专利名称：一种全光纤煤矿安全监测系统 

申 请 号 

CN201410545321.X 

申 请 日 

2014.10.15 

公开（公告）号 

CN104343466B 

公开（公告）日 

2017.02.08 

申请（专利权）人 

中国科学院合肥物质科学研究院

发 明 人 

董凤忠;李俊;孙苗;汤玉泉;杨爽

专利类型 

发明专利

摘 要 

本发明公开了一种全光纤煤矿安全监测系统，包括宽带光源、光纤环形器、多路光开关阵列、光纤传感模块和信号采集与处理模块；光纤传感模块包括光栅自然发火监测传感器、光栅钢筋地梁传感器、光栅矿震传感器。本发明采用一个宽带光源即可实现对煤矿井下温度、应变、矿震等综合信息的实时监测，采用全光纤多传感器融合的方式对综合评价煤矿井下健康状况提供了丰富的数据库信息，适用于恶劣环境的监测要求。

主权项 

一种全光纤煤矿安全监测系统，其特征在于采用不同的光缆构成准分布式光纤传感器对煤矿区温度、应变和矿震进行多参量实时监测，同时能够确定监测点的位置，包括宽带光源(1)、光纤环形器(2)、多路光开关阵列(3)、光纤传感模块(4)和信号采集与处理模块(5)；光纤传感模块包括光栅自然发火监测传感器(41)、光栅钢筋地梁传感器(42)、光栅矿震传感器(43)；光栅自然发火监测传感器(41)实时监测采空区煤层温度变化速率，及时预报煤矿自然发火；光栅钢筋地梁传感器(42)通过检测采空区的应变来监测煤矿区的地层健康状况；光栅矿震传感器(43)通过检测采空区的地层微振动实现煤矿区地层振动的监测；解调时，宽带光源(1)发出的光经过光纤环形器(2)进入多路光开关阵列(3)，由多路光开关阵列(3)分配到不同的光纤，其中每根光纤上能够同时连接多个不同波长的温度、应变、振动的光栅传感器，即光栅自然发火监测传感器(41)、光栅钢筋地梁传感器(42)、光栅矿震传感器(43)，从光栅自然发火监测传感器(41)、光栅钢筋地梁传感器(42)和光栅矿震传感器(43)反射的信号经光纤环形器(2)再返回到信号采集与处理模块(5)，通过信号采集与处理模块(5)把波长信息转换成温度、应变和振动信息，通过以太网(6)传输到监测主机(7)；当传输到的信号值超过安全预警值时，系统会发出报警，工作人员迅速的对该报警做出相应的处理；光栅自然发火监测传感器(41)通过光缆串并联而成的监测阵列，均匀或非均匀分布，以满足不同的测量要求；当光栅自然发火监测传感器(41)布设区域温度发生变化时，光栅自然发火监测传感器(41)的反射波长发生漂移，通过检测波长的漂移解调出温度的变化信息；光栅自然发火监测传感器(41)以"S"形相连布置于采空区中，此种布设方式较为全面的反映出采空区内部温度的变化情况，有助于分析采空区煤层自然发火导致的不同区域温度变化情况；如果采空区敷设光缆处附近煤层有自燃的趋势，该光缆处的温度会升高，测量得到的在该光缆处的温度会有相应的改变；发火的速率根据测量得到的温度信息计算得到，依据测量得到的温度信息，建立采空区自然发火趋势图，当采空区内部升温速率几乎为0时，无自然发火趋势，当升温速率升高并且越来越大时，提示采空区内有自然发火趋势，通过光纤介质监测这一温度变化，为判定采空区自然发火提供良好的理论及实验依据。

IPC信息 

IPC主分类号 

E21F17/18(2006.01)I 

IPC分类号 

E21F17/18(2006.01)I 

E固定建筑物

 E21土层或岩石的钻进；采矿

 E21F矿井或隧道中或其自身的安全装置，运输、充填、救护、通风或排水