光纤传感神经构造煤矿安全的生命通道

　　光纤监测技术是国际上七十年代后期才迅速发展起来的一种现代化监测技术，在航空、航天领域中已显示了其有效性。在土木、交通、地质工程领域的应用才刚刚开始，并受到了各发达国家研究机构的普遍重视，发展前景十分良好。尤其是近年来开发的分布式光纤传感技术，使光纤传感的应用领域得到进一步拓展。

　　所谓分布式光纤传感技术，即将整个长度范围内的光纤均用作传感器，探测在光纤敷设范围内任意点的特定信息，而不是仅局限于光纤上的某一点或是只是用光纤联结局部测试用传感器。首个分布式光纤传感技术原理是上世纪80年代被提出的。由于它具有可以获得被测量信息在空间和时间上连续分布的特点，非常适合于大型工程结构监测、长距离管线监控、大范围地域安防等领域。90年代以来，国内外许多研究机构和公司都投入了大量人力物力财力进行这方面的研究，分布式光纤传感技术得到快速发展，基于各种原理的分布式光纤传感器被开发出来，并且逐渐从实验研究走向实际应用。目前分布式光纤传感技术已被应用于土木工程、安全防护、化工、军事、交通等许多领域。目前，这项技术已成为光纤传感技术中最具前途的技术之一。

　　近期，由我国自主研制基于弹光效应和白光干涉技术，开发的分布式光纤监测技术，填补了国内隧道、坑道事故救援监测的空白。

　　实现功能包括：

　　1.能够探测极宽频率范围内的各种震动信号，从而及时搜索人员生命迹象;

　　2.能够根据探测到的振动信号，对振动源(即受困人员位置)进行定位;

　　3 。能够实时回放光缆附近人员说话的语音。

　　具体实施方法是，在隧道(坑道)施工中即铺设加强光缆。光缆即作为声音(振动)传感器，同时，也作为通讯传输介质。一旦发生意外，导致人员被困，则光缆可以敏感探测到被困人员的各种振动信号，包括说话的语音到轻微的敲击动作。外部人员可以操作光缆另一端的主机(最远可达80公里外)实时分析振动情况，或者回放人员语音，从而判断受困人员位置和并通过语音得到其他一些基本信息，便于开展下一步救援行动。

　　其突出的优点在于：

　　(1) 光缆完全不受电磁干扰，便于采用各种加强处理，长期敷设耐腐蚀，发生事故时不易损害;

　　(2) 光缆本质是无源、弱电设备，适用于易燃易爆环境，同时，在发生事故状态导致工作区(隧道、坑道、矿井下)能源中断时，可以长期工作(光源等有源器件均可置于远离隧道的控制机房);

　　(3) 能够实现无源(即没有电信号参与)的音频传输，实现了紧急情况下的通讯;

　　(4) 能够在事故救援过程中实现实时监控;

　　(5) 能够对被困人员位置进行定位;

　　(6) 适用于长距离监控，如长距离隧道、坑道和复杂的矿井，最远监控距离可达80公里;

　　(7) 该技术拥有自主知识产权，在形成产品和后续开发上，较之进口设备，具有极高的性价比。

　　并且该技术经过进一步研发，完全可能在该系统上实现对一些威胁隧道安全的典型地质灾害，如塌方的实时监控，即，根据特征振动频率的出现，判断塌方威胁的存在，从而发出预警。

　　目前，该项技术产品已经开始投放市场，各项性能指标与运行状态均得到了用户的肯定，得到了市场的强烈反响。

　　*本文获上海市科委科研计划项目(11DZ2281300)(11142200500)资助

　　【作者单位：缪璇 钱六宝 章骅，上海复旦智能监控成套设备有限公司;唐璜，复旦大学】

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