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jp_wang@139.com大海则副立井井壁监测中多熔点光路的选取方法

时间:2016-07-28来源: 作者: 点击: 98次


摘要:针对光路连接及转接点较多、光源损耗较大等问题,提出了多熔点光路检测、调试的方法,在大海则煤矿副井现场铺设完成监测光路,选取了损耗最小光路,确保了监测系统可靠与监测数据的精度。

关键词: 多熔点;光路;检测;调试

光纤光栅监测技术可实现对监测对象的实时、精确、稳定、长期的动态监测[1-3]。但其在井壁监测现场应用中光路的连接及转接点较多,且实际光路连接中光纤跳线的使用进一步增加了光源的损耗,加上施工条件环境比较恶劣复杂,现场实施监测系统光路初步铺设完成后,需要选用合理的方法对全部光路逐个进行检测和调试,以选取最为理想损耗最小光路来使用。

1 大海则副立井井壁安全监测光路结构

大海则副立井井壁安全监测光路结构示意图如1 所示。


1 现场实施监测系统线路结构示意图

2传感器中光纤光栅成活率及光路通道匹配检测

2.1传感器中光纤光栅成活率检测

大海则煤矿立井井壁结构光纤光栅安全监测系统的光路铺设好后,首先进行传感器光纤光栅成活率检测,此项检测主要是为了查看预置于传感器中光纤光栅的成活情况。采用的方法为从初步铺设完成的现场光路中选择光信号最好的光路作为检测光路,然后逐个把已使用FC/APC-FC/APC光纤跳线接入安装好的光纤光栅传感器插入到检测光路中,随后在地面工控机中使用KNPFBG-S光纤光栅处理器调试软件逐根检测光纤光栅传感器的成活情况及工作状态。

2.2光路通道匹配检测

光路通道匹配检测的主要目的是检测光路是否连通,同时完成井下和地面光通道的对应,即完成井下安装的光纤光栅传感器编号与地面光纤光栅解调仪通道的对应,以便后期准确的在对应通道中输入光纤光栅传感器的参数。检测方式采用分段排查法进行线路的检验。使用的检测主要仪器为:光纤故障检测器(VISIBLE LASER RADI ATION),又称红光源,如图2所示。

2光纤故障检测器

首先在立井连接点用光纤故障检测器分别输入32路传上地面的光路,在地面32芯光纤配线架输出端查看是否出现红光并查看其强度,以确定此段光路的畅通情况和初步的损耗情况,并记录下对应的编号和位置。其次在监测连接点用光纤故障检测器分别输入32路传向井壁传感器的光路,在安装井壁密封防尘盒中32芯光纤配线架输入端查看是否出现红光并查看其强度,以确定此段光路的畅通情况和初步的损耗情况,并记录下对应的编号和位置。

3光路衰减检测与调试

大海则副立井监测系统整条光路通过了6个法兰、6个熔接点及多种光纤跳线对接(如图3),整个光路损耗将会很大,因此必须进行光路衰减检测和调试以获得较好的监测信号。使用的主要仪器:光纤光栅温度传感器KNPGT-1如图4所示,10/100M单模光纤收发器及光源发射装置如图5所示。

3 FC(黑)FC/APC(绿)

4光纤光栅温度传感器KNPGT-1        

3.1光路初步损耗检测

光源发射装置在地面对32芯光纤配线架中对32路光路输出端输入光源,在安装迎头分别32芯光配盒输入端使用光功率计进行接送检测每条光路的光损耗。检测出有部分光路衰减严重导致系统无法显示信号。经过分析和分段的检测发现线路中存在的法兰和跳线连接不牢、法兰跳线质量较差、跳线产生弯折和不同光纤跳线连接不同轴等问题,如:通过一个法兰理论损耗0.5dB,实际使用法兰损耗达1.4dB。初步采用的调试方法为通过更换跳线、法兰和通道不断进行调试连接,直到出现最好信号。

5 10/100M单模光纤收发器

3.2光路信号噪声检验

在安装位置32芯光配盒输入端接入光纤光栅温度传感器KNPGT-1,然后通过地面监测系统分别检测32条光路信号噪声情况。检测结果表明22条光路本底均偏高甚至淹没峰值。经过讨论核对并对关键部位的调试发现主要是因为FC/UPC-FC/APC光纤跳线连接损耗较大、FC-FC光纤连接跳线易出现端面反射。最理想的解决办法是将FC/UPC-FC/APC光纤跳线连接处从新进行熔接,但由于现场落实存在困难较大,无法实现。最后在FC/UPC-FC/APC光纤跳线连接处涂抹适配液减少端面反射,效果显著;同时在解调仪端上调试采用“增益”和“去噪”以获得较强的信号,信号强度调试过程如下。

(1)传感器传上来的模拟光信号在多次转接及长距离传送后有些有些会变得微弱,需要调整阈值加以识别,如图6。通过阈值调整,可以实现正确识别弱信号7和8两个峰。

6通过调整阈值来识别弱信号

(2)由于环境的影响,传感器信号可能与噪声混杂。通过落差值可以提取真实信号取得,去除伪信号,如图7所示。

7通过调节落差值来去除伪信号

4结论

挑选信号强损耗小的光路是大海则煤矿立井井壁结构光纤光栅安全监测系统精确高效运行的保证,本文基于大海则副井井壁结构安全监测的具体工程条件,针对光路的连接及转接点较多、施工条件环境恶劣和光源损耗较大的问题,提出传感器中光栅成活率、光路通道匹配及光路损耗监测调试的具体步骤,形成了多熔点光路检测、调试和选取方法,对大海则副井井壁现场铺设完成监测光路逐个进行检测和调试,选取了最为理想损耗最小光路,确保了监测系统的可靠和监测数据的精度,可为类似工程提供借鉴和参考。

参考文献

[1]            廖连山,赵杨.人防工程环境温度光纤光栅监测系统设计 [J]. 山西建筑2014,40(20):70-71.

[2]            汤树成,张杰,张恒等,煤矿错杆支护光纤光栅实时、动态监测系统的研究[J] 煤矿支护.2012,(1):1-5.

[3]            郁沿奇,唐艳,汤树成等,光纤光栅监测传感技术在煤矿井筒安全智能监测中的应用,[J],煤矿支护.2013,(4):28-32.

 

高虎林:男,1981.6,工程师,中煤陕西榆林能源化工有限公司大海则煤矿,陕西榆林,邮编:719000.

 

联系人:王建平,煤炭科学研究总院北京建井研究院,电话:13801011062,

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