知晓：光纤传感器与安全物联网应用

guozhiwei · 发表于 2023-8-14 13:20:51

　　导语

　　光纤传感器在矿山安全监测系统中的应用优势明显。本期转化果推荐的《光纤传感器与安全物联网应用》重点介绍了激光光谱分析气体传感器、光纤光栅物理量传感器、光纤分布式温度传感器等矿用传感器的工作原理，以煤矿安全监控系统中的激光甲烷传感器、矿山微震监测系统中的光纤加速度传感器及采空区火灾监测预警中的光纤分布式温度传感器为例，介绍了矿用光纤传感器在矿山安全物联网中的应用情况。结构健康监测是当下比较受关注的行业产品，我们网站内汇集很多最近最新的资讯，欢迎点击进入了解更多消息资讯！

　　一、研发背景

　　1.工业安全、公共安全

　　工矿商贸企业就业人员10万人生产安全事故死亡人数1474人;道路交通事故万车死亡人数180人。

　　2.煤矿安全隐患

　　煤矿是我国主要一次性能源，主要存在瓦斯爆炸、冲击地压、顶板坍塌、火灾、水害、设备故障、次生灾害等。

　　3.安全物联网-智能感知

　　国家安全科技规划：加强研究“超前感知、预测预警”;安全监测监控是重要手段，传感器技术是关键。

　　二、矿用激光/光纤传感器简介

　　1.光纤光栅类物理量传感器

　　纤光栅是一个反射型的窄带滤波器。当温度、应变等发生变化时，反射波长发生改变。通过对波长的精确测量可以获得被测信息。

　　(1)光纤光栅高灵敏度风速传感器

　　灵敏度: 1 mm/s @0.5m/s

　　范围: 0-30m/s

　　(2)光纤湿度传感器

　　采用感湿膨胀线性、感湿范围广、响应速度快、湿滞小、长期稳定性好的湿敏材料并添加温度补偿研发光纤湿度传感器。

　　(3)光纤光栅解调仪-基于可调激光器

　　光纤光栅解调仪可同时检测12*16=192个传感器;同时测量温度、压力、位移、应变、振动等多种物理量;光缆长度十余公里，不受光纤接头等影响。

　　(4)光纤/激光光谱分析气体传感器

　　传感器不带电，无需标校

　　选择性好，无交叉干扰

　　率先在中国建立工业标准、产业化

　　(5)低功耗激光气体检测技术适于无线传感网络

　　超低功耗：< 30mA@3.3V, 传输距离远：>6 km;高精度无线便携仪：0-100%，+/-0.05%;响应时间短: 7s;带有智能化自诊断功能已在200余对煤矿成功应用，国家煤监局安全监控系统升级推广。

　　2.光纤拉曼散射分布式测温系统工程化

　　测量光纤内任何一点后向散射的反斯托克斯和斯托克斯光信号《散射光强度比值》该点光纤温度。

　　三、煤矿、石化安全光纤传感物联网应用

　　(1)激光甲烷巡检系统

　　(2)煤矿采空区发火预警定位

　　(3)煤矿机电设备光纤在线监测预警

　　(4)胶带运输机安全综合监控

　　(5)立井井筒罐道位移、振动监测预警

　　(6)光纤顶板、微震监测系统

　　(7)光纤应急灾情监测通信系统

　　(8)储罐安全

　　1.激光瓦斯传感器安全监控系统

　　采用激光/光纤甲烷传感器，瓦斯传感19 器/分站数字化接

　　2.煤矿分布式光纤火灾监测系统-系统简介

　　3.矿井火灾是煤矿主要灾害之一：采空区自然发火、皮带运输系统火灾、采空区自然发火，60%的煤矿存在自然发火灾害，其中采空区自然发火占很高的比例，国有重点煤矿具有自然发火危险的矿井约占51.3%，皮带运输系统火灾，皮带机头等大型机电设备的机械故障、皮带机托辊摩擦过热、皮带运输过程中的遗煤自然等均可引起火灾;

　　目前监测手段存在较大弊端，传统束管监测存在巡检周期长、实时性差、管路接头漏气，无法进行准确定位。

　　4.煤矿采空区自然发火-成功预警案例

　　2014年，成功预警龙煤集团某矿采空区有自然发火趋势，系统进行预警。

　　5.光纤机电设备状态监测系统

　　6.煤矿皮带光纤分布式温度/振动监测预警

　　7.光纤顶板围岩变形综合监测系统

　　8.光纤微震监测系统

　　9.光纤应急通信及信息系统

　　四、光联万物智引未来

　　光纤传感器具有多参数、大容量，长距离、分布式、无源本质安全等独特优点;特别适合对高危行业如煤矿、油气储运等安全监测测预警;微光机电、低功耗激光芯片等技术将解决功耗瓶颈，使高性能的激光传感器成为无线传感器终端。

　　光纤传感器与无线传感器网络结合，将构成全覆盖安全物联网。我国在激光甲烷传感器在煤矿广泛应用，正逐步推广到化工、燃气等工业和公共安全领域。