煤矿矿井水监测预警系统

安全是困扰煤炭生产的主要问题，其中，以瓦斯、煤尘、水、火和顶板五大自然灾害为主，根据危害程度，煤矿水害与瓦斯并列首位；水害的产生受地质条件和开采历史等客观因素的影响非常大，如果发生突水事故将造成人员及财产的重大损失；因此监测监控矿井水的动态、预测预警水害的发生对煤矿安全、人员安全、煤矿日常生产正常进行有着非常重大的意义。 

我们采用已经被广泛应用的光线光栅传感器技术构建煤矿矿井水监测预警系统，光纤光栅是20世纪90年代发展起来的一种新型全光纤无源器件，它具有体积小、重量轻、稳定性好及传输信号距离长等特点；特别适合在易燃，易爆，和强电磁等恶劣环境下使用；避免了煤矿对井下的仪器仪表、检测设备、检测电信号的传输等限制。基于光纤传感器的煤矿矿井水监测预警系统是针对矿井水的水温、水压和水量进行井下无源在线监测，并通过以地理信息系统（GIS）为基础的用户层显示给操作用户，对发生异常的监测点进行有效预报与警示的作用。 

系统结构分布形式 

系统架构采用基础传感层、网络层、用户层三层结构，系统网络分布分为井上部分与井下部分；系统结构图：

用户层软件系统基于地理信息系统（GIS）平台进行信息整合统一显示，综合信息管理系统进行利用GIS平台在实际井下分布点进行实时数据显示和报警处理、Web数据发布以使用户通过IE浏览器进行网页式浏览监测系统数据、结合模型预测预报系统进行预警提示、预留其它信息系统接口。 

传感层光纤光栅（Fiber Bragg Grating,FBG）传感器作为一种新型光纤传感器，可以用来测量包括应变、应力、温度、振动、压力以及一些化学量等多个物理量，其应用领域非常广泛。同时FBG传感器阵列可以实现分布式的传感器网络，对被测对象进行多点测量，提取相关的信号，进行状态分析，达到示警以及故障诊断的目的，而且其传输距离可以达50多公里，能进行动态监测。 

网络层选用多芯铠装单模光缆做为光纤传感网络主干线布网，采用单芯铠装单模光缆做为光纤传感网络分支干线布网，光纤光栅传感器在分布式网络里可以串联、并联和串并联的方式接入光纤分布式网络。

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