巷道光纤监测装置及巷道监测系统的制作方法

本实用新型涉及监测装置领域，具体而言，涉及一种巷道光纤监测装置及巷道监测系统

背景技术：

随着国家对能源产业结构的不断优化，巷道安全在煤矿的开采中的重要地位越来越重要，一般开掘的采煤作业巷道位于的地层相对软弱，巷道通过后原有的地层应力会发生较大规模的重新分布，使巷道变形加剧，易引发事故威胁作业工人和机具的安全。

现有的巷道技术中，多采用监测线路对巷道的形变进行监测，但是一般的监测线路传输的为电信号，然而在巷道一般会存在易燃易爆的气体，该气体与电接触时容易发生危险。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种巷道光纤监测装置，其能够对巷道的形变进行准确的监测，有监测灵敏度高，成本低等优点，并且监测线路为光纤，避免了电信号所产生的危险。

本实用新型的另一目的在于提供一种巷道监测系统，其能够其能够对巷道的形变进行准确的监测，并且在发生一定形变的时候，远程终端控制报警器报警，提醒作业人员撤离，该巷道监测系统有监测灵敏度高，成本低等优点，并且监测线路为光纤，避免了电信号所产生的危险。

本实用新型的实施例是这样实现的：

一种巷道光纤监测装置，其包括包括：光源发生器、钢拱架、光纤及信号中转器，所述钢拱架紧贴巷道设置，用于支撑巷道，所述钢拱架上设置所述光源发生器与所述信号中转器，所述光纤围绕在所述钢拱架上紧贴所述巷道，所述光纤一端与所述光源发生器连接，所述光纤另一端与所述信号中转器一端连接，所述光源发生器用于产生光信号，所述信号中转器用于将光信号补偿放大输出。

如上所述，所述钢拱架包括：拱背钢拱架和拱腹钢拱架。

如上所述，所述光纤包括：第一光纤和第二光纤，所述第一光纤分布在所述拱背钢拱架上，所述第二光纤均匀分布在所述拱腹钢拱架上。

如上所述，所述拱背钢拱架设置有第一光纤槽，所述拱腹钢拱架设置有第二光纤槽，所述第一光纤用固化胶埋封于所述第一光纤槽内，所述第二光纤用固化胶埋封于所述第二光纤槽内。

如上所述，所述光源发生器包括：第一光源发生器和第二光源发生器，所述第一光源发生器与所述第一光纤连接，所述第一光源发生器用于给所述第一光纤发射光信号，所述第二光源发生器与所述第二光纤连接，所述第二光源发生器用于给所述第二光纤发射光信号。

如上所述，所述第一光纤的另一端与所述第二光纤的另一端均与所述信号中转器一端连接，所述信号中转器分别对所述第一光纤和所述第二光纤传输的信号补偿放大输出。

如上所述，所述信号中转器包括：信号接收器、补偿放大器和信号发射器，所述光纤与所述信号接收器连接，所述信号接收器与所述补偿放大器连接，所述补偿放大器与所述信号发射器连接，所述信号接收器用于接收所述光纤的一端所传输的光信号，所述补偿放大器用于将所述光信号接收器接收到的光信号进行补偿和放大，所述光信号发射器用于将补偿和放大之后的光信号输出。

本实用新型的另一目的在于提供一种巷道监测系统，其包括上述任意一种巷道光纤监测装置，

如上所述，还包括报警器，所述报警器设置于所述巷道内，所述报警器与所述远程终端连接。

如上所述，所述报警器包括：声音报警器，灯光报警器和声光报警器。

本实用新型实施例的有益效果是：通过采用上述巷道光纤监测装置，其能够对巷道的形变进行准确的监测，有监测灵敏度高，成本低等优点，并且监测线路为光纤，避免了电信号所产生的危险。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型巷道光纤监测装置的结构示意图；

图2为本实用新型巷道光纤监测装置示意图；

图3为本实用新型巷道光纤监测装置信号中转器的示意图；

图4为本实用新型巷道监测系统的结构示意图。

图标：a－巷道光纤监测装置；b－巷道监测系统；1－钢拱架；3－光源发生器；31－第一光源发生器；33－第二光源发生器；5－信号中转器；51－信号接收器；53－补偿放大器；55－信号发射器；7－光纤；71－第一光纤；73－第二光纤；9－远程终端；91－报警器。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

第一实施例

请参照图1－图3，本实施例提供一种巷道光纤监测装置a，其包括：光源发生器3、钢拱架1、光纤7及信号中转器5，所述钢拱架1紧贴巷道设置，用于支撑巷道，所述钢拱架1上设置所述光源发生器3与所述信号中转器5，所述光纤7围绕在所述钢拱架1上紧贴所述巷道，所述光纤7一端与所述光源发生器3连接，所述光纤7另一端与所述信号中转器5一端连接，具体的，所述钢拱架1设有光纤槽，所述光纤槽沿所述巷道分布，所述光纤槽用于固定所述光纤7，所述光源发生器3与所述信号中转器5分别设置在所述巷道中设置的光纤7的两端，所述光源发生器3用于产生光信号，所述信号中转器5用于将光信号补偿放大输出。

可选的，所述光纤7可直接缠绕在所述钢拱架1的周围，以达到监测所述钢拱架1的形变量，对光纤7的位置不做具体限定，只要能达到监控所述钢拱架1或者巷道的形变量即可。

可选的，所述光源发生器3设置在所述巷道之外，相应的所述光源发生器3的电源相应的也设置在所述巷道之外，以达到所述巷道内所传输的信号均是光信号，减少危险因素的作用。

进一步的，所述钢拱架1包括：拱背钢拱架和拱腹钢拱架，具体的，所述拱背钢拱架为紧贴所述巷道的一面，即在所述钢拱架上靠近巷道的一面上设有光纤槽，所述拱腹钢拱架为远离所述巷道的一面，即在所述钢拱架上远离巷道的一面上设有光纤槽，所述光纤槽内均设置有所述光纤，用于更准确的监测所述巷道和所述钢拱架的形变量。

可选的，所述拱背钢拱架设有的光纤槽，直接在巷道上靠近所述拱背钢拱架的面上设有光纤槽，将所述光纤之间用固化胶设置在所述巷道的光纤槽内，以更好的监测所述巷道的形变量。

具体的，所述光纤槽为沿所述钢拱架1设置的凹形槽，所述光纤槽用于设置所述光纤，所述光纤槽包括：拱腹钢拱架光纤槽和拱背钢拱架光纤槽，所述拱腹钢拱架光纤槽用于设置所述第二光纤73，所述第二光纤73用于监测所述拱腹钢拱架的形变量，所述拱背钢拱架光纤槽用于设置所述第一光纤71，所述第一光纤71用于监测所述拱背钢拱架的形变量。

进一步的，所述光纤7包括：第一光纤71和第二光纤73，所述第一光纤71分布在所述拱背钢拱架上，所述第二光纤73均匀分布在所述拱腹钢拱架上。

进一步的，所述拱背钢拱架设置有第一光纤槽，所述拱腹钢拱架设置有第二光纤槽，所述第一光纤71用固化胶埋封于所述第一光纤槽内，所述第二光纤73用固化胶埋封于所述第二光纤槽内。

可选的，可以通过线卡或者螺栓将所述第一光纤71和所述第二光纤73设置在所述光纤槽内，对具体设置方式不进行限定，只要能实现所述光纤7可以监测到所述巷道或者所述钢拱架1的目的即可。

进一步的，所述光源发生器3包括：第一光源发生器31和第二光源发生器33，所述第一光源发生器31与所述第一光纤71连接，所述第一光源发生器31用于给所述第一光纤71发射光信号，所述第二光源发生器33与所述第二光纤73连接，所述第二光源发生器33用于给所述第二光纤73发射光信号。

进一步的，所述第一光纤71的另一端与所述第二光纤73的另一端均与所述信号中转器5一端连接，所述信号中转器5分别对所述第一光纤71和所述第二光纤73传输的光信号补偿放大输出。

具体的，所述信号中转器5分别可接收到所述第一光纤71与所述第二光纤73的两条光信号，并且可以互不干扰的进行补偿放大输出。

进一步的，所述信号中转器5包括：信号接收器51、补偿放大器53和信号发射器55，所述光纤7与所述信号接收器51连接，所述接收器51与所述补偿放大器53连接，所述补偿放大器53与所述信号发射器55连接，所述信号接收器51用于接收所述光纤7的一端所传输的光信号，所述补偿放大器53用于将所述信号接收器51接收到的光信号进行补偿和放大，所述光信号发射器55用于将补偿和放大之后的光信号输出。

可选的，所述光纤7包括：单模光纤、紫外光纤和多模光纤中至少一种。

本实施例提供的巷道光纤监测装置a的工作原理是：所述光纤槽内的光纤7固定设置在所述巷道或所述钢拱架1上，当所述巷道或所述钢拱架1发生形变的时候，所述光纤7就会发生微弯损耗，光纤7弯曲时部分光纤7内的光会因散射而损失掉，造成的光信号的损耗，因为所述光纤7光信号过于微弱，不能直接体现出光纤7内传输的光信号受所述巷道或所述钢拱架1的形变量的影响，所以使所述光纤7输出的光信号，经过所述补偿放大器53进行光信号的放大，以便更好的体现出所述光纤7内传输的光信号受所述巷道或所述钢拱架1的形变量的影响或者说所述巷道或所述钢拱架1的形变关系与所述光信号损失量的关系。具体的，而随着巷道或者钢拱架1的形变量不断增大时，所述光纤7受到的压力也会随之增大，所述光纤内部损失掉的光信号也随之增加。

具体的，工作原理1：所述光源发生器3产生光信号，光信号经过所述光纤7进行传输，在所述巷道或者钢拱架1发生形变的时候，所述光纤7发生微弯损耗，然后所述信号接收器51接收所述光纤7传输的剩余光信号，并将所述剩余光信号传输给所述补偿放大器53，补偿发达器53对所述剩余光信号进行放大，并将所述光信号传输给所述信号发射器55，所述信号发射器55接收到的剩余光信号的量，与所述巷道或者钢拱架1的形变量越呈反比，即所述信号发射器55接收到的剩余光信号的量越大，所述巷道或者钢拱架1的形变量越小，所述信号发射器55接收到的剩余光信号的量越小，所述巷道或者钢拱架1的形变量越大。

具体的，所述拱背光纤槽内的第一光纤71固定设置在所述拱背钢拱架上，当所述拱背钢拱架上发生形变时，所述第一光纤71会发生微弯损耗，第一光纤71弯曲时部分第一光纤71内的光信号会因散射而损失掉，造成的光信号的损耗，因为所述第一光纤71光信号过于微弱，不能直接体现出第一光纤71内传输的光信号受所述拱背钢拱架的形变量的影响，所以使所述第一光纤71输出的光信号，经过所述补偿放大器53进行光信号的放大，以便更好的体现出所述第一光纤71内传输的光信号受所述拱背钢拱架的形变量的影响。

具体的，所述第一光纤71将微弯损耗之后的光信号传送给所述补偿放大器53，所述补偿放大器53将所述第一光纤71剩余的光信号进行放大，并将所述剩余光信号传输给信号发射器55，信号发射器55将所述将放大过的剩余光信号输出，随着拱腹钢拱架的形变量不断增大时，所述第一光纤71受到的压力也会随之增大，所述第一光纤71内部损失掉的光信号也随之增加，剩余输出光信号将减少。

具体的，工作原理2：所述第一光源发生器31产生光信号，光信号经过所述第一光纤71进行传输，在拱背钢拱架发生形变的时候，所述所述第一光纤71发生微弯损耗，然后所述信号接收器51接收所述第一光纤71传输的剩余光信号，并将所述剩余光信号传输给所述补偿放大器53，补偿发达器53对所述第一光纤71剩余光信号进行放大，并将所述光信号传输给所述信号发射器55，所述信号发射器55接收到的剩余光信号的量，所述信号发射器55接收到的所述第一光纤71剩余光信号的量用于表示所述拱背钢拱架的形变量的大小，所述信号发射器55接收到的所述第一光纤71剩余光信号的量与拱背钢拱架的形变量越呈反比，即所述信号发射器55接收到的剩余光信号的量越大，所述拱背钢拱架的形变量越小，所述信号发射器55接收到的剩余光信号的量越小，所述拱背钢拱架的形变量越大。

具体的，所述拱腹光纤槽内的第二光纤73固定设置在所述拱腹钢拱架上，当所述拱腹钢拱架上发生形变时，所述第二光纤73会发生微弯损耗，第二光纤73弯曲时部分第二光纤73内的光信号会因散射而损失掉，造成的光信号的损耗，因为所述第二光纤73光信号过于微弱，不能直接体现出第二光纤73内传输的光信号受所述拱腹钢拱架的形变量的影响，所以使所述第二光纤73输出的光信号，经过所述补偿放大器53进行光信号的放大，以便更好的体现出所述第二光纤73内传输的光信号受所述拱腹钢拱架的形变量的影响。

具体的，所述第二光纤73将微弯损耗之后的光信号传送给所述补偿放大器53，所述补偿放大器53将所述第二光纤73剩余的光信号进行放大，并将所述剩余光信号传输给信号发射器55，信号发射器55将所述将放大过的剩余光信号输出。随着拱腹钢拱架的形变量不断增大时，所述第二光纤73受到的压力也会随之增大，所述第二光纤73内部损失掉的光信号也随之增加，剩余输出光信号将减少。

具体的，工作原理3：所述第二光源发生器33产生光信号，光信号经过所述第二光纤73进行传输，在拱腹钢拱架发生形变的时候，所述所述第二光纤73发生微弯损耗，然后所述信号接收器51接收所述第二光纤73传输的剩余光信号，并将所述剩余光信号传输给所述补偿放大器53，补偿发达器53对所述第二光纤73剩余光信号进行放大，并将所述光信号传输给所述信号发射器55，所述信号发射器55接收到的剩余光信号的量，所述信号发射器55接收到的所述第二光纤73剩余光信号的量用于表示所述拱腹钢拱架的形变量的大小，所述信号发射器55接收到的所述第二光纤73剩余光信号的量与拱腹钢拱架的形变量越呈反比，即所述信号发射器55接收到的剩余光信号的量越大，所述拱腹钢拱架的形变量越小，所述信号发射器55接收到的剩余光信号的量越小，所述拱腹钢拱架的形变量越大。

本实施例提供一种巷道光纤监测装置a，所述巷道光纤监测装置a包括：光源发生器3、钢拱架1、光纤7及信号中转器5，所述巷道光纤监测装置a通过光纤7对所在的巷道的形变进行监测。

第二实施例

请参照图4，本实施例提供一种巷道监测系统b，其包括远程终端9和第一实施例中的任意一种巷道光纤监测装置a，具体的所述远程终端9与所述巷道光纤监测装置a通过光纤7连接，所述远程终端9与所述信号发射器55远程连接，所述远程终端9对所述信号发射器55发射的光信号进行分析处理并监测所述光信号损失量。

进一步的，所述巷道监测系统b还包括报警器91，所述报警器91设置于所述巷道内，所述报警器91与所述远程终端9电连接。

具体的，所述报警器91包括：声音报警器，灯光报警器和声光报警器中至少一种，所述报警器91可以设置在所述远程终端9处，也可以设置在所述巷道中，对所述报警器所在位置不进行限定，只要能实现报警功能即可。

所述光纤槽内的光纤7固定设置在所述巷道或所述钢拱架1上，当所述巷道或所述钢拱架1发生形变的时候，所述光纤7就会发生微弯损耗，光纤弯曲时部分光纤7内的光会因散射而损失掉，造成的光信号的损耗，而随着巷道或者钢拱架1的形变量不断增大是，所述光纤7受到的压力也会随之增大，所述光纤7内部损失掉的光信号也随之增加剩余光纤量减少。

具体的，上述巷道监测系统b中巷道光纤监测装置a监测钢拱架1的工作原理与第一实施例中的工作原理1相同，只是将信号发射器55中的光纤7剩余光信号传输给所述远程终端9，远程终端9对光纤7的剩余光信号量进行分析，所述远程终端9接收到的所述光纤7剩余光信号的量与所述钢拱架的形变量呈反比，即所述信号发射器55接收到的光纤7剩余光信号的量越大，所述钢拱架的形变量越小，所述信号发射器55接收到的光纤7剩余光信号的量越小，所述钢拱架的形变量越大。

具体的，所述拱背光纤槽内的第一光纤71固定设置在所述拱背钢拱架上，当所述拱背钢拱架上发生形变时，所述第一光纤71会发生微弯损耗，第一光纤71弯曲时部分第一光纤71内的光信号会因散射而损失掉，造成的光信号的损耗，因为所述第一光纤71光信号的损失量过于微弱，不能直接体现出第一光纤71内传输的光信号受所述拱背钢拱架的形变量的影响，所以使所述第一光纤71输出的光信号，经过所述补偿放大器53进行光信号的放大，以便更好的体现出所述第一光纤71内传输的光信号受所述拱背钢拱架的形变量的影响，具体的，而随着巷道或者拱背钢拱架的形变量不断增大时，所述第一光纤71受到的压力也会随之增大，所述第一光纤71内部损失掉的光信号也随之增加，剩余输出光信号将减少。

具体的，所述第一光纤71将微弯损耗之后的光信号传送给所述补偿放大器53，所述补偿放大器53将所述第一光纤71剩余的光信号进行放大，并将所述剩余光信号传输给信号发射器55，信号发射器55将所述将放大过的剩余光信号输出给所述远程终端9，所述远程终端9对所述第二光纤73内的剩余光信号进行分析。

具体的，所述远程终端9中巷道光纤监测装置a监测所述拱腹钢拱架的工作原理与第一实施例中的工作原理2相同，只是将信号发射器55中的光纤7剩余光信号传输给所述远程终端9，远程终端9对第一光纤71的剩余光信号量进行分析，所述远程终端9接收到的第一光纤71剩余光信号的量与所述拱腹钢拱架的形变量呈反比，即所述信号发射器55接收到的第一光纤71剩余光信号的量越大，所述拱腹钢拱架的形变量越小，所述信号发射器55接收到的第一光纤71剩余光信号的量越小，所述拱腹钢拱架的形变量越大。

具体的，所述拱腹光纤槽内的第二光纤73固定设置在所述拱腹钢拱架上，当所述拱腹钢拱架上发生形变时，所述第二光纤73会发生微弯损耗，第二光纤73弯曲时部分第二光纤73内的光信号会因散射而损失掉，造成的光信号的损耗，因为所述第二光纤73光信号过于微弱，不能直接体现出第二光纤73内传输的光信号受所述拱腹钢拱架的形变量的影响，所以使所述第二光纤73输出的光信号，经过所述补偿放大器53进行光信号的放大，以便更好的体现出所述第二光纤73内传输的光信号受所述拱腹钢拱架的形变量的影响，具体的，而随着巷道或者拱腹钢拱架的形变量不断增大时，所述第二光纤73受到的压力也会随之增大，所述第二光纤73内部损失掉的光信号也随之增加，剩余输出光信号将减少。

具体的，所述第二光纤73将微弯损耗之后的光信号传送给所述补偿放大器53，所述补偿放大器53将所述第二光纤73剩余的光信号进行放大，并将所述剩余光信号传输给信号发射器55，信号发射器55将所述将放大过的剩余光信号输出给所述远程终端9，远程终端9对所述第二光纤73内的剩余光信号进行分析。

具体的，所述远程终端9中巷道光纤监测装置a监测所述拱背钢拱架的工作原理与第一实施例中的工作原理3相同，只是将信号发射器55中的第二光纤73剩余光信号传输给所述远程终端9，远程终端9对第二光纤73的剩余光信号量进行分析，所述远程终端9接收到的第二光纤73剩余光信号的量与所述拱背钢拱架的形变量呈反比，即所述信号发射器55接收到的第二光纤73剩余光信号的量越大，所述拱背钢拱架的形变量越小，所述信号发射器55接收到的第二光纤73剩余光信号的量越小，所述拱背钢拱架的形变量越大。

当所述第一光纤71或者所述第二光纤73光信号的损失量超过一定的阀值时，所述远程终端9控制所述报警器91进行报警，所述阀值根据实际情况而设定，只要能达到在所述巷道或者钢拱架1的形变量达到一定时进行报警即可。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。