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安全是困擾煤炭生產(chǎn)的主要問題，其中，以瓦斯、煤塵、水、火和頂板五大自然災(zāi)害為主，根據(jù)危害程度，煤礦水害與瓦斯并列首位；水害的產(chǎn)生受地質(zhì)條件和開采歷史等客觀因素的影響非常大，如果發(fā)生突水事故將造成人員及財產(chǎn)的重大損失；因此監(jiān)測監(jiān)控礦井水的動態(tài)、預(yù)測預(yù)警水害的發(fā)生對煤礦安全、人員安全、煤礦日常生產(chǎn)正常進行有著非常重大的意義。
我們采用已經(jīng)被廣泛應(yīng)用的光線光柵傳感器技術(shù)構(gòu)建煤礦礦井水監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，光纖光柵是20世紀(jì)90年代發(fā)展起來的一種新型全光纖無源器件，它具有體積小、重量輕、穩(wěn)定性好及傳輸信號距離長等特點；特別適合在易燃，易爆，和強電磁等惡劣環(huán)境下使用；避免了煤礦對井下的儀器儀表、檢測設(shè)備、檢測電信號的傳輸?shù)认拗?。基于光纖傳感器的煤礦礦井水監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)是針對礦井水的水溫、水壓和水量進行井下無源在線監(jiān)測，并通過以地理信息系統(tǒng)（GIS）為基礎(chǔ)的用戶層顯示給操作用戶，對發(fā)生異常的監(jiān)測點進行有效預(yù)報與警示的作用。
系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分布形式
系統(tǒng)架構(gòu)采用基礎(chǔ)傳感層、網(wǎng)絡(luò)層、用戶層三層結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)分布分為井上部分與井下部分；系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖：
用戶層軟件系統(tǒng)基于地理信息系統(tǒng)（GIS）平臺進行信息整合統(tǒng)一顯示，綜合信息管理系統(tǒng)進行利用GIS平臺在實際井下分布點進行實時數(shù)據(jù)顯示和報警處理、Web數(shù)據(jù)發(fā)布以使用戶通過IE瀏覽器進行網(wǎng)頁式瀏覽監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)、結(jié)合模型預(yù)測預(yù)報系統(tǒng)進行預(yù)警提示、預(yù)留其它信息系統(tǒng)接口。
傳感層光纖光柵（Fiber Bragg Grating,FBG）傳感器作為一種新型光纖傳感器，可以用來測量包括應(yīng)變、應(yīng)力、溫度、振動、壓力以及一些化學(xué)量等多個物理量，其應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛。同時FBG傳感器陣列可以實現(xiàn)分布式的傳感器網(wǎng)絡(luò)，對被測對象進行多點測量，提取相關(guān)的信號，進行狀態(tài)分析，達到示警以及故障診斷的目的，而且其傳輸距離可以達50多公里，能進行動態(tài)監(jiān)測。
網(wǎng)絡(luò)層選用多芯鎧裝單模光纜做為光纖傳感網(wǎng)絡(luò)主干線布網(wǎng)，采用單芯鎧裝單模光纜做為光纖傳感網(wǎng)絡(luò)分支干線布網(wǎng)，光纖光柵傳感器在分布式網(wǎng)絡(luò)里可以串聯(lián)、并聯(lián)和串并聯(lián)的方式接入光纖分布式網(wǎng)絡(luò)。
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