巷道圍巖智能感知理論與實(shí)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(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 2
1.2.1光纖光柵傳感技術(shù) 2
1.2.2智能格柵技術(shù) 4
1.2.3錨固巖體力學(xué)行為 5
1.2.4采動(dòng)應(yīng)力監(jiān)測(cè)方法 9
1.2.5煤礦巷道收斂變形監(jiān)測(cè)技術(shù) 11
1.2.6頂板離層儀的發(fā)展 12
1.2.7J2EE軟件開(kāi)發(fā)技術(shù)及云平臺(tái)技術(shù) 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(chǔ)理論 15
2.1.1光纖的基本結(jié)構(gòu) 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?yán)碚?21
2.2光纖光柵感知原理 25
2.2.1FBG的中心波長(zhǎng)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(yīng)變傳感特性 30
2.3.3光纖光柵應(yīng)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(shù) 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(gòu)建 38
3.1.3基于二維變形重構(gòu)的 FBG智能格柵感知性能試驗(yàn) 43
3.1.4基于三維變形重構(gòu)的 FBG智能格柵感知性能試驗(yàn) 50
3.2巷道錨固巖體力學(xué)狀態(tài)感知 52
3.2.1光纖光柵自感知錨桿的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 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(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn) 55
3.2.4光纖光柵自感知錨桿的性能測(cè)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(yù)處理 59
3.3.2光纖光柵金屬化化學(xué)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(chǎng)工程應(yīng)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(chǎng)應(yīng)用結(jié)果及分析 78
第4章 巷道圍巖應(yīng)力智能感知技術(shù) 81
4.1光纖光柵鉆孔應(yīng)力計(jì)設(shè)計(jì)理論 81
4.1.1建立力學(xué)模型 81
4.1.2相互作用分析 82
4.2光纖光柵鉆孔應(yīng)力計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 85
4.2.1設(shè)計(jì)原理 85
4.2.2設(shè)計(jì)方案與分析 86
4.3光纖光柵壓力計(jì)設(shè)計(jì) 94
4.3.1設(shè)計(jì)原理 94
4.3.2結(jié)構(gòu)組成與設(shè)計(jì) 94
4.3.3理論分析 95
4.3.4仿真分析 96
4.3.5性能測(cè)試與結(jié)果分析 101
4.4現(xiàn)場(chǎng)工程應(yīng)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(chǎng)應(yīng)用結(jié)果及分析 109
第5章 巷道錨桿(索)受力載荷智能感知技術(shù) 113
5.1光纖光柵測(cè)力錨桿設(shè)計(jì) 113
5.1.1現(xiàn)有光纖光柵測(cè)力錨桿存在問(wèn)題 113
5.1.2改進(jìn)型光纖光柵測(cè)力錨桿設(shè)計(jì)原理 114
5.1.3增敏、減敏 FBG應(yīng)變傳感器原理 115
5.1.4改進(jìn)型光纖光柵測(cè)力錨桿結(jié)構(gòu) 118
5.1.5改進(jìn)型光纖光柵測(cè)力錨桿封裝與處理 120
5.1.6礦用光纖光柵測(cè)力錨桿調(diào)試安裝方法 120
5.2光纖光柵測(cè)力錨桿試驗(yàn)測(cè)試 121
5.3光纖光柵錨桿(索)測(cè)力計(jì)設(shè)計(jì) 122
5.3.1傳感器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論 122
5.3.2傳感器結(jié)構(gòu)有限元仿真 126
5.3.3傳感器性能測(cè)試 129
5.4現(xiàn)場(chǎng)工程應(yīng)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(chǎng)安裝 139
5.4.4現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用結(jié)果及分析 141
第6章 巷道頂板離層智能感知技術(shù) 146
6.1光纖光柵頂板離層儀設(shè)計(jì)理論 146
6.1.1常見(jiàn)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(zhǎng)與應(yīng)變的關(guān)系 151
6.2光纖光柵頂板離層儀設(shè)計(jì)及性能測(cè)試 153
6.2.1光纖光柵頂板離層儀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 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(cè)試 158
6.2.4實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析 161
6.3現(xiàn)場(chǎng)工程應(yīng)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(chǎng)應(yīng)用結(jié)果及分析 169
第7章 巷道圍巖智能感知云平臺(tái)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 173
7.1巷道圍巖智能感知云平臺(tái)需求分析 173
7.1.1巷道圍巖監(jiān)測(cè)云平臺(tái)的應(yīng)用分析 173
7.1.2巷道圍巖監(jiān)測(cè)云平臺(tái)的功能及要求 174
7.1.3回采巷道支護(hù)監(jiān)測(cè)需求分析 175
7.2巷道圍巖光纖感知云平臺(tái)數(shù)據(jù)采集 175
7.2.1巷道圍巖監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)采集 176
7.2.2巷道圍巖監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換 176
7.2.3巷道圍巖監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 179
7.3巷道圍巖光纖感知云平臺(tái)總體架構(gòu)設(shè)計(jì) 180
7.3.1巷道圍巖監(jiān)測(cè)系統(tǒng)總體架構(gòu) 181
7.3.2巷道圍巖監(jiān)測(cè)云平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì) 190
7.3.3巷道圍巖監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)設(shè)計(jì) 194
7.4巷道圍巖光纖感知云平臺(tái)實(shí)現(xiàn)及工業(yè)試驗(yàn) 198
7.4.1巷道圍巖監(jiān)測(cè)云平臺(tái)的實(shí)現(xiàn) 198
7.4.2巷道圍巖監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的云端實(shí)現(xiàn) 202
7.4.3現(xiàn)場(chǎng)工程應(yīng)用 205
參考文獻(xiàn) 219