分布式光纤测温系统在塔山煤矿的应用探讨

摘 要：煤矿在开采过程中发生火灾的事故，和井下不同空间的位置温度改变有着直接性的关系。为了更好的预防和及时处理火灾事故，实现在矿井的不同位置对温度实现及时性的监测和控制，采用分布式光纤测温系统有着显著意义。对此，本文详细分析分布式光纤测温系统在塔山煤矿的应用。

关键词：分布式光纤测温系统；塔山煤矿；应用

1.引言

光纤测量技术是光纤领域当中的一种必然发展方向之一，因为光纤具备较高的电绝缘性、耐腐蚀性以及柔性，同时在体积、重量方面以及信号传输速度方面的优势，在温度传感器领域当中的应用空间相当显著，可以实现许多以往温度传感器无法完成的任务。对此，探讨分布式光纤测温系统在塔山煤矿的应用具备显著意义。

2.分布式光纤测温系统的技术特点

分布式光纤测温系统主要是借助光纤实现温度的感应与信号的传输，测温仪可以准确处理数据并上传导计算机当中进行集中监测[1]。感温光纤的测温范围主要为零下20℃到120℃，如果在条件允许的情况下可以采用特制光纤，其测温温度范围为-40～700℃，同时对于污染、湿度、腐蚀、绝缘以及电磁干扰等现象无特殊的处理要求。分布式光纤测温系统能够对IGBT模块、环境温度实现准确、及时性的监测，并按照预先设计的阈值自动的超限报警，并在系统运行过程中对其他设备不会形成任何的通讯干扰和电磁干扰。

分布式光纤测温系统的具体系统参数见表1。

在主井操作室当中安装一整套分布式光纤测温系统，其中主要包含测温主机、工业控制机、机柜、显示器、报警设备等，在矿井地面工业场地电缆沟内设置测温光缆，在井下巷道设置矿用测温光缆。井下矿用感温光缆一般敷设在电缆桥架或吊钩附近内。

系统实时检测监控主机与分散于不同区域数据采集单元的网络连接状态，通过监控配置可调整相关通讯参数。系统展示设备参数和状态，可查看被监测高压电缆整体回路、截面细节、历史曲线。系统支持事件栏和手机短信两种报警方式。事件栏显示报警时间、设备名称、主机类型、报警类型、报警描述；手机报警消息根据用户需要设置各类事件报警级别，按事件重要级别发送给不同人群，包括工作级、管理层。

测温光缆不同的安装方式：

2.分布式光纤测温系统的工作原理以及功能

分布式光纤测温系统报警系统的主要工作原理是借助光纤的后向拉曼散射温度效应以及光时域反射计原理实现温度的及时性控制。分布式光纤测温系统主要是借助拉曼散射效应实现温度的测量，并借助OTDR技术实行温度点的定位和控制。在主处理器当中的激光源向着光纤发射905nm的光脉冲之后，因为光的散射会导致广播的能量损耗，光脉冲的大部分能量会传输到光纤末端并逐渐消失，而小部分携带温度的信息会借助后向散射光沿着光纤反射回来，对于这一后向散射光实现过滤分析，并将拉曼散射光和其他后向散射光实行区分，因为拉曼散射光会携带温度的信息，之后借助上位机对这一部分的拉曼散射光进行分析和处理，并提炼出所需要的环境温度信息状况[2]。

分布式光纤测温系统的主要功能有两个方面，一个方面是在矿井和工作面等场景的温度及时性监控，在矿井当中，设计并安装分布式光纤测温系统，能够实现温度的及时性监控，从而达到早期预警的目的[3]。另一方面是借助光纤的长度，实现温度的分布式测定，在系统当中实行每隔1米的距离测量一次温度的变化，通过这样的方式及时发现矿井当中是否存在某一个位置发生超温现象，从而达到及时发现及时处理的目的。

3.分布式光纤测温系统在煤矿当中的应用

3.1分布式光纤测温系统在煤矿井下的应用假设

分布式光纤测温系统具备测量温度范围较广、测量点分布较广、信息量采集能力较大、传输距离较长、结构简单以及可靠性较高等优势，同时还具备耐高压、康复室、抗电磁干扰以及快速定位等功能。对此，将分布式光纤测温系统合理的应用到塔山煤矿当中的火灾预警系统的昂中，具备一定的应用价值。

煤矿井下的生产环境较为复杂，导致井下电气设备引发火灾、瓦斯爆炸的事故最主要原因便是温度的异常提升。分布式光纤测温系统的应用中，光纤是传感媒体与传输媒体的结合，因为光纤的价值较高涤粘，同时还可以实现长距离的铺设，所以在井下巷道当中应用分布式光纤测温系统，在容易发生火灾的地方安装感应设备，例如配电电缆、输送皮带、配电室等部位，安装光纤，通过实现井下空间的温度改变情况的及时性描述，并对各种机电运输设备、长距离的皮带输送设备、输配电电缆以及重要机电设备的温度参数给予及时性的监测，并准确定位，寻找到已发事故的温度阈值和其他相关因素，并建立事故预警的报警模型，按照空间温度的改变具体情况，明确是否存在火灾的发生因素，并及时进行预判和处理，为煤矿的安全提供基础。

3.2分布式光纖测温系统在塔山煤矿当中的应用及其成果

在塔山煤矿当中，分布式光纤测温系统的分布测试方案设计主要是在传输皮带、集控室方面安装温度传感器。主要是测试运煤皮带在运行过程中的升温变化，对胶带的温度以及胶带的其燃点等温度临界值进行针对性的对比，并给予温度的预警控制，确保皮带本身的安全性和运行性能。监测并涉及到的运输胶带机主要有四个，同时还需要对5个精煤仓的温度改变情况进行及时性的监督与控制，监测散体煤矿的具体升温情况，保障不会发生自燃现象。

分布式光纤测温系统在实际运行和监测之后，分布式光纤测温系统实时在线测试显示皮带运输的温度，并沿着皮带的长度并非是均匀分布的，也存在高低差异，一般温度在25℃至30℃之间，不会超过30℃，但是长皮带在个别位置以及小范围内，也存在温度超过30℃的情况，例如在长度575米的位置上，温度为32℃至33℃，在710米的位置上，温度为32℃，在1000至1100米的位置上，温度在30℃至37℃，长度在1200至1250米的位置时，温度为30℃至32℃。在1350米左右的位置时，温度为30℃至33℃；在1525至1575米的位置上，温度为31℃至35℃，在超过2200米长度的皮带当中，温度最高能够达到38℃。整体而言，胶带运输机在运行过程中，实际的测量温度超过36℃的情况仍然存在，其主要是集中在皮带长度为1000至1100米、1700至1750米以及超过2200米的情况下。对此，应当在此三个胶带运行温度相对较高的位置上查询井下运行情况，并分析升温的主要因素，采取针对性措施，降低温度，从而规避因为温度过高而导致的胶带自燃风险。除此之外，相关调查显示，一般国内生产胶带运输机的钢丝芯皮带的自燃温度为300℃左右，所以运行温度低于临界自燃温度点的情况下，胶带运输机的使用是最为安全的。

4.总结

综上所述，通过在塔山煤矿的实际应用分布式光纤测温系统之后，总结出以下结论：1、分布式光纤测温系统能够集成传感和传输为一体，能够实现远程的测量和监控，并能够使用在机电设备，特别是胶带机、煤层自燃发火的防火预警工程当中；2、分布式光纤测温系统的采集温度的整体成本比较低，测量范围较广，精确程度较高，空间分辨率比较高，抗电磁干扰的性能较为优秀，所以能够使用在易燃易爆等危险的场合当中，满足煤矿领域的特点和需求；3、胶带运转的温度一般为25℃至30℃，如果实际测量时存在温度超过36℃的点，则应当及时下井查询原因，并采取针对性措施，预防胶带自燃而导致的火灾事故；4、我国生产胶带运输机的钢丝心皮带自燃温度在300℃以上，所以运行温度低于临界自燃温度点的情况下，胶带运输机的使用是最为安全的。

参考文献：

[1]赵聪峰，吴月森.分布式光纤测温系统在电解铝行业应用探讨[C]//2014.2014.

[2]李洋.分布式光纤测温系统在煤矿提升设备上的应用研究[J].现代制造，2015（3）：26-27.

[3]张慧.分布式光纤测温系统在塔山矿的应用[J].山西煤炭，2015（1）：73-75.

作者简介：

朱祎（生于1979年5月2日）女、汉族，江苏省苏州市人、2004年毕业于苏州大学 电子信息工程专业，现供职于苏州光格设备有限公司，投标主管，工程师，邮编：215000.