FBG传感技术在矿山地压监测中的应用

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耐高压FBG压力传感器实验研究

好。结果表明：该传感器性能稳定，线性度和重复性好，可以用于油气井下高压的实时测量。关键词：光纤光学；光纤Ｂｒａｇｇ光栅；压力传感；耐高压
中图分类号：ＴＮ２５３文献标识码：Ａ文章编号：１０００－９７８７（２０１３）１１－０００８－０３
（ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＰｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙＧａｓ－ｏｉｌＬｏｇｇｉｎｇａｎｄＤｅｔｅｃｔｉｎｇ，ＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ，Ｘｉ ’ ａｎＳｈｉｙｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ ’ ａｎ７１００６５，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＩｎｏｒｄｅｒｔｏｉｍｐｒｏｖｅｐｒｅｓｓｕｒｅｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙｏｆｉｆｂｅｒＢｒａｇｇｇｒａｔｉｎｇ（ＦＢＧ）ｓｅｎｓｏｒＳＯｔｈａｔｉｔｃａｎｂｅｕｓｅｄｉｎｏｉｌ
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矿山安全监测中的智能传感器应用

矿山安全监测中的智能传感器应用在当今的矿山开采行业中，保障工人的生命安全和提高生产效率是至关重要的目标。

随着科技的不断进步，智能传感器在矿山安全监测中发挥着越来越关键的作用。

这些小巧而强大的设备能够实时收集各种关键数据，为矿山的安全运营提供了有力的支持。

矿山环境通常十分复杂且充满潜在危险。

例如，矿井内的瓦斯浓度过高可能引发爆炸，顶板的压力异常可能导致坍塌，还有地下水的渗透等问题。

在过去，对这些危险因素的监测往往依赖于人工巡检，不仅效率低下，而且难以做到实时和全面。

而智能传感器的出现改变了这一局面。

智能传感器能够实时监测矿山内的多种参数。

以瓦斯监测为例，高精度的瓦斯传感器可以迅速感知瓦斯浓度的微小变化，并将数据实时传输到监控中心。

一旦浓度超过安全阈值，系统会立即发出警报，提醒工作人员采取相应的措施，如通风换气或暂停作业。

这样就能够有效地预防瓦斯爆炸事故的发生。

再比如，用于监测顶板压力的智能传感器。

它可以持续测量顶板所承受的压力，并通过数据分析预测顶板可能发生坍塌的风险。

这使得矿山企业能够提前采取加固措施，保障工人在井下的作业安全。

除了对单一危险因素的监测，智能传感器还能够实现多参数的综合监测。

通过将不同类型的传感器集成在一起，形成一个监测网络，可以同时获取瓦斯浓度、粉尘浓度、温度、湿度、风速等多种数据。

这些数据相互关联、相互印证，能够为矿山的安全状况提供更全面、更准确的评估。

在智能传感器的应用中，数据的传输和处理也是非常重要的环节。

现在，许多矿山都采用了无线传输技术，使得传感器采集到的数据能够迅速、稳定地传输到监控中心。

同时，借助先进的数据分析软件，对大量的数据进行快速处理和分析，从中提取出有价值的信息。

例如，通过对长期监测数据的分析，可以发现某些危险因素的变化规律，从而提前制定预防措施，将安全隐患消灭在萌芽状态。

智能传感器的安装和维护也需要特别注意。

为了确保传感器能够准确地监测数据，安装位置的选择至关重要。

多传感器下煤矿冲击地压监测技术应用

- 11 -高新技术煤矿冲击地压是指在采掘过程中，岩层应力分布发生变化，岩体破裂或滑移，导致顶板或底板发生变形，从而对采掘工作造成影响的现象[1]。

煤矿冲击地压是煤矿安全生产中的重要问题，也是制约煤炭资源开发利用和煤矿生产的一个重要因素。

为了有效预防和控制煤矿冲击地压，需要对煤矿地质构造、岩层应力分布以及采场结构等进行深入研究，并采用科学、合理的监测手段对煤矿冲击地压进行实时监测和预警。

传统的煤矿冲击地压监测方法主要采用单一传感器进行监测，例如应变计、位移计以及压力计等[2]，但是这些传感器只能监测单一参数，无法全面反映地压变化的全貌。

随着传感器技术不断发展和智能化水平提高，多传感器下的煤矿冲击地压监测方法逐渐成为研究热点。

采用多个传感器可以同时监测多个参数，例如应变、位移以及压力等，从而全面反映地压的变化情况，提高监测的准确性和可靠性。

该文基于多传感器技术研究煤矿冲击地压监测方法，通过该研究为煤矿冲击地压监测和预警提供有益的参考和支持，促进煤炭资源的可持续开发利用和煤矿安全生产的稳定发展。

1 多传感器选用在煤矿工作面附近各个位置布置3种传感器，分别为全站仪、应变计以及倾斜仪，精准地探测煤矿冲击地压发生的时间、地点以及规模等，为矿井岩体失稳的可能程度的决策提供数据支撑。

1.1 全站仪该文采用型号为LeicaTS 16的全站仪监测煤矿工作面位移和地表变形情况。

通过激光测量技术[3]将煤矿工作面上的1个点作为目标点进行测量，然后与基准点进行比较，计算目标点的位移情况。

通过不断地测量和比较，可以及时发现煤矿工作面的位移变化情况，还可以通过测量煤矿工作面上的多个点计算这些点之间的相对位置关系，从而判断煤矿工作面是否发生了变形。

通过连续地测量和分析可以及时发现煤矿工作面的变形情况，从而提前预警可能出现的地质灾害。

全站仪参数见表1。

1.2 应变计该文采用型号为KYH-1的应变计监测矿井岩体内部应力的变化。

FBG传感器应用及设计实例

FBG传感器应用及设计实例FBG（Fiber Bragg Grating）传感器是一种基于光纤布拉格光栅原理设计的光纤传感器。

光纤布拉格光栅是通过在光纤内部引入一定的折射率改变周期性的折射率变化结构，形成的一种反射光栅。

FBG传感器利用光纤布拉格光栅的特性，可以对环境中的温度、应变等物理量进行测量。

FBG传感器具有体积小、抗干扰能力强、测量范围广等优点，因此被广泛应用于各个领域。

以下是几个FBG传感器的应用及设计实例：1.建筑结构监测：FBG传感器可以用来监测建筑结构的应变情况。

通过将多个FBG传感器布置在建筑结构上，可以实时监测结构的应变情况，及时发现结构的变形、开裂等问题，提前采取修复措施，保证建筑结构的安全性。

2.油气管道监测：FBG传感器可以用来监测油气管道的变形和温度变化。

将FBG传感器安装在油气管道上，可以实时监测管道的应变和温度变化，及时发现管道的变形、破损等问题，避免事故的发生。

3.地下水监测：FBG传感器可以用来监测地下水位的变化。

将FBG传感器固定在井口或地下水管道中，通过测量光纤的折射率变化来判断地下水位的变化情况。

这对于地下水资源的合理利用和保护具有重要意义。

4.航天器结构监测：FBG传感器可以用来监测航天器的结构应变情况。

将FBG传感器布置在航天器的关键结构上，可以实时监测结构的应变情况，判断航天器的工作状态是否正常，及时发现结构的变形和疲劳损伤，提高航天器的运行安全性。

5.生物医学应用：FBG传感器可以用于生物医学领域中的温度、压力和拉伸等参数的测量。

例如，可以将FBG传感器固定在医用器械上，实时测量医用器械的温度和应变情况，确保医疗操作的安全性。

以上是几个FBG传感器的应用及设计实例。

随着光纤技术的不断发展，FBG传感器将在更多的领域发挥更大的作用，为人们的生活和工作带来更多便利和安全。

光纤Bragg光栅传感器在矿井巷道锚杆应变监测中的应用

光纤Bragg光栅传感器在矿井巷道锚杆应变监测中的应用【摘要】针对目前矿井巷道普遍采用的机电类传感器存在的检测灵敏度低、抗干扰能力差、使用寿命短等不足，提出将光纤Bragg光栅（FBG）传感器应用于煤矿巷道支护锚杆的应变监测中。

光纤Bragg光栅的谐振波长与光栅的周期以及纤芯的有效折射率有关，当这些参数由于外界应力的变化而发生改变时，其谐振波长会相应发生变化，因此通过检测谐振波长的变化量，即可实现对应变的传感监测。

模拟实验表明，光纤Bragg光栅传感器监测结果准确，为矿井巷道支护锚杆的应变监测提供了一种行之有效的方法。

【关健词】光纤Bragg光栅传感器;锚杆;应变;监测1.引言目前，常用的锚杆应变监测装置的机电类传感器普遍存在着工作寿命短、易受电磁干扰等缺点[1]。

基于此，本文提出将光纤Bragg光栅传感器应用到煤矿巷道支护锚杆的应变监测中，研究了锚杆在拉张载荷作用下的应力应变变化。

通过实验室建立的物理模型进行应变测量实验，结果表明，光纤Bragg光栅传感器测量结果准确。

2.光纤Bragg光栅传感器的原理光纤Bragg光栅传感器以光纤Bragg光栅为基础。

其原理如图1所示。

图1 光纤Bragg光栅原理图光纤Bragg光栅的波长表示为：（1）其中是纤芯的有效折射率，是光纤Bragg光栅周期。

当光纤Bragg光栅受到外界的应变作用时，光栅周期会发生变化，而且光纤本身所具有弹光效应使得有效折射率也随之发生变化，因此Bragg光栅的波长会发生一定的漂移。

通过检测光栅反射回来的光信号的波长漂移量，即可获得应变的变化情况。

这就是光纤Bragg光栅应变传感器的原理。

光纤Bragg光栅的应变效应可表示为：（2）式中，为光纤Bragg光栅波长的漂移量，为初始波长，为光纤的有效弹光系数，为光纤Bragg光栅上发生的应变。

当光纤材料确定后，有效弹光系数即为一与材料相关的常数，令，则（2）式可化为，可以看出波长漂移量与应变成正比，比例系数为光纤Bragg光栅的应变灵敏度系数。

先进传感技术在采矿工程中的监测与控制应用

先进传感技术在采矿工程中的监测与控制应用文/冯占江本文探讨了先进传感技术在采矿工程中的监测与控制应用。

随着采矿工程的不断发展，传感技术的应用在提高安全性、效率和可持续性方面发挥了关键作用。

本文详细介绍了各种传感技术在采矿工程中的应用，包括传感器类型、安装位置和数据处理方法。

然后深入研究了这些技术如何在矿山机械、生产过程和安全监控中发挥作用，以实现更好的资源管理和环境保护，从而促进采矿工程中传感技术的进一步应用和创新。

数据采集与分析方法采集和分析传感器数据对于采矿工程的决策和操作至关重要。

数据采集通常涉及使用数据采集设备来记录传感器生成的信息，这些设备可以是计算机、数据记录器或工控系统。

在采矿工程中，数据采集设备通常需要与传感器相连，以实时接收数据并存储。

一旦数据采集完成，数据分析便成为关键环节。

分析方法可以包括统计分析、机器学习和数据挖掘技术。

对于机械设备的振动数据，可以使用频谱分析仪检测异常振动模式，从而预测故障。

对于生产过程的数据，可以使用趋势分析来识别生产线上的性能问题，以及优化生产过程。

数据分析还可以帮助发现潜在的模式和趋势，以制定更好的生产计划和安全措施。

因此，在采矿工程中，数据采集与分析方法的选择和实施对于提高效率和安全性至关重要。

传感技术在生产过程中的应用监测和控制生产过程的重要性采矿工程中，监测和控制生产过程的重要性体现在多个关键方面。

矿山生产过程通常包括矿石的开采、破碎、输送、浓缩等多个环节。

这些环节紧密相连，互相依赖，一环出问题可能对整个生产过程造成连锁影响。

传感技术的应用使得工程师能够实时监测关键参数，例如设备振动、物料流量、温度和压力，从而可以快速响应潜在问题，减少生产线的停机时间，提高生产效率。

具体来说，在矿山设备的检测方面，振动传感器发挥了关键作用。

这些传感器通常安装在设备的关键部位，如振动筛、破碎机和输送带上。

振动传感器通过实时监测设备振动的幅度和频率，可以帮助工程师识别设备是否存在异常振动，这可能是由于不平衡、磨损或松动引起的。

FBG宏应变传感技术在结构监测中的应用研究

FBG宏应变传感技术在结构监测中的应用研究王维俊; 王大鹏【期刊名称】《《江苏建筑职业技术学院学报》》【年(卷),期】2019(019)002【总页数】6页(P7-11,26)【关键词】FBG; 宏应变; 平行分布; 有限积分法; 变形监测【作者】王维俊; 王大鹏【作者单位】苏州科技大学土木工程学院江苏苏州215011【正文语种】中文【中图分类】TU212.9结构健康监测近些年发展得很快,得益于光纤布拉格光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)传感技术在工程中的运用.点式传感器由于受到测量范围的影响,不会对未分布区域的变化进行监测,可能导致对结构整体性能的评估造成失真.FBG 宏应变传感器可以有效地解决这个问题.FBG 宏应变传感器测量其覆盖范围内的平均应变,增加了测量范围,可以用少量的传感器监测结构的整体性能变化.目前,国内外学者对光纤传感器在结构工程中的运用做了大量的研究.上世纪70年代,Hill等[1]制作了第一根光纤布拉格光栅;1989 年,W.W.Morey等[2]对光纤光栅的温度和应变特性做了研究,得出了光纤波动量与温度和应变的关系.同年,Mendze 等[3]首次在混凝土结构的检测中运用光纤传感器;田石柱等[4]通过准分布式FBG传感器完成了弯曲裂缝的识别与定位;郭宗莲等[5]用分布式长标距FBG 传感器监测了结构的受力和变形;王大鹏等[6]利用长标距FBG 传感器链式阵列方法采集梁的动态响应,实现了车速、频率和振型参数识别的目的.试验采用长标距FBG 传感器监测结构范围内的应变,利用宏应变值通过有限积分法获取结构的变形分布,并与LVDT 实测值进行比较.1 基于FBG 宏应变传感的监测原理1.1 FBG 宏应变传感器如图1所示,封装FBG 宏应变传感器的光纤部分被预先施加力,处于悬空拉直状态,并于两端固定,固定点之间的长度即为预设标距.因此,宏应变传感器分布在结构待测区域时,所测得应变为预设标距范围内的平均应变.图1 FBG 宏应变传感器示意Fig.1 Diagram of FBG macro-strain sensor1.2 平行分布理论平行分布方法主要用于整体结构中受弯区段参数的监测,分为平面内平行分布和空间平行分布两种形式.平面内平行分布适用于单向受弯状态的分析,空间平行分布是指在多个平面内进行平行分布,用于结构双向受弯状态的分析.平面内平行分布的做法是：将结构受弯区段划分为若干个单元,在每个单元的受拉区和受压区分别安装标距与单元长度相同、与中性轴平行的传感器,完成对受弯区段的覆盖,这样可以实现对中和轴位置、挠度、弯矩和裂缝等参数的监测和分析[7]. 如图2所示,由同一单元内分布在受拉区和受压区FBG 宏传感器测得的拉应变值、压应变值和梁高的关系,可以得到标距范围内的平均曲率k-,其计算关系式如下：图2 平行分布计算模型Fig.2 Numerical model of parallel distribution式中为受拉区传感器T N 所测平均拉应变为受压区传感器C N 所测平均压应变;ρ为曲率半径;h 为受拉区和受压区传感器之间距离;为单元平均曲率;L 为宏应变传感器的标距长度.1.3 有限积分法有限积分法根据曲率计算挠度,提供了一个曲率挠度转换器,此方法计算过程简单,精度高.赵玉星等[8-9]人将有限积分法用于算例,成功的计算出构件的挠度.在试验过程中,通过平行分布的FBG 宏应变传感器监测的应变值可以直接求取结构单元的平均曲率,由于结构划分了若干个单元,因此曲率在数值上并不是连续的,而是离散的.若用二重积分法则需要将离散的曲率连续化,在拟合的过程中可能出现误差,导致后面的计算不够准确.有限积分法则是可以直接根据离散的曲率算出挠度,不需要拟合过程.有限积分法与试验更加贴近,并且计算过程简单.有限积分法的核心是两个积分公式：将梁离散化,梁划分为n段(n为偶数),每一段长度记为l,总长为L.如图3所示,将一根梁划分为8等段,l=L/8.图3 离散化梁Fig.3 Discrete beam从图中可以看出,对x 的编号取值为：对挠度f 的编号取值为：对f′的编号取值为：对曲率f″的编号取值为：对x∈[0,2l]区间内的f′作二次抛物线插值处理,积分可以得到：将上式用矩阵的方式进行表达：以此类推,依据公式(2),可以得到f 与f′之间的矩阵关系式：式中依据式(3)和式(8),用相同的方法推出{f′}与{f″}的矩阵表达式：挠度f 与曲率f″的关系可以近似的表达为：根据上面的两个矩阵表达式,可以将式(10)变化成矩阵的表达形式：式中：[R]为挠曲矩阵[8-9].把k=-f″代入式11,得：上式是将梁划分为8 个单元的挠度—曲率的矩阵表达式,若划分为n(n 为偶数)单元的表达式也可以用式(12),只是将{f}、{κ}、{f′}、{x}的定义域扩大,同时挠曲矩阵也将变为n+1阶的方阵.从式(12)可以看出,在计算挠度的过程中,需要知道各节点的曲率,以及边界条件f′0 和f 0 的取值,文章都是以左边支座为原点建立的坐标系.边界条件取值如下：两端简支的梁,左端边界条件f=0,右端边界条件f n=0,由于左端挠度与右端挠度都等于0,可以消去f′0,从而将挠度-曲率的矩阵表达式变形为：式中：x n 为{x}对应f n 的那一个元素,[Rn]为挠曲矩阵[R]对应f n 的那一行.从有限积分法的表达式中可以知道,在小变形的情况下,只要知道了构件的曲率,就可以通过有限积分法进行曲率到挠度的转换,挠度-曲率矩阵表达式相当于是一个曲率挠度变换器.该方法比较简单,没有繁琐的计算过程.2 基于FBG 宏应变传感器的简支梁试验2.1 试验模型参数与加载方案T 形梁的混凝土等级为C35,主筋采用HRB335钢筋,受拉区的主筋直径为12 mm,受压区为8 mm.受拉区有10根12 mm 的钢筋,分布在腹板两侧,每侧5根,其中每侧有一根端部弯起钢筋.架立钢筋与翼缘板内的分布钢筋直径均为6 mm,通常布置如图4所示.图4 梁截面Fig.4 Beam section根据实验情况,将构件划分为8个单元,每个单元500 mm,单元编号为Cell1—Cell8.在每个单元内平行布置FBG 宏应变传感器,标距为500 mm,在粘贴传感器时要给传感器一定的预拉力,使传感器覆盖区域受压时可以有回弹空间.受压区传感器记为CN(N 为单元号),受拉区传感器记为T N,图5为单元划分及FBG 平行分布示意图.同时,在单元底部中间放置LVDT,两端支座处布设百分表,消除支座沉降的影响. 图5 单元划分及FBG 平行分布示意Fig.5 Diagram of division unit and FBG parallel distribution在Cell3～Cell6区域内放置2 m 长分配梁,以油压千斤顶分级施加静力荷载,每级加载4 k N,直至100 k N 停止.试验现场如图6所示.图6 试验现场Fig.6 Test site光纤解调系统的光纤解调设备采用了美国MOI(Micron Optics)公司生产的sm130 解调仪,如图7所示.图7 光纤解调设备Fig.7 Optical fiber demodulation2.2 结果分析试验过程中用与解调系统相配套的Enlight软件实时记录各FBG 宏应变传感器的中心波长,根据光纤原理计算出各单元的应变,通过式(1)即可得到构件的曲率分布,曲率曲线如图8所示.从式(1)可以知道,当构件开裂之前,纯弯区由于受到的弯矩相同,且抗弯刚度值变化很小的情况下,单元Cell3～Cell6的曲率变化是基本一致的,从图8中也可以看出,在0～24 k N 之间,纯弯区的曲率变化差别不大,且曲线呈线性关系.24 k N 后裂缝出现,构件的刚度值会发生变化,这将影响到曲率的变化,从图8中还可以看出在构件裂缝后,曲线明显的突变.在裂缝发展稳定后,曲线又回归了线性变化.图8 单元曲率Fig.8 Cell curvature由于加载的级数太多,选取其中12 k N、20 k N、40 k N、60 k N、80 k N、100 k N 级数分析.试验计算的曲率为各单元的平均曲率,视为单元中心的曲率,而有限积分法用的是节点曲率,在这里需要用插值法计算各节点的曲率,见表1.表1 各节点曲率Tab.1 Curvature of nodes节点各荷载等级下曲率/(10-6/mm)编号12 k N 20 k N 40 k N 60 k N 80 k N 100 k N 0 0 0 0 0 0 0 1 0.121 0.235 0.678 1.238 1.783 2.336 2 0.242 0.470 1.356 2.476 3.566 4.672 3 0.3630.704 2.034 3.714 5.348 7.008 4 0.508 0.955 2.730 4.904 7.093 9.284 50.399 0.728 2.061 3.642 5.291 6.919 6 0.266 0.485 1.374 2.428 3.527 4.612 7 0.133 0.243 0.687 1.214 1.764 2.306 8 0 0 0 0 0 0求取各节点曲率后,用有限积分法算出各节点的挠度值,同时与LVDT 实测值(去除支座位移影响)进行比较,结果如图9所示.图9是不同荷载下的简支T梁的挠度曲线图,其中图9(a)和图9(b)是构件未开裂状态下的挠度值,图9(c)、(d)、(e)、(f)是构件开裂状态下的挠度值.通过各级荷载曲线图可以知道,LVDT实测值大于有限积分法计算挠度值.比较开裂前后的挠度值发现,开裂前,LVDT实测值与有限积分法的挠度值很接近,说明通过FBG宏应变传感器获得的结果能够很好的代表构件的线形变化.构件开裂后,观察挠度曲线图,可以发现相较于开裂前的挠度曲线图,开裂后有限积分法计算的挠度值在偏离LVDT实测值,并且加载值越大,偏离的越明显,这是由于有限积分法的运用前提是小变形的情况下.开裂后的变形相较于开裂前的变形大,加载值越大,变形越大,计算的挠度不准确性也就慢慢体现出来了,但总体而言FBG 宏应变传感器获得的结果还是可以很好的体现出构件的变形情况.图9 有限积分法与LVDT实测挠度比较Fig.9 Comparisons of deflection measured by finite integral method and LVDT3 结论试验采用平行布置FBG 宏应变传感器监测T形简支梁,分析了单元曲率变化,并进一步用有限积分法计算出了节点的挠度值,与LVDT 实测值比较.1)通过曲率分布用有限积分法计算挠度,过程简单,在运算基础上套用公式,比较实用,曲率分布较复杂的情况下可以实用该方法.2)用试验的方法验证了有限积分法的可行性,取得的效果与实测值较接近,能够体现出构件的变形情况.由于试验条件的限制,LVDT 布置了6 个,测点数据不够充分;试验中FBG 标距都为500 mm,预设标距与精度的关系需要进一步研究;计算长度为4 m 的简支梁划分8个单元是否合理,在构件的划分单元数量上缺少研究.【相关文献】[1] HILL K O,FUJII Y,Johnson D C,et al.Photosensitivity in optical fiber waveguides：Application to reflection filter fabrication[J].Applied Physics Letters,1978,32(10)：647-649.[2] MOREY W W,MELTZ G,GLENN W H.Fiber Optic Bragg Grating Sensors[J].ProcSpie,1990,1169(96)：98-107.[3] MENDEZ A,MORSE T F,MENDEZ F.Applications of embedded optical fiber sensors inreinforced Concrete buildings and structures[C].SPIE,1989,1170：60-69.[4] 田石柱,曹长城,王大鹏.光纤光栅传感器监测混凝土简支梁裂缝的实验研究[J].中国激光,2013,40(1)：212-216.[5] 郭宗莲,张宇峰,陈紫妍,等.分布式长标距FBG 传感技术在桥梁结构监测中的应用研究[J].世界桥梁,2015(1)：70-74.[6] 王大鹏,庞香润,田石柱.基于长标距FBG 拓扑阵列动态响应的参数识别研究[J].激光与光电子学进展,2017,54(7)：070602.[7] BRANKO,DANIELE.Fiber optic methods for structural health monitoring[M].Chichester：John Wiley&Sons,Ltd,2007.[8] 赵玉星,陈辉,吴荣鲲,等.用有限积分改进混凝土构件的挠度计算[J].工业建筑,2012,42(1)：89-93.[9] 赵玉星,刘洪富,吕甲朋.用有限积分计算曲率复杂分布下的结构挠度[J].力学与实践,2012,34(2)：19-23.。

矿业信息化中的传感器监测技术应用

矿业信息化中的传感器监测技术应用随着科技的发展，矿业信息化正逐渐成为行业主流。

而其中，传感器监测技术作为信息化的核心之一，在矿业中起到了关键作用。

本文将从传感器监测技术的定义、应用场景、技术类型以及优势等方面探讨其在矿业信息化中的应用。

一、传感器监测技术的定义传感器监测技术是一种通过安装在被监测物体或周围环境中的传感器设备，实时监测被监测物体的物理量、化学量、生物量等信息，并将这些信息传输给其他终端设备、云平台等进行处理、分析和应用的技术。

因其高效、精准、实时等特点而被广泛应用于矿业领域中。

二、传感器监测技术的应用场景1. 煤矿安全监测煤矿等矿山环境中，传感器监测技术可以实时分析气体浓度、压力、温度等参数，从而帮助预测、防范煤矿事故。

例如：煤矿通风系统中安装有CO、CH4等气体传感器，可以帮助实时监测煤矿内的气体浓度，及时发现异常。

又如：在矿井中安装振动传感器，可以监测矿井内地质结构变化及地震等异常情况。

2. 矿山生产监测通过在采矿设备、输送设备、粉末处理设备等处安装传感器，可以实时监测矿山生产过程中的振动、温度、电流、电压、气体浓度等参数，有效地实现对生产过程的监测和控制。

例如：使用温度、振动等传感器对采掘设备进行实时监测，可有效避免设备的故障和损坏。

3. 环境监测通过在矿区内安装温度、湿度等传感器监测气象环境，通过对雨量、风力等数据的实时监测，能够及时预警潜在的自然灾害，有效减少损失。

三、传感器监测技术的类型1. 光纤传感器光纤传感器通过光纤布置一定的敏感元件，实现对温度、压力、形变等物理量的监测。

光纤传感器可适应多种环境，如温度变化大、高压、辐射等环境。

2. 气体传感器气体传感器主要用于气体浓度的实时监测，矿山中的气体浓度往往会影响到劳动者的生命安全。

气体传感器可以检测多种气体，如二氧化碳、氧气、硫化氢等，同时有毒、有害气体放出时也可以做到及时报警。

3. 振动传感器振动传感器主要用于对运转中机械设备及输送设备的故障、损伤等相关情况进行监控。

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被测量信号。光纤传感技术可靠性好、电磁干扰抗能力强、动态响应快、敏度和测试精度高、积小、灵体
质量轻、耐久性强、实现远距离实时监测。在航空可
应变和温度值的绝对测量，传感原理如图１其所示。
ｔａｈｔＦＢＧｅｓｎｅｈｎｏｇｙｃｎｍｏｎｔｒｔｈａｅｏｋｍａｓｄｓａｅｅｔａｅｓｅｅｆｃｉｅｙ，ｗｈｉｈｖｅ — ｓｎｉｇｔｃｏｌａｉｏｈｅｃｎｇｓｏｆｒｃｓｉｐｌｃｍｎｎｄｐｒｓｕｒｆｅｔｖｌｃｒｉｉｓｔｅｒｌａｉｉｙａｅｓｂｉｉｙｏｆｅｈｅｉｂｌｔｎｄｆａｉｌｔｆＦＢＧｅｉｅｈｎｏｇｙａｓｂｏｄａｌｃｉｎｐｒｐｅｔｓｎｓｎｇｔｃｏｌｎｄｈａｒａｐｐｉａｔｏｏｓｃ．Ｋｅｏｄｓ：ＦｉｒＢｒｇａｉｙｗｒｂｅａｇＧｒｔｎｇ；ｇｒｎｄｐｒｓｕｒｏｎｔｒｎｏｕｅｓｅｍｉｏｉｇ；ｄｉｐｌｃｍｅ；ｐｒｓｕｅｓａｅｎｔｅｓｒ
第６卷第５４期
ｄｉ１．９９Ｊｉｓ．６１４７．０２０．０ｏ：０３６／．ｓｎ１７－１２２１．５０３
有色金属（矿山部分）
２１年９０２月
ＦＧ传感技术在矿山地压监测中的应用Ｂ
Ａｂｔａｔｓｒｃ：ＯｎｔｅｂｓｓｏｈｏｅｉａａａｙｉｏＧ（ｉｅｒｇａｉｇ）ｓｎｉｇｔｃｎｌｇｈａｉｆｔｅｒｔｃｌｎｌｓｓｎＦＢＦｂｒＢａｇＧｒｔｎｅｓｎｅｈｏｏｙ，ｔｅｇｏｎｈｒｕｄｐｅｓｒｎｔｒｎｙｔｍｂｓｄｏｉｅａｇＧｒｔｎｉｐｏｏｅ．ＴｈｙｔｍｓｅｔｂｉｈｄｉｅｇｒｓｕｅｍｏｉｉｇｓｓｅｏａｅｎＦｂｒＢｒｇａｉｇｓｒｐｓｄｅｓｓｅｉｓａｌｅｎＣｈｎＤｅｓＴｏｇｎｉｉｇＣｏ，Ｌｔ．ｆｒｍｏｉｒｇｔｅｃａｇｓｏｉｐａｅｅｔａｄｐｅｓｒ．ＴｈｎｔｒｎｅｕｔｈｗｎＸｉｇＭｎｎ．ｄｏｎｔｉｈｈｎｅｆｄｓｌｃｍｎｎｒｓｕｅｏｎｅｍｏｉｉｇｒｓｌｓｓｏｏ
２Ｏ世纪７Ｏ年代，随光纤通信技术的发展，伴光
为矿山安全运营提供保证，升矿山安全监测的整提
纤传感技术迅速发展起来，表新一代传感技术的代
发展趋势。光纤传感技术具有 “ ” “ ” 一的特传、感合
点＿，１以光波为载体，纤为媒质，知和传输外界］光感
体水平。
１ＦＧ传感技术工作原理Ｂ
ＦＧ传感技术通过对光纤内部写入的光栅反Ｂ射或透射Ｂａｇ波长光谱的检测，现被测结构的ｒｇ实
中图分类号：Ｄ７Ｔ６文献标识码：Ａ文章编号：６１４７（０２０ — ０９０１７ —１２２１）５００—４
ＡｐｌａｉｎｏｐｉｔｏｆＦＢＧｅｓｎｅｈｏｏｙｉｎｒｕｄｃｓｎｉｇｔｃｎｌｇｎｍｉｅｇｏｎ
而ＦＧ的反射或透射波长光谱主要取决于光栅周Ｂ
期Ａ和反向耦合模的有效折射率，何使这两任
航天、舶、船电力、梁、坝、坡和隧道等工程结桥堤边
构及岩土工程的监测与诊断中获ห้องสมุดไป่ตู้得广泛的研究与应
Ｐｒｓｅｓｕｒｏｎｉｏｒｎｇｅｍｔｉ
ＹＵｗｅＬｅｎ
（ｅｊｇＧｅｅａＲｅｅｒｈＩｓｉｔｆＭｉｉｇ＆ＭｅａｌｒｙＢｉｎｎｒｌｓａｃｎｔｕｅｏｎｎｉｔｔｌｇ，Ｂｅｉｇ１０６ｕｉｎ０１０，Ｃｈｎ）ｊｉａ
余乐文
（京矿冶研究总院，北北京１０６）０１０
摘要：分析光纤Ｂａｇ光栅传感（Ｂ原理的基础上，出基于ＦＧ的地压监测系统。在承德铜兴矿业在ｒｇＦＧ）提Ｂ有限责任公司建立该地压监测系统，时监测岩体的位移和压力变化。监测结果表明，Ｂ实ＦＧ传感技术可有效监测岩体位移和压力变化，可靠性和稳定性较好，有广阔的应用前景。具关键词：纤Ｂａｇ光栅；压监测；移；光ｒｇ地位压力