[发明专利]一种用于煤仓煤位光纤光栅智能监测装置及监测方法

说明书

本发明公开一种用于煤仓煤位光纤光栅智能监测装置及监测方法，包括支撑装置，支撑装置位于煤仓的上方，支撑装置与振动装置可拆卸连接，振动装置伸入煤仓内部，振动装置外壳上加工有环绕的预留槽，预留槽用于放置光纤光栅传感器装置，光纤光栅传感器装置连接有光纤光栅解调仪，光纤光栅解调仪电性连接有数据处理系统，数据处理系统电性连接报警装置，报警装置连接有胶带运输机。本发明涉及到光纤光栅的光波反射变化，这种变化反应快、精度高，能够在第一时间将信号传输到显示装置，给煤仓的运作提供良好的环境；不受煤仓恶劣环境干扰，能够稳定的实时监测煤位；及时监测到棚煤现象，并对棚煤故障进行疏通；容易部署和维护，成本低。

技术领域

本发明涉及煤矿设备技术领域，特别是涉及一种用于煤仓煤位光纤光栅智能监测装置及监测方法。

背景技术

随着煤矿生产进入智能化时代发展阶段，井下煤仓成为连接井上井下的重要组成部分。在井下原煤进入到煤仓时，常常伴随有大量的煤尘和体积较大的矸石，当煤仓内煤位过高时，就会发生块煤溢出的风险，直接会导致胶带输送机的损伤和人员伤亡事故。当大体积煤块或者矸石在较大湿度环境中落下时，会出现棚煤现象，且难以及时发现，导致煤仓堵塞。煤仓底部进行卸煤时，如果没有具体的监测手段使煤位降低到规定的煤位下限以下，可能造成闸口破坏，或者出现漏风使得煤尘大肆飞扬，给井下生产带来不安全因素。为了使井下连续作业生产，必须要对煤仓煤位进行精确的位置监测。现有的煤仓煤位监测技术主要分为接触式监测方法和非接触式监测方法，接触式监测包括：重锤式、电极式、电容式、机杆式、称重式和回转翼轮式。非接触式监测包括：雷达式、超声波式、激光式、核子式等，其中现在煤矿井下常用的监测方法有：基于雷达技术、基于超声波技术和基于激光技术三种方法。雷达式煤位计通过发射探头发射电磁波信号到煤面，反射回的波信号由接收探头接收，由于雷达波的传播时间与到煤面距离成比例关系，通过外部计算机的信号处理可以测出煤位距离煤顶的具体距离。超声波式煤位计时以发射探头发出固定频率的超声波，超声波接触到煤面时会反射至超声波接收探头，根据测量得到的超声波从发射端到接收端的时间间隔以及该波在空气中的传播速度，可以通过计算机的外部处理得到煤面到煤顶的具体距离。激光式煤位计是通过激光发射装置发射激光束，在另一端设置激光接收装置，如果煤仓煤位超过此装置时，发射端所发出的激光束被阻断，接收端无信号，经过外部计算机的放大和比较处理，就可以确定出该时刻煤仓内煤位的位置。井下煤仓的环境充满着复杂因素，以上的矿用煤位监测装置仍然存在许多的不足和缺陷。

(1)雷达式煤位计在工作过程中，当雷达波发射到煤面上时，由于煤面粗糙不平，雷达波会朝着杂乱的方向反射，并且有些煤种对于雷达波有很强的吸收作用，这些因素极大的影响了这种煤位计的监测精度。井下煤仓的环境恶劣，经常伴有煤粉和各种挥发性物质，时间稍长便会积聚在发射器的端头表面，会严重的影响雷达波的发射和接收，进而使得监测机制失效。

(2)超声波煤位计从发射探头发出超声波后，波束有很大的概率从煤仓的仓壁上反射出去，接收探头就无法接收到波信号。反射波到达另一侧仓壁后会发生二次反射，这些二次反射波如果被接收探头接收到就会产生虚假信号，给监测带来极大的误差。除此之外，超声波煤位计的设计和使用与煤仓的直径和深度比密切相关，当煤仓的直径与深度之比不能满足超声波煤位计的监测范围时，监测的结果会与实际不符，甚至不能监测。超声波煤位计还要求煤仓有一定的规则形状，煤仓内壁光滑，这就使得超声波煤位计在井下的使用范围大大缩小。

(3)激光式煤位计同样会受到井下煤仓恶劣的条件影响，在湿度较大情况下，煤粉会聚集在激光煤位计的反射端和接收端，这样会大大降低煤位计的测量精度。井下煤仓深度一般会超过40m，这样大高度下煤在下落过程中势必会碰撞到煤仓仓壁，且冲击力很大，如果碰撞到安装在仓壁的激光煤位计，会直接损毁仪器，使用寿命会大大减少，维修也相当困难。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于煤仓煤位光纤光栅智能监测装置及监测方法，可以不受井下环境影响，并且能够及时监测发现煤仓是否出现棚煤现象，连续性监测煤仓煤位的装置，有利于煤矿智能化生产的推进。