FBG传感网在煤矿巷道监测分析系统中的研究

发布时间：2017-06-27 18:17

  本文关键词：FBG传感网在煤矿巷道监测分析系统中的研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：煤矿巷道的掘进、支护和长期使用中,由于采煤作业,导致巷道围岩受力情况变得复杂,巷道变形速度加快,可用寿命减少,严重情况下甚至会造成坍塌等灾害,影响煤矿生产的正常秩序,给人员带来伤亡,给设备带来损坏。对巷道围岩结构进行分析,对巷道变化进行实时监测,对巷道的稳定性进行分析,以掌握巷道的运营工作状况,当发生异常情况时及时采取措施,防止突发灾害的发生。目前,对煤矿巷道围岩压力和离层位移的监测多采用机械式顶板离层仪和矿压观测仪,由技术人员现场观测,手动记录监测数据,这种方式观测不方便,误差比较大,数据实时性差,且设备供电可能出现在瓦斯现场,对监测人员产生安全风险。因此对煤矿巷道围岩存在的问题进行结构分析,并研制针对离层位移、围岩压力的在线监测分析系统,将巷道的运行状况实时传输到地面数据中心,对围岩和离层变化严重的区域及早进行加护,避免严重灾害的发生 FBG传感器为本质安全型传感器,施工现场只有光信号进入,可满足井下工程较高的防爆要求。研制了一种基于FBG传感器网络的在线监测系统,对安徽淮北矿业朱仙庄煤矿南二风井巷道掘进区域的离层位移、围岩压力的变化情况进行远程在线监测,设计一种去噪非线性回归分析模型对巷道稳定性进行分析和预测,并在监测分析系统中实现。本文的主要研究内容如下 1、依照煤矿巷道的概况对巷道围岩进行有限元模型的建立,并对围岩的位移场和应力场进行分析,以此来确定围岩位移和压力的薄弱点。在巷道围岩薄弱点安装FBG传感器,在巷道每个断面拱顶上方正中间位置安装FBG位移传感器,在断面3和断面4中间位置拱顶的左右45°和60°位置安装FBG土压力传感器。 2、将FBG传感器连接组网,对相关设备进行防爆处理,建立起井下监测网和办公环网融合。将井下监测网通过交换机与井下工业以太网相连,工业以太网与井上办公环网连接,达到双网融合的目的。最终实现井下700米数据采集,井上监控中心实时监测分析。 3、开发巷道在线监测分析系统,实时显示井下各监测点的监测信息,实时报警；对各监测点爆破时刻的时序趋势进行分析；提供其他必须功能如报表打印、人员管理、系统各参数管理等。 4、建立去噪和未去噪的非线性回归分析模型对监测数据进行处理分析,对比三种模型(指数函数模型、对数函数模型和双曲函数模型)的模拟曲线与监测时序曲线,将三种模型应用到在线监测分析系统中,应用三种模型预测一段时间内监测点的走势,得出去噪分析模型模拟分析结果更为可信.且巷道的稳定性在未来一段时间内不会发生较大波动的结论。
【关键词】：煤矿巷道 有限元分析 FBG传感网 在线监测分析系统 去噪的非线性回归分析
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TD76
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第一章 绪论12-20
• 1.1 研究目的与研究意义12
• 1.2 煤矿巷道的监测分析对象12-13
• 1.3 煤矿巷道监测分析的研究现状13-16
• 1.3.1 围岩结构分析的研究现状13-14
• 1.3.2 监测系统的研究现状14-16
• 1.3.3 巷道稳定性分析方法16
• 1.4 FBG传感网的应用16-18
• 1.5 小结18-20
• 第二章 朱仙庄煤矿巷道结构分析20-26
• 2.1 引言20
• 2.2 巷道结构现状及其影响因素20-21
• 2.3 有限元分析的基本理论21-22
• 2.4 有限元模型22-25
• 2.4.1 有限元模型的建立22-23
• 2.4.2 围岩位移场分析23-24
• 2.4.3 围岩应力场分析24-25
• 2.5 小结25-26
• 第三章 FBG传感网络与工业环网融合26-36
• 3.1 引言26
• 3.2 监测设备防爆处理26-27
• 3.3 传感器网络的综合布线27-31
• 3.3.1 传感器安装拓扑27-28
• 3.3.2 传感网的线路测试28-31
• 3.4 传输通道设置31-32
• 3.4.1 波分复用分布式FBG传感网原理31
• 3.4.2 FBG传感器的传输通道划分31-32
• 3.5 井下井上双网融合32-33
• 3.6 小结33-36
• 第四章 煤矿巷道在线监测分析系统36-50
• 4.1 引言36
• 4.2 系统用例设计36-38
• 4.3 数据库设计38-43
• 4.3.1 库表结构设计38-41
• 4.3.2 库表之间关系设计41-43
• 4.3.3 触发器和存储过程设计43
• 4.4 实时监测设计与实现43-46
• 4.4.1 实时监测设计43-44
• 4.4.2 实时监测的实现44-46
• 4.5 爆破时序趋势46-49
• 4.6 小结49-50
• 第五章 巷道稳定性分析模型与实现50-66
• 5.1 引言50
• 5.2 去噪的非线性回归分析模型50-54
• 5.2.1 去噪模型51-52
• 5.2.2 指数函数模型52-53
• 5.2.3 对数函数模型53-54
• 5.2.4 双曲函数模型54
• 5.3 评价方法54-55
• 5.4 模型对比分析55-59
• 5.4.1 位移对比分析55-57
• 5.4.2 压力对比分析57-59
• 5.5 模型的实现59-62
• 5.6 模型预测62-64
• 5.7 小结64-66
• 第六章 总结与展望66-68
• 6.1 总结66-67
• 6.2 展望67-68
• 致谢68-70
• 参考文献70-74
• 附录A 攻读硕士学位期间的研究成果74

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：490788