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基于分布式光纤振动传感技术的井下事故后人员定位系统

基于分布式光纤振动传感技术的井下事故后人员定位系统

煤矿的开采方式可分为露天开采和地下开采,露天开采的方式虽然较为经济安全,然而资源有限,产量较低。而采用地下开采的方式,则能触及远离地表的煤矿。由于我国的煤矿资源的分布特征,我国的煤炭产量主要来自于地下开采,可露天开采的煤矿仅占总量的7.5。2005年,我国煤炭产量21.9亿吨,而露天煤矿产量不到1亿吨。采用地下开采的方式虽然看似产量较高,然而由于地势环境的影响,却有着诸多的安全隐患。如气体粉尘爆炸造成矿坑坊塌,坑内火灾水灾造成工作人员被堵。在这些易发事故中,我国的人员死亡率相当高,这不仅与许多矿点的安全防范措施、设施有关,也与矿难事故发生后,无法及时采取有效正确的救援行动有关。由于许多突发偶发事故都不可避免,因此,如何在事故发生后第一时间采取正确的救援行动对降低矿难死亡率至关重要。


系统拓扑图

                                              系统界面图

系统的优势:

1、线性还原,智能模式识别

当系统探测到振动信号时,通过对光波波形的线性还原、行为分析,识别扰动信号还是受困人员实际的敲击信号。 

2、定位准确度高,无漏报,误报少

光纤对外界环境变化极为敏感,如温度变化、振动变化、光纤附着物位置的变化等,会引起光纤偏振状态明显的改变。对基于干涉原理的光纤传感技术来说,偏振变化带来最严重的后果是系统处于极不敏感的工作状态,或是系统无法实现有效的干涉。因此,有效解决光纤温度、偏振敏感性的问题是能否获得稳定、可靠系统的基础。该系统技术从光路原理上解决了环境温度、偏振变化带来的干涉信号稳定问题,系统可靠性、稳定性好。

3、定位精度高

采用基于Φ-OTDR原理的振动检测方法,进行分布式光纤传感器多点敲击振动测量,灵敏度高和长距离分布式测量,定位精度能够在30m范围内。

4、施工方便,维护简单,隐蔽性强

采用铠装的通信光缆进行矿井事故后人员定位系统,施工方便,成本低,应用简单。

5、使用寿命长,维护成本低

光缆的户外寿命为20年,整个系统具有极强的使用寿命和稳定性,维护成本低。

6、多点检测

    相比于其它原理的检测技术,可以实现多点人员的同时定位,具有多点测量功能。

技术特色:

基于分布式光纤振动传感技术的井下事故后人员定位系统该系统对于同一点发出的振动具有一致的测试结果,误差可以控制在30米以内。对于多点同时发出求救的情况,系统也能够准确的对其进行识别,定位出所有求救点的位置信息。其定位误差与发出求救点的数量基本无关。然而,随着求救点数量的增加,敲击发生重叠的可能性也增高了,从这一点上来说,对于同时发出求救的信号,系统存在最大可识别数量。并且当扰动点较多时,每一个扰动点的有效数据所占的整体比重下降,峰值变小,而误差数据可能发生重叠,因而相对于有效数据而言,比重下降幅度较小。为了便于区别有效数据和误差数据,同时发出求救的数量不宜过多。总的来说本救援监测系统可以满足煤矿事故发生时对生还人员进行定位的要求,该系统结构简单,易于安装和调试,只需一根光纤即可实现对于整条巷道的分布式监测,并可在各种巷道环境下稳定正常地工作。其技术上的诸多优势是目前其他同类设备无法比拟的。

性能指标

1、激光类别:Class IIIb

2、光源波长:1310nm

3、最大输出功率:5mW

4、24小时输出变化率:小于1%

5、连接器:FC/APC

6、电源:AC220V/50 Hz

7、UPS电源:电压范围额定±1%,频率变化范围±0.2HZ

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