[發(fā)明專利]一種基于光纖光柵的礦井風(fēng)壓測(cè)量裝置、檢測(cè)系統(tǒng)及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110274895.8
• 申請(qǐng)日: 2021-03-15
• 公開（公告）號(hào): CN113029427B
• 公開（公告）日: 2022-03-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張磊;龍泳翰;李菁華;唐俊;李明雪;梁敏富;盧碩
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國礦業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G01L11/02
• 分類號(hào): G01L11/02;G01L19/00
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32249
• 代理人: 李悅聲

一種基于光纖光柵的礦井風(fēng)壓測(cè)量裝置、檢測(cè)系統(tǒng)及方法，適用于煤礦井下。測(cè)量裝置包括殼體，殼體正上端有掛耳，在殼體左上側(cè)有通孔螺栓，通孔螺栓中的通孔中設(shè)有伸出通孔螺栓端口外的傳輸光纖，殼體內(nèi)部有連接梁；U型管壓差計(jì)，U型管壓差計(jì)左端有靜壓口，右端有動(dòng)壓口，U型管壓差計(jì)內(nèi)設(shè)有光纖光柵，光纖光柵一端通過連接光纖與光纖耦合器耦合。光纖光柵讓布置在地面基站的寬帶光源將信號(hào)傳輸至光纖光柵實(shí)現(xiàn)光源的反射,該反射光源回傳到波長(zhǎng)測(cè)量器,測(cè)量不同波段的波長(zhǎng),再通過計(jì)算機(jī)得到相應(yīng)的風(fēng)壓測(cè)量結(jié)果。本發(fā)明可用于多條巷道以及風(fēng)門兩端等地區(qū)的風(fēng)壓測(cè)量，具有抗電磁干擾、低延時(shí)，測(cè)量方便精確等特點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種礦井風(fēng)壓測(cè)量裝置、檢測(cè)系統(tǒng)及方法,尤其適用于礦井下使用的一種基于光纖光柵的礦井風(fēng)壓測(cè)量裝置、檢測(cè)系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

隨著煤開采規(guī)模、開采深度的增加，遇到的地質(zhì)條件越來越復(fù)雜，不但給開采帶來難度，而且一些礦井面臨許多通風(fēng)問題。隨著礦區(qū)面積的增加一些礦井的通風(fēng)線路變長(zhǎng)，礦井所需的通風(fēng)阻力和風(fēng)量明顯增大。這些條件的變化導(dǎo)致礦井通風(fēng)系統(tǒng)的復(fù)雜性增加，導(dǎo)致原有的通風(fēng)系統(tǒng)已不能滿足安全生產(chǎn)的需要。

通風(fēng)系統(tǒng)是員工生命安全的保障，通風(fēng)系統(tǒng)不完善不僅會(huì)給員工的安全工作造成巨大隱患，還會(huì)直接威脅井下人員的生命安全，導(dǎo)致井下正常的掘進(jìn)及綜采生產(chǎn)無法進(jìn)行，最終對(duì)煤礦的經(jīng)濟(jì)效益造成損失。在礦井各工作面、巷道安裝自動(dòng)化通風(fēng)監(jiān)控系統(tǒng)，能夠?qū)孪锏赖娘L(fēng)壓進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，確保工作地點(diǎn)人員的安全。經(jīng)過實(shí)踐證明，在煤礦安裝自動(dòng)化通風(fēng)監(jiān)控系統(tǒng)后，能夠有效地對(duì)各個(gè)工作面的各類通風(fēng)數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，避免由于井下通風(fēng)系統(tǒng)達(dá)不到要求造成的瓦斯集聚或爆炸事故，全面提升了整個(gè)礦井的安全系數(shù)。

目前我國對(duì)井下通風(fēng)阻力測(cè)定大量依靠便于攜帶的氣壓計(jì)。大多是人-進(jìn)行測(cè)定，井下環(huán)境惡劣且通風(fēng)壞境有不良地段,存在很多安全隱患。且在傳統(tǒng)通風(fēng)阻力的測(cè)量方法中，需要用基點(diǎn)法測(cè)量?jī)蓽y(cè)點(diǎn)的絕對(duì)靜壓差，即將一臺(tái)氣壓計(jì)在基點(diǎn)監(jiān)測(cè)大氣壓，另一臺(tái)從基點(diǎn)開始測(cè)每一個(gè)測(cè)點(diǎn)的靜壓，如果在測(cè)量時(shí)間內(nèi)大氣壓和通風(fēng)狀況無變化，則兩個(gè)測(cè)點(diǎn)的絕對(duì)靜壓差就是兩測(cè)點(diǎn)的儀器讀數(shù)差值，由于大氣壓和通風(fēng)狀況隨時(shí)都有可能發(fā)生變化，因此井下任意點(diǎn)絕對(duì)靜壓也會(huì)發(fā)生變化，此時(shí)就需要用基點(diǎn)進(jìn)行校正。由于光纖光柵有可與網(wǎng)絡(luò)連接，低延遲的特點(diǎn)，采用光纖光柵的氣壓計(jì)可以同時(shí)測(cè)量多個(gè)測(cè)點(diǎn)的風(fēng)壓。因此多方面因素下,基于光纖光柵監(jiān)測(cè)在礦井通風(fēng)阻力調(diào)控中的應(yīng)用孕育而生。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：本發(fā)明的目的是要提供一種靈敏度高、測(cè)量精度高，便于實(shí)現(xiàn)多路技術(shù)、低延時(shí)的適用于礦井的基于光纖光柵的礦井風(fēng)壓測(cè)量裝置、檢測(cè)系統(tǒng)及方法。

技術(shù)方案：本發(fā)明的基于光纖光柵的風(fēng)壓測(cè)量裝置，其特征在于：其包括殼體，所述殼體頂部鄭重設(shè)有掛耳，殼體內(nèi)通過設(shè)置在兩側(cè)的連接梁懸空設(shè)有U型管壓差計(jì)，U型管壓差計(jì)包括兩支平行設(shè)置的豎管部分，兩支豎管部分底部之間設(shè)有連同的橫管部分，U型管壓差計(jì)設(shè)有水銀，U型管壓差計(jì)的兩個(gè)豎管部分的出口分別通過水平設(shè)置的管路與殼體外側(cè)連接，其中左側(cè)的管路為靜壓口，右側(cè)的管路為動(dòng)壓口，U型管壓差計(jì)的豎管部分內(nèi)通過橫梁分別設(shè)有兩支垂直設(shè)置并浸泡在水銀中的光纖光柵，兩支光纖光柵的露在水銀液面外側(cè)的端頭通過兩根連接光纖分別連接到光纖耦合器，光纖耦合器通過傳輸光纖向殼體外側(cè)傳輸信號(hào)。

傳輸光纖穿過殼體處設(shè)有通孔螺栓，以保證殼體內(nèi)部的密封環(huán)境。

一種基于光纖光柵的風(fēng)壓測(cè)量裝置的測(cè)量系統(tǒng)其包括安裝井下預(yù)設(shè)點(diǎn)處的多個(gè)光纖光柵風(fēng)壓測(cè)量裝置以及設(shè)置在地面的地面基站，所述多個(gè)光纖光柵風(fēng)壓測(cè)量裝置通過傳輸光纖與地面基站連接。

所述多個(gè)光纖光柵風(fēng)壓測(cè)量裝置的傳輸光纖通過光纖耦合器耦合后與基站連接。

所述的基站包括與傳輸光纖連接的光環(huán)形器，傳輸光纖通過光環(huán)形器分別與寬帶光源和波長(zhǎng)測(cè)量連接，波長(zhǎng)測(cè)量通過傳輸光纖連接有計(jì)算機(jī)。

一種基于光纖光柵的風(fēng)壓測(cè)量裝置的測(cè)量系統(tǒng)的布置方法，其步驟包括：