固定杆及相邻零部件插入测试孔内，转动转动环，促使所有托板向远离固定杆的方向进行移动，将固定杆及相邻零部件固定在测试孔内，此时需要保证挤压条与孔壁相互贴合且无挤压力，随后转动紧固环对转动环进行预紧固定；
13、s2：当孔壁发生轻微形变时，孔壁通过挤压相邻挤压条，使相邻光纤发生形变，光纤传感器将相邻光纤形变的消息返回控制终端，控制终端计算得出孔壁发生轻微形变的方位和距离，进行电子预警；
14、s3：当孔壁发生较大程度的形变时，孔壁同时挤压相邻挤压条和相邻第二限位块，第二限位块挤压相邻第一限位块，促使相邻第一限位块解除对相邻固定架的限位，固定架及相邻零部件沿相邻组第一弹性伸缩杆进行缓冲滑动；
15、s4：当孔壁形变进一步增大时，第三弹性伸缩杆的伸缩端在压力下解除与相邻限位板之间的限位，进而使固定块沿相邻组第一弹性伸缩杆向相邻托板处回缩，进而提供更大的缓冲范围；
16、s5：将固定杆及零部件从测试孔取出时，首先依次反向转动紧固环和转动环，使所有托板失去挤压，随后再将固定杆从测试孔内取出。
17、与现有技术相比，本专利技术具有如下优点：本专利技术通过托板和固定架将相邻光纤和挤压条挤压在孔壁处，保持光纤、挤压条与孔壁初始时处于硬性挤压关系，进而维持了光纤对孔壁形变监测的灵敏程度，使工作人员更早得到孔壁发生形变的信息。
18、本专利技术通过形变监测模块、温度监测模块和空气质量监测模块等多种监测模块，组成全方位监测网络，实现对煤矿作业环境24小时的全方位监控，一旦发现数据本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于光纤传感技术的煤矿安全监测系统，包括有固定杆（1）、孔外监测箱和控制终端，所述固定杆（1）转动连接有若干组转动杆（2），每组包含对称且直线分布的所述转动杆（2），其特征是，还包括有周向分布的托板（3），所述托板（3）转动连接于相邻组且直线分布的所述转动杆（2），所述托板（3）固接有若干组第一弹性伸缩杆（4），每组包含有直线分布的所述第一弹性伸缩杆（4），每组所述托板（3）的其中一个所述托板（3）上同组所述第一弹性伸缩杆（4）的伸缩端共同固接有固定架（5），所述固定架（5）固接有光纤（6），靠近所述光纤（6）的所述托板（3）固接有均匀分布的光纤传感器（7），所述光纤传感器（7）与相邻所述光纤（6）光连接，所述固定架（5）滑动连接有与相邻所述光纤（6）挤压配合的挤压条（8），每组所述托板（3）上另一个所述托板（3）上同组所述第一弹性伸缩杆（4）的伸缩端共同固接有固定块（9），所述托板（3）靠近相邻所述固定架（5）处设置有用于防止相邻所述光纤（6）受损的防挤压机构，所述固定杆（1）设置有控制所有所述转动杆（2）向外张开的驱动组件。
2.按照权利要求1所述的一种基
3.按照权利要求2所述的一种基于光纤传感技术的煤矿安全监测系统，其特征是，所述挤压条（8）固接有均匀分布的凸柱（81），所述固定架（5）上设置有与相邻所述凸柱（81）限位滑动连接的凹槽，凹槽长度小于所述光纤（6）被极限压缩的距离，所述挤压条（8）为弹性金属件，其仅在轴线方向上可进行弯曲。
4.按照权利要求3所述的一种基于光纤传感技术的煤矿安全监测系统，其特征是，所述挤压条（8）轴线方向上两端均固接有连接板（10），所述连接板（10）与相邻所述固定架（5）固接，所述挤压条（8）靠近相邻所述连接板（10）处为弧面。
5.按照权利要求4所述的一种基于光纤传感技术的煤矿安全监测系统，其特征是，所述防挤压机构包括有对称分布的第一限位块（11），所述第一限位块（11）滑动连接于相邻所述托板（3）上，所述第一限位块（11）与相邻所述固定架（5）限位配合，对称分布的所述第一限位块（11）之间安装有弹性件（111）和钢丝绳（112），所述钢丝绳（112）绕设于相邻所述托板（3）上，所述固定架（5）滑动连接有对称分布的第二限位块（12），所述第二限位块（12）与相邻所述第一限位块（11）挤压配合。
6.按照权利要求5所述的一种基于光纤传感技术的煤矿安全监测系统，其特征是，所述挤压条（8）远离相邻所述托板（3）的一侧与相邻且对称分布的所述第二限位块（12）远离相邻所述托板（3）的一侧位于同一弧面上。
7.按照权利要求6所述的一种基于光纤传感技术的煤矿安全监测系统，其特征是，所述驱动组件包括有挤压架（13），所述挤压架（13）滑动连接于所述固定杆（1）外侧，所有所述转动杆（2）均与所述挤压架（13）挤压配合，所述固定杆（1）螺纹连接有转动环（14）和紧固环（141），所述转动环（14）与所述紧固环（141）挤压配合，所述挤压架（13）与所述转动环（14）转动连接。
8.按照权利要求7所述的一种基于光纤传感技术的煤矿安全监测系统，其特征是，靠近所述固定架（5）的所述托板（3）固接有均匀分布的若干组第二弹性伸缩杆（15），每组包含矩形分布的所述第二弹性伸缩杆（15），同组的所述第二弹性伸缩杆（15）的伸缩端共同固接有挡板（16），所述托板（3）固接有对称分布的固定板（31），部分所述光纤传感器（7）位于相邻所述挡板（16）与所述托板（3）之间，其他所述光纤传感器（7）位于相邻所述固定板（31）与所述托板（3）之间，所述第二限位块（12）与相邻的所述挡板（16）固接。
9.按照权利要求8所述的一种基于光纤传感技术的煤矿安全监测系统，其特征是，所述固定块（9）固接有对称分布的第三弹性伸缩杆（17），靠近所述固定块（9）的所述托板（3）固接有均匀分布的若干组限位板（18），每组包含对称分布的所述限位板（18），所述限位板（18）与相邻所述第三弹性伸缩杆（17）限位配合。
10.一种基于光纤传感...
【技术特征摘要】
1.一种基于光纤传感技术的煤矿安全监测系统，包括有固定杆（1）、孔外监测箱和控制终端，所述固定杆（1）转动连接有若干组转动杆（2），每组包含对称且直线分布的所述转动杆（2），其特征是，还包括有周向分布的托板（3），所述托板（3）转动连接于相邻组且直线分布的所述转动杆（2），所述托板（3）固接有若干组第一弹性伸缩杆（4），每组包含有直线分布的所述第一弹性伸缩杆（4），每组所述托板（3）的其中一个所述托板（3）上同组所述第一弹性伸缩杆（4）的伸缩端共同固接有固定架（5），所述固定架（5）固接有光纤（6），靠近所述光纤（6）的所述托板（3）固接有均匀分布的光纤传感器（7），所述光纤传感器（7）与相邻所述光纤（6）光连接，所述固定架（5）滑动连接有与相邻所述光纤（6）挤压配合的挤压条（8），每组所述托板（3）上另一个所述托板（3）上同组所述第一弹性伸缩杆（4）的伸缩端共同固接有固定块（9），所述托板（3）靠近相邻所述固定架（5）处设置有用于防止相邻所述光纤（6）受损的防挤压机构，所述固定杆（1）设置有控制所有所述转动杆（2）向外张开的驱动组件。
2.按照权利要求1所述的一种基于光纤传感技术的煤矿安全监测系统，其特征是，还包括有形变监测模块、温度监测模块、空气质量监测模块、空气湿度监测模块和声波监测模块，形变监测模块用于监测孔壁内形变量，温度监测模块用于监测孔壁内温度，气体监测模块用于监测煤矿巷道内氧气浓度和粉尘浓度，空气湿度监测模块用于检测煤矿巷道内透水危险情况，声波监测模块用于侦听矿井内各种声音信号，对矿井微震活动、岩层破裂和设备故障等情况进行预警，形变监测模块、温度监测模块和声波监测模块集成于所述光纤传感器（7）内，气体监测模块和湿度监测模块安装于孔外监测箱内。
3.按照权利要求2所述的一种基于光纤传感技术的煤矿安全监测系统，其特征是，所述挤压条（8）固接有均匀分布的凸柱（81），所述固定架（5）上设置有与相邻所述凸柱（81）限位滑动连接的凹槽，凹槽长度小于所述光纤（6）被极限压缩的距离，所述挤压条（8）为弹性金属件，其仅在轴线方向上可进行弯曲。
4.按照权利要求3所述的一种基于光纤传感技术的煤矿安全监测系统，其特征是，所述挤压条（8）轴线方向上两端均固接有连接板（10），所述连接板（10）与相邻所述固定架（5）固接，所述挤压条（8）靠近相邻所述连接板（10）处为弧面。
...
【专利技术属性】
技术研发人员：何明中，
申请(专利权)人：石家庄宜中机电技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。