分布式光纤测温系统在煤矿皮带运输机上的应用分析

张银学，李东

（临沂矿业集团菏泽煤电有限公司，山东 菏泽 274700）

0 引言

现如今我国煤矿行业发展迅速，其最主要运输方式为皮带传输，通常情况下因为工作量较大，导致传输过程中问题滋生，比如说打滑、堆煤、电机故障、超温及过载等，在这些问题的影响下，使滚筒及托辊之间存在打滑摩擦情况，形成一定热量，不但对传输工作的有序进行造成严重阻碍，可能会导致严重安全事故，造成巨大损失。通过对分布式光纤温度检测系统的使用有助于全面监督长距离皮带运输过程，不但有助于提高工作质量，同时能够减少其他因素的影响，确保传输工作的顺利进行。

1 分布式光纤测温系统概述

1.1 结构及功能概述

根据分布式光纤测温系统的设计及使用情况可知，其系统的主要组成部分为光纤通信、光纤传感、报警控制以及信号解调等。同时其各个组成部分在系统中的工作情况及运行情况存在明显差异，基于这一性质，可将其划分为光信号发射、光信号接收、定标控温等多种结构部分。除此之外，对分布式光纤测温系统硬件结构进行划分，可分为测温主机、光纤传感器以及相关监测系统装置、报警装置等[1]。

对分布式光纤测温系统来说，系统中最为关键的部位便是测温主机，在具体工作阶段，不仅可以有效发射光信号以及全面分析背向散射信号光谱情况，同时还具有一定的信号放大及信号处理功能，对于整个分布式光纤测温系统的可靠性具有十分重要的意义。多数情况下，分布式光纤测温系统下测温主机温度的测量区间为0-7km左右，并且可以对分辨率为0.1℃的温度进行测量与分析，在这一前提下结合测温分析结果，提供有效的报警信号，对设备运行情况进行全面检查，帮助工作人员了解光缆线路工作状态，为其进行相关工作提供重要数据参考[2]。其次，工况机也是分布式光纤测温系统的主要硬件组成部分，主要作用为保障本地软件的安装，同时可以在相关信息收集与数据分析的前提下，在系统的帮助下连接测温主机，使工况机与测温主机之间具有良好的沟通机制，为整个系统的安全稳定运行提供保障。光纤温度传感器也是分布式光纤测温系统的主要组成部分，多数情况下该装置设置在煤矿皮带运输机的皮带传输托辊外侧，其主要作用为实时监测运输过程中的温度变化信号，进行收集与分析。在该光之进行温度信号与收集工作阶段，不仅具有较高的工作效率，同时其工作运行对光纤的消耗占用非常小，具有较高的测量精度，通过对该装置的有效利用有助于扩大全部系统的测量范围，具有十分明显的优势。监测软件及相关应用系统对分布式光纤测温系统来说至关重要，在系统实际运行阶段能够提供全过程温度区域分布图，为工作人员了解温度分布情况提供巨大的便利，同时软件系统中的报警类型繁多，基于精准温度监测与数据支持的作用，能够全面分析各温度监测点一场数据及测量结果，对其进行分析和明确，之后结合数据结果进行精准体现，并且具备良好的查询支持功能，为系统的运行及相关控制命令的有效执行提供强有力的保障。最后，报警装置在分布式光纤测温系统中的主要作用为通过声光信号发挥报警作用，该装置需要按照系统运行的相关命令，进行声光信号报警提示，为工作人员及时发现故障问题提供便利，制定有效的处理措施，进而保证系统监测对象的正常运行。

1.2 工作原理

在实际工作阶段，分布式光纤温度检测系统可以同时对单根光缆进行有效应用，提高温度监测及信息传输水平。除此之外，通过对光纤中拉曼散射效应以及光时域反射测量技术的全面使用，能够了解皮带传输工作中空间温度的分布情况，为皮带运输系统的安全性提供保障。在具体工作阶段，拉曼散射效应的主要作用为实时测量情况，光时域反射测量技术的主要作用为定位异常温度具体位置。激光光脉冲进入光纤传输的过程中，因为受到一系列其它因素的影响，如密度、应力、材料构成、温度及形变等，发生散射，同时部分还会反方向传播，也被称作背向光反射，背向光散射的主要内容为Raman 散射、RayLeigh散射等。其中Raman散射信号的强弱同温度之间关系密切，同时对该类信号进行分析相对容易，主要体现在一个波长较长的斯托克斯光与一个波长较短的反斯托克斯光两种情况[3]。除此之外，对温度变化情况来说，反斯托克斯光对其十分敏感，因此在实际工作阶段使用，斯托克斯光通道只是一种参考通道，反斯托克斯光通道则是一种信号通道，二者的联合体现了温度的绝对值，进而有效实现对光纤温度信息的分布式采集[4]。

2 分布式光纤测温系统在煤矿皮带运输机上的应用

本文将某煤矿作为主要案例展开分析，详细分析井下皮带运输工作。该煤矿具有三个采区，其中皮带传输机的数量为13部，包括4部集中胶带运输巷主皮带运输机。结合皮带实际运行阶段时间方面的不同，将光纤温度监测系统应用于GTPD-DI到GTPD-D4的4台集中运输巷皮带机中，与此同时，还需要将传感器安装在皮带机驱动器、电机、减带机等构件上，进而实现对各个位置温度情况的实时、有效监测，之后通过主机对收集的数据信息展开分析。多数情况下，温度测量主机需要安装在井下位置，之后通过光纤终端盒端口接2根感温光缆，顺沿皮带机回程托辊合理设置，之后通过夹子将其固定于各个托辊的外侧，在引出光缆沿皮带机下进行温度监测装置的安装。通过对以太网口的有效利用，监测主体能够进行数据的传输与分析工作。如果监测到温度变化情况，便能够在第一时间传输相应信息[5]。在实际使用过程中，该系统的测量范围为7km，符合多路感温光缆的要求。除此之外，对应的探测光缆需要采取多模光纤，并且需要使用阻燃外护套材料，内部安装加强芯，有效提高抗拉抗压性能，在安装光缆时，因为其具有较强的柔软性，安装较为便利，因此具有良好的传导性能和抗腐蚀性能。

在具体运行的过程中，该系统功能丰富，主要涵盖了显示功能、报警功能、搜索功能、报表功能及分析功能，且全部功能都能够充分发挥自身作用，效果理想。在实际工作阶段，显示功能的主要作用为全面监督整个系统的温度情况，将相应的温度变化曲线有效显示出来。除此之外，还能有效体现煤矿的分布情况，制成温度分布图和温度曲线。报警装置安装于皮带运输测量范围内的各个区域，对一些关键位置进行全面监测，根据煤矿的不同情况设置不同的分区定温及温度临界点预警，了解报警值及对应地理位置，具有光纤断裂报警功能和设备故障报警功能[6]。搜索功能可以实现对相应数据信息的有效搜索查询，同时能够打印需要的表格内容，为工作人员在系统中对设备运行情况及相关信息进行统计提供了巨大的宾利。报表功能需要工作人员充分利用数据技术，结合用户的具体要求打印相关报表。分析功能则是根据系统的历史数据对温度发展趋势进行全面评估，为工作人员提供有效的信息参考。

3 分布式光纤测温系统在煤矿皮带运输机上的应用效益

在皮带运输过程中使用分布式光纤温度监测系统，能够充分利用光纤本身的特点及优势，实现对皮带机升温情况的有效监测，将故障问题控制在源头，从根源处消除故障，避免后续问题的发生。现如今煤矿皮带运输中对分布式光纤测温系统的应用十分广泛，实现了对煤矿皮带机运输系统的全面监控、利用，有效提高了综合管理水平，减少了风险事故发生风险，提高科学判断能力，能够在事前预防故障，消除故障，为矿井的安全运行以及工作人员的安全提供了强有力的保障。基于对分布式光纤测温系统的使用，还可以不断延伸其应用范围，最大程度发挥其作用，不仅能够应用于矿井皮带运输系统中，同时还可以应用于煤矿空区自然发火监测、矿井光纤瓦斯传感监测、矿井矿震光纤传感监测等多个方面[6]，进而有效强化矿山安全技术能力，降低不良安全事故发生风险，对于提高企业经济效益和社会效益，推动社会的平稳和谐发展来说具有重要作用。

4 结语

综上所述，随着我国经济社会的飞速发展，对于煤炭能源的需求量也在不断提升，在这一趋势下，采矿技术的有效应用对于提高煤矿生产效率，保证生产安全性具有重要意义。分布式光纤测温系统在煤矿皮带运输机上的应用广泛，相关工作人员需要加以重视，不断深入研究，优化和改善应用措施，保证其功能作用的最大程度发挥，提高企业的经济效益和社会效益。