巷道圍巖智能感知理論與實踐

目錄
序
前言
變量注釋表
第1章 緒論 1
1.1巷道圍巖智能感知研究背景 1
1.2巷道圍巖智能感知國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 2
1.2.1光纖光柵傳感技術 2
1.2.2智能格柵技術 4
1.2.3錨固巖體力學行為 5
1.2.4采動應力監(jiān)測方法 9
1.2.5煤礦巷道收斂變形監(jiān)測技術 11
1.2.6頂板離層儀的發(fā)展 12
1.2.7J2EE軟件開發(fā)技術及云平臺技術 12
第2章 光纖光柵感知原理和傳感特性 15
2.1光纖光柵傳感基礎理論 15
2.1.1光纖的基本結構 15
2.1.2光纖光柵耦合模理論 16
2.1.3光纖光柵傳輸矩陣理論 21
2.2光纖光柵感知原理 25
2.2.1FBG的中心波長感知原理 25
2.2.2FBG的3dB帶寬感知原理 26
2.3光纖光柵傳感特性 27
2.3.1光纖光柵溫度傳感特性 27
2.3.2光纖光柵應變傳感特性 30
2.3.3光纖光柵應變-溫度交叉敏感特性 34
第3章 巷道錨固巖體收斂智能感知技術 37
3.1巷道錨固巖體收斂特征感知 37
3.1.1FBG曲率傳感原理 37
3.1.2礦用 FBG智能格柵系統(tǒng)的構建 38
3.1.3基于二維變形重構的 FBG智能格柵感知性能試驗 43
3.1.4基于三維變形重構的 FBG智能格柵感知性能試驗 50
3.2巷道錨固巖體力學狀態(tài)感知 52
3.2.1光纖光柵自感知錨桿的結構設計 52
3.2.2光纖光柵自感知錨桿的感知原理 53
3.2.3光纖光柵自感知錨桿的結構實現(xiàn) 55
3.2.4光纖光柵自感知錨桿的性能測試 57
3.3光纖光柵的金屬化原理及封裝工藝 59
3.3.1光纖光柵金屬化預處理 59
3.3.2光纖光柵金屬化化學鍍銅工藝 68
3.3.3光纖光柵金屬化電鍍鋅工藝 70
3.4現(xiàn)場工程應用 74
3.4.1工程概況 75
3.4.2感知系統(tǒng)組成及傳感器布置 76
3.4.3現(xiàn)場應用結果及分析 78
第4章 巷道圍巖應力智能感知技術 81
4.1光纖光柵鉆孔應力計設計理論 81
4.1.1建立力學模型 81
4.1.2相互作用分析 82
4.2光纖光柵鉆孔應力計結構設計 85
4.2.1設計原理 85
4.2.2設計方案與分析 86
4.3光纖光柵壓力計設計 94
4.3.1設計原理 94
4.3.2結構組成與設計 94
4.3.3理論分析 95
4.3.4仿真分析 96
4.3.5性能測試與結果分析 101
4.4現(xiàn)場工程應用 104
4.4.1工程概況 104
4.4.2感知系統(tǒng)組成及傳感器布置 105
4.4.3現(xiàn)場應用結果及分析 109
第5章 巷道錨桿(索)受力載荷智能感知技術 113
5.1光纖光柵測力錨桿設計 113
5.1.1現(xiàn)有光纖光柵測力錨桿存在問題 113
5.1.2改進型光纖光柵測力錨桿設計原理 114
5.1.3增敏、減敏 FBG應變傳感器原理 115
5.1.4改進型光纖光柵測力錨桿結構 118
5.1.5改進型光纖光柵測力錨桿封裝與處理 120
5.1.6礦用光纖光柵測力錨桿調(diào)試安裝方法 120
5.2光纖光柵測力錨桿試驗測試 121
5.3光纖光柵錨桿(索)測力計設計 122
5.3.1傳感器結構設計理論 122
5.3.2傳感器結構有限元仿真 126
5.3.3傳感器性能測試 129
5.4現(xiàn)場工程應用 134
5.4.1工程概況 134
5.4.2感知系統(tǒng)組成及傳感器布置 136
5.4.3傳感器現(xiàn)場安裝 139
5.4.4現(xiàn)場應用結果及分析 141
第6章 巷道頂板離層智能感知技術 146
6.1光纖光柵頂板離層儀設計理論 146
6.1.1常見光柵位移傳感器理論特性分析 146
6.1.2三種懸臂梁上光柵波長與應變的關系 151
6.2光纖光柵頂板離層儀設計及性能測試 153
6.2.1光纖光柵頂板離層儀結構設計 153
6.2.2光纖光柵頂板離層儀精度分析 155
6.2.3光纖光柵頂板離層儀性能測試 158
6.2.4實驗數(shù)據(jù)分析 161
6.3現(xiàn)場工程應用 163
6.3.1工程概況 163
6.3.2感知系統(tǒng)組成及傳感器布置 167
6.3.3現(xiàn)場應用結果及分析 169
第7章 巷道圍巖智能感知云平臺設計與實現(xiàn) 173
7.1巷道圍巖智能感知云平臺需求分析 173
7.1.1巷道圍巖監(jiān)測云平臺的應用分析 173
7.1.2巷道圍巖監(jiān)測云平臺的功能及要求 174
7.1.3回采巷道支護監(jiān)測需求分析 175
7.2巷道圍巖光纖感知云平臺數(shù)據(jù)采集 175
7.2.1巷道圍巖監(jiān)測的數(shù)據(jù)采集 176
7.2.2巷道圍巖監(jiān)測的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換 176
7.2.3巷道圍巖監(jiān)測的數(shù)據(jù)結構 179
7.3巷道圍巖光纖感知云平臺總體架構設計 180
7.3.1巷道圍巖監(jiān)測系統(tǒng)總體架構 181
7.3.2巷道圍巖監(jiān)測云平臺網(wǎng)絡設計 190
7.3.3巷道圍巖監(jiān)測數(shù)據(jù)的存儲設計 194
7.4巷道圍巖光纖感知云平臺實現(xiàn)及工業(yè)試驗 198
7.4.1巷道圍巖監(jiān)測云平臺的實現(xiàn) 198
7.4.2巷道圍巖監(jiān)測系統(tǒng)的云端實現(xiàn) 202
7.4.3現(xiàn)場工程應用 205
參考文獻 219