吴瑞勇

(太原学院 计算机科学与工程系,太原 030051)

引 言

煤矿灾害主要包括瓦斯爆炸、煤尘浓度、渗水、火灾以及塌方[1-3]。瓦斯与煤尘主要靠气体传感设备监控，水灾主要靠探水设备监控，火灾主要靠温度传感设备监控，塌方主要靠土压计等监控。其中，坍塌和火灾由于其不易准确预警从而成为最常见的灾害[4]，因为若想实现准确预警往往需要大范围动态监测能力。一方面，坍塌主要是拱顶压力持续增加超过支撑阈值导致的，故具有持续、稳定等应力监测能力是预防该类灾害的关键[5]；另一方面，火灾如果能够及时发现就能有效防止扩散及灭火，而实际上往往是因为现有温度传感器无法长时间工作在湿度很高的开采层[6]，同时，考虑用电安全也无法大范围铺设测试节点[7]。

针对塌方灾害而言现有的井下监测设备主要有土压计[8]、应变片探测器[9]等，土压计在井下环境可稳定使用，但监测范围十分有限，无法实现大范围监测，以点概面的测试数据往往存在漏检的风险[10]；应变片探测器价格便宜、可实现多点监测，但其容易受到环境影响，需要经常标定，费时费力[11]。针对火灾而言,主要监测设备有热释电温度传感器[12]，其体积小、成本低，但易受湿度影响，每隔一段时间需进行标定。与此同时，这些电子传感器件最大的安全隐患是有源，有造成火灾爆炸的风险。相比之下，基于光纤布喇格光栅(fiber Bragg grating，FBG)的光纤传感网络具有监测网络无源、不受湿度影响、测试范围广且可多参量检测的特点[13-16]。……