張銀學(xué)，李東

（臨沂礦業(yè)集團(tuán)菏澤煤電有限公司，山東 菏澤 274700）

0 引言

現(xiàn)如今我國(guó)煤礦行業(yè)發(fā)展迅速，其最主要運(yùn)輸方式為皮帶傳輸，通常情況下因?yàn)楣ぷ髁枯^大，導(dǎo)致傳輸過程中問題滋生，比如說打滑、堆煤、電機(jī)故障、超溫及過載等，在這些問題的影響下，使?jié)L筒及托輥之間存在打滑摩擦情況，形成一定熱量，不但對(duì)傳輸工作的有序進(jìn)行造成嚴(yán)重阻礙，可能會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重安全事故，造成巨大損失。通過對(duì)分布式光纖溫度檢測(cè)系統(tǒng)的使用有助于全面監(jiān)督長(zhǎng)距離皮帶運(yùn)輸過程，不但有助于提高工作質(zhì)量，同時(shí)能夠減少其他因素的影響，確保傳輸工作的順利進(jìn)行。

1 分布式光纖測(cè)溫系統(tǒng)概述

1.1 結(jié)構(gòu)及功能概述

根據(jù)分布式光纖測(cè)溫系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及使用情況可知，其系統(tǒng)的主要組成部分為光纖通信、光纖傳感、報(bào)警控制以及信號(hào)解調(diào)等。同時(shí)其各個(gè)組成部分在系統(tǒng)中的工作情況及運(yùn)行情況存在明顯差異，基于這一性質(zhì)，可將其劃分為光信號(hào)發(fā)射、光信號(hào)接收、定標(biāo)控溫等多種結(jié)構(gòu)部分。除此之外，對(duì)分布式光纖測(cè)溫系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)進(jìn)行劃分，可分為測(cè)溫主機(jī)、光纖傳感器以及相關(guān)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)裝置、報(bào)警裝置等[1]。

對(duì)分布式光纖測(cè)溫系統(tǒng)來(lái)說，系統(tǒng)中最為關(guān)鍵的部位便是測(cè)溫主機(jī)，在具體工作階段，不僅可以有效發(fā)射光信號(hào)以及全面分析背向散射信號(hào)光譜情況，同時(shí)還具有一定的信號(hào)放大及信號(hào)處理功能，對(duì)于整個(gè)分布式光纖測(cè)溫系統(tǒng)的可靠性具有十分重要的意義。多數(shù)情況下，分布式光纖測(cè)溫系統(tǒng)下測(cè)溫主機(jī)溫度的測(cè)量區(qū)間為0-7km左右，并且可以對(duì)分辨率為0.1℃的溫度進(jìn)行測(cè)量與分析，在這一前提下結(jié)合測(cè)溫分析結(jié)果，提供有效的報(bào)警信號(hào)，對(duì)設(shè)備運(yùn)行情況進(jìn)行全面檢查，幫助工作人員了解光纜線路工作狀態(tài)，為其進(jìn)行相關(guān)工作提供重要數(shù)據(jù)參考[2]。其次，工況機(jī)也是分布式光纖測(cè)溫系統(tǒng)的主要硬件組成部分，主要作用為保障本地軟件的安裝，同時(shí)可以在相關(guān)信息收集與數(shù)據(jù)分析的前提下，在系統(tǒng)的幫助下連接測(cè)溫主機(jī)，使工況機(jī)與測(cè)溫主機(jī)之間具有良好的溝通機(jī)制，為整個(gè)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行提供保障。光纖溫度傳感器也是分布式光纖測(cè)溫系統(tǒng)的主要組成部分，多數(shù)情況下該裝置設(shè)置在煤礦皮帶運(yùn)輸機(jī)的皮帶傳輸托輥外側(cè)，其主要作用為實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)運(yùn)輸過程中的溫度變化信號(hào)，進(jìn)行收集與分析。在該光之進(jìn)行溫度信號(hào)與收集工作階段，不僅具有較高的工作效率，同時(shí)其工作運(yùn)行對(duì)光纖的消耗占用非常小，具有較高的測(cè)量精度，通過對(duì)該裝置的有效利用有助于擴(kuò)大全部系統(tǒng)的測(cè)量范圍，具有十分明顯的優(yōu)勢(shì)。監(jiān)測(cè)軟件及相關(guān)應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)分布式光纖測(cè)溫系統(tǒng)來(lái)說至關(guān)重要，在系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行階段能夠提供全過程溫度區(qū)域分布圖，為工作人員了解溫度分布情況提供巨大的便利，同時(shí)軟件系統(tǒng)中的報(bào)警類型繁多，基于精準(zhǔn)溫度監(jiān)測(cè)與數(shù)據(jù)支持的作用，能夠全面分析各溫度監(jiān)測(cè)點(diǎn)一場(chǎng)數(shù)據(jù)及測(cè)量結(jié)果，對(duì)其進(jìn)行分析和明確，之后結(jié)合數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行精準(zhǔn)體現(xiàn)，并且具備良好的查詢支持功能，為系統(tǒng)的運(yùn)行及相關(guān)控制命令的有效執(zhí)行提供強(qiáng)有力的保障。最后，報(bào)警裝置在分布式光纖測(cè)溫系統(tǒng)中的主要作用為通過聲光信號(hào)發(fā)揮報(bào)警作用，該裝置需要按照系統(tǒng)運(yùn)行的相關(guān)命令，進(jìn)行聲光信號(hào)報(bào)警提示，為工作人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障問題提供便利，制定有效的處理措施，進(jìn)而保證系統(tǒng)監(jiān)測(cè)對(duì)象的正常運(yùn)行。

1.2 工作原理

在實(shí)際工作階段，分布式光纖溫度檢測(cè)系統(tǒng)可以同時(shí)對(duì)單根光纜進(jìn)行有效應(yīng)用，提高溫度監(jiān)測(cè)及信息傳輸水平。除此之外，通過對(duì)光纖中拉曼散射效應(yīng)以及光時(shí)域反射測(cè)量技術(shù)的全面使用，能夠了解皮帶傳輸工作中空間溫度的分布情況，為皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)的安全性提供保障。在具體工作階段，拉曼散射效應(yīng)的主要作用為實(shí)時(shí)測(cè)量情況，光時(shí)域反射測(cè)量技術(shù)的主要作用為定位異常溫度具體位置。激光光脈沖進(jìn)入光纖傳輸?shù)倪^程中，因?yàn)槭艿揭幌盗衅渌蛩氐挠绊?，如密度、?yīng)力、材料構(gòu)成、溫度及形變等，發(fā)生散射，同時(shí)部分還會(huì)反方向傳播，也被稱作背向光反射，背向光散射的主要內(nèi)容為Raman 散射、RayLeigh散射等。其中Raman散射信號(hào)的強(qiáng)弱同溫度之間關(guān)系密切，同時(shí)對(duì)該類信號(hào)進(jìn)行分析相對(duì)容易，主要體現(xiàn)在一個(gè)波長(zhǎng)較長(zhǎng)的斯托克斯光與一個(gè)波長(zhǎng)較短的反斯托克斯光兩種情況[3]。除此之外，對(duì)溫度變化情況來(lái)說，反斯托克斯光對(duì)其十分敏感，因此在實(shí)際工作階段使用，斯托克斯光通道只是一種參考通道，反斯托克斯光通道則是一種信號(hào)通道，二者的聯(lián)合體現(xiàn)了溫度的絕對(duì)值，進(jìn)而有效實(shí)現(xiàn)對(duì)光纖溫度信息的分布式采集[4]。

2 分布式光纖測(cè)溫系統(tǒng)在煤礦皮帶運(yùn)輸機(jī)上的應(yīng)用

本文將某煤礦作為主要案例展開分析，詳細(xì)分析井下皮帶運(yùn)輸工作。該煤礦具有三個(gè)采區(qū)，其中皮帶傳輸機(jī)的數(shù)量為13部，包括4部集中膠帶運(yùn)輸巷主皮帶運(yùn)輸機(jī)。結(jié)合皮帶實(shí)際運(yùn)行階段時(shí)間方面的不同，將光纖溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用于GTPD-DI到GTPD-D4的4臺(tái)集中運(yùn)輸巷皮帶機(jī)中，與此同時(shí)，還需要將傳感器安裝在皮帶機(jī)驅(qū)動(dòng)器、電機(jī)、減帶機(jī)等構(gòu)件上，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)位置溫度情況的實(shí)時(shí)、有效監(jiān)測(cè)，之后通過主機(jī)對(duì)收集的數(shù)據(jù)信息展開分析。多數(shù)情況下，溫度測(cè)量主機(jī)需要安裝在井下位置，之后通過光纖終端盒端口接2根感溫光纜，順沿皮帶機(jī)回程托輥合理設(shè)置，之后通過夾子將其固定于各個(gè)托輥的外側(cè)，在引出光纜沿皮帶機(jī)下進(jìn)行溫度監(jiān)測(cè)裝置的安裝。通過對(duì)以太網(wǎng)口的有效利用，監(jiān)測(cè)主體能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸與分析工作。如果監(jiān)測(cè)到溫度變化情況，便能夠在第一時(shí)間傳輸相應(yīng)信息[5]。在實(shí)際使用過程中，該系統(tǒng)的測(cè)量范圍為7km，符合多路感溫光纜的要求。除此之外，對(duì)應(yīng)的探測(cè)光纜需要采取多模光纖，并且需要使用阻燃外護(hù)套材料，內(nèi)部安裝加強(qiáng)芯，有效提高抗拉抗壓性能，在安裝光纜時(shí)，因?yàn)槠渚哂休^強(qiáng)的柔軟性，安裝較為便利，因此具有良好的傳導(dǎo)性能和抗腐蝕性能。

在具體運(yùn)行的過程中，該系統(tǒng)功能豐富，主要涵蓋了顯示功能、報(bào)警功能、搜索功能、報(bào)表功能及分析功能，且全部功能都能夠充分發(fā)揮自身作用，效果理想。在實(shí)際工作階段，顯示功能的主要作用為全面監(jiān)督整個(gè)系統(tǒng)的溫度情況，將相應(yīng)的溫度變化曲線有效顯示出來(lái)。除此之外，還能有效體現(xiàn)煤礦的分布情況，制成溫度分布圖和溫度曲線。報(bào)警裝置安裝于皮帶運(yùn)輸測(cè)量范圍內(nèi)的各個(gè)區(qū)域，對(duì)一些關(guān)鍵位置進(jìn)行全面監(jiān)測(cè)，根據(jù)煤礦的不同情況設(shè)置不同的分區(qū)定溫及溫度臨界點(diǎn)預(yù)警，了解報(bào)警值及對(duì)應(yīng)地理位置，具有光纖斷裂報(bào)警功能和設(shè)備故障報(bào)警功能[6]。搜索功能可以實(shí)現(xiàn)對(duì)相應(yīng)數(shù)據(jù)信息的有效搜索查詢，同時(shí)能夠打印需要的表格內(nèi)容，為工作人員在系統(tǒng)中對(duì)設(shè)備運(yùn)行情況及相關(guān)信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)提供了巨大的賓利。報(bào)表功能需要工作人員充分利用數(shù)據(jù)技術(shù)，結(jié)合用戶的具體要求打印相關(guān)報(bào)表。分析功能則是根據(jù)系統(tǒng)的歷史數(shù)據(jù)對(duì)溫度發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行全面評(píng)估，為工作人員提供有效的信息參考。

3 分布式光纖測(cè)溫系統(tǒng)在煤礦皮帶運(yùn)輸機(jī)上的應(yīng)用效益

在皮帶運(yùn)輸過程中使用分布式光纖溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，能夠充分利用光纖本身的特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)皮帶機(jī)升溫情況的有效監(jiān)測(cè)，將故障問題控制在源頭，從根源處消除故障，避免后續(xù)問題的發(fā)生?，F(xiàn)如今煤礦皮帶運(yùn)輸中對(duì)分布式光纖測(cè)溫系統(tǒng)的應(yīng)用十分廣泛，實(shí)現(xiàn)了對(duì)煤礦皮帶機(jī)運(yùn)輸系統(tǒng)的全面監(jiān)控、利用，有效提高了綜合管理水平，減少了風(fēng)險(xiǎn)事故發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)，提高科學(xué)判斷能力，能夠在事前預(yù)防故障，消除故障，為礦井的安全運(yùn)行以及工作人員的安全提供了強(qiáng)有力的保障?；趯?duì)分布式光纖測(cè)溫系統(tǒng)的使用，還可以不斷延伸其應(yīng)用范圍，最大程度發(fā)揮其作用，不僅能夠應(yīng)用于礦井皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)中，同時(shí)還可以應(yīng)用于煤礦空區(qū)自然發(fā)火監(jiān)測(cè)、礦井光纖瓦斯傳感監(jiān)測(cè)、礦井礦震光纖傳感監(jiān)測(cè)等多個(gè)方面[6]，進(jìn)而有效強(qiáng)化礦山安全技術(shù)能力，降低不良安全事故發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)于提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，推動(dòng)社會(huì)的平穩(wěn)和諧發(fā)展來(lái)說具有重要作用。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的飛速發(fā)展，對(duì)于煤炭能源的需求量也在不斷提升，在這一趨勢(shì)下，采礦技術(shù)的有效應(yīng)用對(duì)于提高煤礦生產(chǎn)效率，保證生產(chǎn)安全性具有重要意義。分布式光纖測(cè)溫系統(tǒng)在煤礦皮帶運(yùn)輸機(jī)上的應(yīng)用廣泛，相關(guān)工作人員需要加以重視，不斷深入研究，優(yōu)化和改善應(yīng)用措施，保證其功能作用的最大程度發(fā)揮，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。