一种煤矿动力灾害的光纤光栅监测装置的制作方法

本发明涉及煤矿动力灾害监测设备领域，尤其涉及一种煤矿动力灾害的光纤光栅监测装置。

背景技术：

近年来，随着煤矿开采深度和强度的不断增加，地质条件更加复杂,矿井安全形势愈加严峻，各类灾害的发生机率也明显增加。煤矿灾害频发导致各类安全事故的发生，造成的经济损失难以估计。而在各类事故中，由煤岩动力破坏所造成的灾害是破坏性最大、最难以预防的。世界主要采煤大国，无论是发达国家还是发展中国家，均深受其害。而煤岩动力灾害具有随机性、复杂多样性和突发性，发生的时间、地点、区域、震源等因素的不确定，使得煤岩动力灾害的预测工作变得极为困难复杂。按照煤岩动力灾害特点、现场需要和技术发展趋势看，煤与瓦斯突出等动力灾害的综合、实时和定量化监测预警是未来发展趋向。

现阶段，煤矿安全监测中传统电子、机械方式，测量参数单一，且系统响应频率低，难以实现实时监测，电类传感器体积大、易受电磁干扰，且容易发生电火花，影响煤矿安全。因此，如何提供一种能够对煤矿的各参数进行实时准确监测，且安全性高的监测装置是目前急需解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种煤矿动力灾害的光纤光栅监测装置，以解决上述现有技术存在的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：一种煤矿动力灾害的光纤光栅监测装置，包括：

数据采集装置，用于采集煤矿内的震动波信号，通过所述震动波信号反映当前煤矿突出发生危险的可能性；

数据处理装置，对采集的数据通过处理，剔除干扰性信号，将有效信号转换成被测物理量，然后被送到显示单元或者进行保存；

实时处理器，用于实现实时数据的采集与处理；

显示单元，用于采集、存储、显示、历史数据查询的过程、剩余电量显示；

供电设备，用于对整个监测装置供电；

所述供电设备分别与数据采集装置、数据处理装置、实时处理器、显示单元连接，所述数据采集装置与所述数据处理装置连接，所述实时处理器与数据采集装置、数据处理装置连接。

优选地，数据采集装置采用分布式布点采集参数,采用多个通道同步采集，每个通道采用前置信号放大器，用于放大震动波信号。

优选地，所述数据采集装置包括无线传感器、无线收发装置，所述无线收发装置包括电源、信号接收器、控制器，所述信号接收装置与无线传感器连接，所述电源为信号接收器、控制器供电。

优选地，所述数据处理装置包括设定模块、判断模块、剔除模块，所述设定模块与判断模块连接，所述判断模块与剔除模块连接，所述设定模块提前设定震动波信号的频率范围，通过所述判定模块判断待检测信号是否在设定的频率范围内。

优选地，还包括报警单元，所述报警单元与所述数据处理装置连接，所述报警单元用于煤矿动力灾害的预警，在所述报警单元内预先设定光纤光栅波长变化范围，对应不同等级的震动。

优选地，所述显示单元包括历史数据查询模块，历史数据查询模块用于查询某时间段内的历史告警数据和某时间段内的历史数据。

本发明公开了以下技术效果：本发明通过数据采集装置采集煤矿内的震动波信号，再通过震动波信号发送至数据处理装置，对采集的数据通过处理，并剔除干扰性信号，将有效信号转换成被测物理量，然后被送到显示单元或者进行保存，同时使用实时处理器实现了数据的实时储存、显示和报警，便于后期查询，有效保证了对煤矿动力灾害的实时准确监测。通过监测煤岩在内部或外部扰动下发生微破裂而产生的震动波信号，来反映煤岩的稳定性，并实现灾害的监测和预警。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参考图1所示，一种煤矿动力灾害的光纤光栅监测装置，包括：

数据采集装置，用于采集煤矿内的震动波信号，通过所述震动波信号反映当前煤矿动力灾害发生的可能性；

数据处理装置，对采集的数据通过预处理，剔除错误的信号，并转换成被测物理量，获取煤矿动力灾害过程参数的变化规律，然后被送到显示单元或者进行保存；

实时处理器，用于实现实时数据的采集与处理；

显示单元，用于采集、存储、显示、历史数据查询的过程、剩余电量显示；如果有报警温度，右下角弹出实时报警的温度详细信息。

供电设备，用于对整个监测装置供电。

所述供电设备分别与数据采集装置、数据处理装置、实时处理器、显示单元连接，所述数据采集装置与所述数据处理装置连接，所述实时处理器与数据采集装置、数据处理装置连接。

进一步优化方案，数据采集装置采用分布式布点采集参数,采用多个通道同步采集，每个通道采用前置信号放大器，用于放大震动波信号。

所述数据采集装置包括无线传感器、无线收发装置，所述无线收发装置包括电源、信号接收器、控制器，所述信号接收装置与无线传感器连接，所述电源为信号接收器、控制器供电，所述无线传感器包括光纤光栅传感器，所述光纤光栅传感器实时监测震动波信号，由于气体泄漏所产生的声波强度往往是很微弱的，因此此处的光纤光栅传感器的光纤采用渐变折射率多模光纤。

进一步优化方案，所述数据处理装置包括设定模块、判断模块、剔除模块，所述设定模块与判断模块连接，所述判断模块与剔除模块连接，所述设定模块提前设定震动波信号的频率范围，通过所述判定模块判断待检测信号是否在设定的频率范围内，若在范围内，则判定为有效信号，否则判定为干扰性信号；当判断为错误干扰性信号时，剔除模块将错误干扰性信号剔除。

进一步优化方案，还包括报警单元，所述报警单元与所述数据处理装置连接，所述报警单元用于煤矿灾害的预警。所述报警单元内预先设定光纤光栅波长变化范围，对应不同等级的震动。

进一步优化方案，所述显示单元包括历史数据查询模块，历史数据查询模块用于查询某时间段内的历史告警数据和某时间段内的历史数据。

进一步优化方案，由于大数据量高速传输，因此数据的实时处理采用高速串行总线；另外需要对多通道时钟信号之间的倾斜和抖动的时钟信号进行实时测量，然后根据测量结果进行各自参数的校准和定标。此外，还设计了校正算法，同时还使用高稳定度时钟源和带可变延迟线的时钟分配网络校准时钟。

系统权限设置：分为管理员和普通用户，可以根据权限来设置访问的功能页面，不同权限的用户可以修改其登录密码。

工作过程如下：当岩石出现破裂，光纤光栅传感器采集震动波信号，将此信号转换为电信号，震动波信号再经过前置信号放大器将其放大，提高信噪比，把不需要的干扰信号滤波处理处理，即提高了增益，又降低了噪音。再送到数据处理装置进行高速数字信号处理，并将处理结果通过pci总线传给实时处理器，实时处理器将采样的全波形数据和分析结果等送至显示及数据处理装置，判定模块判断待检测信号是否在设定的频率范围内，若在范围内，则判定为正常信号，否则判定为干扰性信号；当判断为干扰性信号时，剔除模块将干扰性信号剔除。当检测到的光路变化在正常范围内，则矿井内安全，若光路变化超出正常范围，触发报警单元，并显示当前震动等级。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。