[發(fā)明專利]一種分布式光纖煤礦救援定位系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510960802.1
• 申請日: 2015-12-18
• 公開（公告）號: CN105371942A
• 公開（公告）日: 2016-03-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郭松林;王吉元;國添棟;孫曉東;潘洪亮
• 申請（專利權(quán)）人: 黑龍江科技大學
• 主分類號: G01H9/00
• 分類號: G01H9/00
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 23211
• 代理人: 耿曉岳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種分布式光纖煤礦救援定位系統(tǒng)，屬于安全生產(chǎn)及事故搶救技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

我國煤炭資源主要來自于地下開采，地下礦井的地質(zhì)條件復雜多變，經(jīng)常受到瓦斯、透水、粉塵爆炸、塌方等災害造成人員被困，并且救援裝備水平相對落后，導致井下被困人員因救援不及時而造成人員傷亡。如何在事故發(fā)生時確定被困人員的位置是已成為故救援最重要的任務(wù)。應(yīng)于救援需求以及科學技術(shù)的不斷發(fā)展，煤礦救援儀器和設(shè)備的研制及應(yīng)用取得了顯著的成果，但是選階段的煤礦救援儀器存在抗電磁干擾能力不足，設(shè)備易腐蝕，以及設(shè)備本身對外有電磁干擾產(chǎn)生安全隱患，本質(zhì)安全性低等問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提出了一種分布式光纖煤礦救援定位系統(tǒng)，所采取的技術(shù)方案如下：

所述救援定位系統(tǒng)包括遠程監(jiān)控主機1、現(xiàn)場工控機2、光源模塊3、白光干涉模塊4、光路尾端5和光電轉(zhuǎn)換模塊6；所述遠程監(jiān)控主機1與現(xiàn)場工控機2相連；所述現(xiàn)場工控機2的光源控制電路輸出端與光源模塊3的控制輸入端相連；所述光源模塊3的輸出端與白光干涉模塊4的光路輸入端相連；所述白光干涉模塊4的光路輸出端與光路尾端5固定在一起；所述白光干涉模塊4的干涉光強信號輸出端與光電轉(zhuǎn)換模塊6的輸入端相連；所述光電轉(zhuǎn)換模塊6的信號輸出端與現(xiàn)場工控機2的數(shù)據(jù)輸入端相連。

優(yōu)選地，所述現(xiàn)場工控機2包括光源控制模塊21、數(shù)據(jù)采集卡22、定位模塊23、數(shù)據(jù)處理模塊24和數(shù)據(jù)庫25；所述光源控制模塊21的控制輸出端即為現(xiàn)場工控機2的光源控制電路輸出端；所述數(shù)據(jù)采集卡22的信號輸入端即為現(xiàn)場工控機2的數(shù)據(jù)輸入端；所述數(shù)據(jù)采集卡22的信號輸出端與定位模塊23的信號輸入端相連；所述定位模塊23的信號輸出端與數(shù)據(jù)處理模塊24的信號輸入端相連；所述數(shù)據(jù)處理模塊24的信號輸出端與數(shù)據(jù)庫25的信號輸入端相連。

優(yōu)選地，所述光源控制模塊21包括光源恒電流驅(qū)動電路和恒溫控制電路，用于控制光源模塊3工作；所述數(shù)據(jù)采集卡22用于實現(xiàn)干涉光強信息的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換；所述定位模塊23利用干涉算法進行振動信號定位；所述數(shù)據(jù)處理模塊24對采集數(shù)據(jù)、振動信號定位數(shù)據(jù)進行分析、存儲，并實時顯示。

優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)庫25為MySQL數(shù)據(jù)庫。

優(yōu)選地，所述遠程監(jiān)控主機1以Internet方式訪問所述現(xiàn)場工控機2。

優(yōu)選地，所述現(xiàn)場工控機2采用LabVIEW與Web技術(shù)編制實時監(jiān)測虛擬系統(tǒng)；所述實時監(jiān)測虛擬系統(tǒng)以LabSQL方式訪問數(shù)據(jù)庫25，并將監(jiān)測數(shù)據(jù)存儲于數(shù)據(jù)庫25中。

優(yōu)選地，所述白光干涉模塊4采用Sagnac白光干涉光路，包括光環(huán)行器41、3×3耦合器42、延時光纖43、傳感光纖44和白光干涉組件45；所述光環(huán)行器41的一端接收光源模塊3發(fā)出的入射光，另一端與3×3耦合器42相連；所述光環(huán)行器41的第三端與白光干涉組件45相連；所述3×3耦合器42分別與延時光纖43、傳感光纖44和白光干涉組件45相連；所述白光干涉組件45的信號輸出端即為白光干涉模塊4的干涉光強信號輸出端。

優(yōu)選地，所述傳感光纖44采用單根光纖定位技術(shù)，并設(shè)有光纜保護套；所述傳感光纖44鋪設(shè)于礦井巷道排水溝內(nèi)，并固定排水溝壁上。

優(yōu)選地，所述光纜保護套包括鋼性金屬外殼、內(nèi)襯耐火、尼龍加強層和蛇形軟管外殼、內(nèi)襯耐火、尼龍加強層兩種套管；所述兩種套管均與其內(nèi)部的傳感光纖44保持硬性接觸。

優(yōu)選地，所述光電轉(zhuǎn)換模塊6包括電荷耦合元件CCD和電信號調(diào)理電路；所述電荷耦合元件CCD的電信號輸出端與電信號調(diào)理電路的電信號輸入端相連；所述電信號調(diào)理電路的信號輸出端即為光電轉(zhuǎn)換模塊6的信號輸出端。

優(yōu)選地，所述光路尾端5內(nèi)部包括長度為10-15km的調(diào)整光纖51和法拉第旋轉(zhuǎn)鏡52；所述調(diào)整光纖51的一端與法拉第旋轉(zhuǎn)鏡52相連，另一端與傳感光纖44的一端相連；所述調(diào)整光纖51和法拉第旋轉(zhuǎn)鏡52一同封裝于光路尾端5內(nèi)部，同時預留光纖接口。

本發(fā)明有益效果：

本發(fā)明提出的一種分布式光纖煤礦救援定位系統(tǒng)能對井下的各種異常振動信號進行實時監(jiān)測，并對振動信號進行智能判別和準確定位；光纖是一種無源器件，在工作現(xiàn)場無需額外的供電設(shè)備，材料本身耐腐燭、耐酸堿，由于傳輸?shù)氖枪庑盘枺瑢ν鉄o電磁轄射，因而防靜電、防電磁干擾，適合于各種隧道的惡劣應(yīng)用環(huán)境，且不會產(chǎn)生額外的安全隱患，具有本質(zhì)安全性。同時，該救援定位系統(tǒng)便于維護，具有較高的穩(wěn)定性和可靠性。

附圖說明