本技术属于皮带机，具体为一种矿用皮带机托辊安全监测预警的光纤传感装置。
背景技术：
1、传统的皮带机托辊安全监测方法主要采用接触式测量，如电涡流、电感式、电容式等，但这些方法易受环境因素影响，且无法实现远程实时在线分布式监测。且皮带机的托辊作为易损件，生产过程中需频繁更换，皮带也需经常进行调整和维修，传统监测方式无法同时满足生产实际需要和精准稳定监测的需求。
2、近年来，虽然有一些非接触式的监测方法，如超声波、激光雷达、视觉成像、红外等，但这些方法的稳定性和精度仍需进一步提高，且无法充分满足皮带机超长距离监测需求，不能充分适应矿井高湿、嘈杂、粉尘、通风等复杂工况。因此，需要提出一种新型的、高稳定性、高精度、高工程适用性的皮带机托辊安全监测装置。
3、光纤传感具有测量灵敏度高、防水性能强、抗电磁干扰、信号传输距离远、实时连续监测、耐腐蚀等优点，可远程对结构变形、温度等参数进行长期的健康监测。dts(distributed temperature sensing)，分布式光纤测温系统(dts)也称为光纤测温，依据光时域反射(otdr)原理和喇曼(raman)散射效应对温度的敏感从而实现温度监测。dts测温光纤还具有高测量精度、高分辨率、可定制分布式布设、监测距离远等特点，被广泛应用于电力、能源、化工等领域的安全监测和预警系统。
4、光纤光栅传感是一种波长调制型光纤传感。基本工作原理是光经过光纤进入光栅区域，通过外界量的变化，引发光在光栅区域的多个参量发生改变，如波长、强度、振幅、频率等以此对外界量进行测量并实现数据传输。光纤光栅传感器除具有光纤传感固有优点外，还具备测量精度高、易分布式组网、环境适应性好等特点。光纤光栅传感器属“本安型”产品，广泛用于建构筑等结构变形的远程、在线、实时、智能监测。
5、目前传统光纤光栅传感技术普遍采用环氧树脂+光纤光栅+传感基体的方式封装，结合方式并不牢固而且环氧树脂胶水在高温、高湿、腐蚀性在矿井等恶劣环境下工作时，传感器的传感元件容易发生氧化或非弹性变形，从而导致测量精度低等情况发生。
6、根据中国专利cn112230327a公开了“一种光纤光栅的全玻璃封装装置及封装方法”以此为基础创新研发的新型光纤光栅传感器基片，解决了当前光纤传感器耐久性、稳定性差等问题，以此基片为基础研发中国专利cn219284229u公开了一种直接触预埋式光纤光栅应变传感器、以此基片为基础研发中国专利cn219624696u公开了一种导柱式光纤光栅位移传感器，两种传感器具备稳定性、耐久性好的优点，能够满足矿山复杂环境中的应用。
7、结合光纤测温、新型光纤光栅传感技术开发一种矿用皮带机托辊安全监测预警的光纤传感装置，能够适应矿井生产环境的同时为皮带机托辊提供实时连续、超远距离、高稳定性、高工程适用性的分布式安全预警监测，为矿井安全生产避免皮带着火事故的发生提供解决方案。
技术实现思路
1、本实用新型实施例提供了一种矿用皮带机托辊安全监测预警的光纤传感装置，光纤传感是一种本质安全、测量灵敏度高、信号传输距离远、超长寿命、实时连续分布式监测优点的监测技术，该光纤传感装置不受高湿、嘈杂、粉尘、通风等复杂工作环境影响，不影响皮带机托辊的维修保养；能够对预防皮带着火事故有显著作用，可有效解决现有技术方案无法实现对托辊异常状况进行监测的问题。
2、为解决上述问题，本实用新型提供的技术方案如下：
3、本实用新型实施例提供一种矿用皮带机托辊安全监测预警的光纤传感装置，其包括多个测温光纤(1)、多个测温光纤固定装置(2)、多个光纤光栅应变传感器(3)、多个应变传感器固定装置(4)、多个光纤光栅位移传感器(5)、多个位移传感器固定装置(6)、多个采集处理预警系统(7)；
4、多个所述测温光纤(1)电性连接至多个所述采集处理预警系统(7)，用于接受多个所述测温光纤(1)传递的光纤信号；其中，多个所述测温光纤(1)为高空间分辨率分布式测温光纤，多个所述测温光纤(1)沿皮带机方向同向布置，多个所述测温光纤(1)中的托辊测温光纤(101)通过多个所述测温光纤固定装置(2)固定在靠近皮带机托辊位置上；多个所述测温光纤(1)中基准光纤(102)布置于皮带机中间架槽钢内或其他不受皮带及托辊影响位置，作为温度补偿基准使用，同时测量环境温度变化；
5、多个所述光纤光栅应变传感器(3)通过螺纹连接固定在多个所述应变传感器固定装置(4)上，多个所述应变传感器固定装置(4)固定于皮带机上托辊架支座侧面和皮带机中间架槽钢上平面；多个所述光纤光栅应变传感器(3)通过测量支座的应变，以反映托辊受不同工作情况下所受的应力和振动情况变化；多个所述光纤光栅应变传感器(3)串接后，连接至多个所述采集处理预警系统(7)，用于接受多个所述光纤光栅应变传感器(3)传递进来的光纤信号；
6、多个所述光纤光栅位移传感器(5)在托辊架支座之间间隔布置；多个所述光纤光栅位移传感器(5)通过测量托辊架支座的位移变化及振动情况，以反映托辊所处不同工作状态和托辊架支座的结构变形情况，多个所述光纤光栅位移传感器(5)串接后连接至多个所述采集处理预警系统(7)，用于接受多个所述光纤光栅位移传感器(5)传递进来的光纤信号；其中，多个所述光纤光栅位移传感器(5)固定在多个所述位移传感器固定装置(6)的固定刚性连接杆(601)的一端，固定刚性连接杆(601)的另一端固定在托辊架支座侧面，光纤光栅位移传感器(5)的监测导杆(501)连接所述位移传感器固定装置(6)的移动刚性连接杆(602)的一端，移动刚性连接杆(602)另一端固定在托辊架支座侧面。
7、根据本实用新型一可选实施例，所述测温光纤固定装置(2)的随型底座固定于皮带机的托辊架横梁上，所述测温光纤固定装置(2)采用螺纹调节所述测温光纤(1)固定高度，使其接近皮带机托辊管壁，便于测量托辊摩擦温度变化。
8、根据本实用新型一可选实施例，多个所述采集处理预警系统(7)内设数据模型和软件系统分析系统，用于采集的信号可实时记录瞬时变化，也可累加生产变化曲线记录超限值，通过采集的信号对托辊及托辊架支座进行综合分析，自动判断并预警各点故障情况、整体运行风险。
9、根据本实用新型一可选实施例，多个所述光纤光栅应变传感器(3)均包括第一安装座(301)、光纤固定座(302)、第一喉箍(303)和多个第二喉箍(304)，所述第一安装座(301)底部与托辊架横梁随型设置，所述第一安装座(301)上部开设第一凹槽(301-1)，便于固定所述第一喉箍(303)，所述第一安装座(301)上部中间位置开设内螺纹管(301-2)，所述光纤固定座(302)为半圆桶状，半圆切面径向开设第二凹槽(302-2)，便于固定多个所述第二喉箍(304)，所述光纤固定座(302)外径中部布设外螺纹(302-1)，第二喉箍(304)穿过所述第二凹槽(302-2)，与上托辊架横梁牢固固定。
10、根据本实用新型一可选实施例，多个所述应变传感器固定装置(4)均包括第二安装座(401)、多个垫板(402)、多个喉箍(403)，所述第二安装座(401)的中间板状结构(401-1)，所述第二安装座(401)的两侧板结构(401-2)与其中间板状结构(401-1)成45°角，中间板状结构(401-1)位置开设多个螺纹孔(401-3)，用于固定所述光纤光栅应变传感器(3)，所述两侧板结构(401-2)开设第三凹槽(401-4)，所述第三喉箍(403)穿过所述第三凹槽(401-4)，与托辊架中间架槽钢下面放置的垫板(402)的多个梯形凹槽(402-1)，以固定于所述上托辊架支座。
11、与现有技术相比，本实用新型实施例提供一种矿用皮带机托辊安全监测预警的光纤传感装置，具有以下有益效果：
12、(1)、该光纤传感装置适用于长期测量皮带机托辊受力、振动、温度变化情况，托辊架之间位移、振动变化情况。该光纤传感装置能够适应矿井生产环境的同时，为皮带机托辊提供超长寿命、实时连续、超远距离、高稳定性、高工程适用性的分布式安全预警监测。
13、(2)、测温光纤中托辊测温光纤在对托辊表面温度进行测温的同时，配置基准光纤作为托辊表面测温参考基准提高预警精度的同时可以对环境温度进行测量；光纤光栅应变传感器、位移传感器的布设方式可直接预埋接触被测物，测量精度高；传感器核心部件防护较好，提高了传感器安装成功率和施工安装效率。
14、(3)、还可采取测温光纤分别与光纤光栅应变传感器、光纤光栅位移传感器配合的方式进行监测，同样可以达到分布式测量的效果。光纤光栅应变传感器、光纤光栅位移传感器也可使用普通非全玻璃封装的光纤光栅位移应变传感器替代，虽然降低了使用寿命，但一定程度提高了工程互换性。
1.一种矿用皮带机托辊安全监测预警的光纤传感装置，其特征在于，包括多个测温光纤(1)、多个测温光纤固定装置(2)、多个光纤光栅应变传感器(3)、多个应变传感器固定装置(4)、多个光纤光栅位移传感器(5)、多个位移传感器固定装置(6)、多个采集处理预警系统(7)；
2.根据权利要求1所述的一种矿用皮带机托辊安全监测预警的光纤传感装置，其特征在于，所述测温光纤固定装置(2)的随型底座固定于皮带机的托辊架横梁上，所述测温光纤固定装置(2)采用螺纹调节所述测温光纤(1)固定高度，使其接近皮带机托辊管壁，便于测量托辊摩擦温度变化。
3.根据权利要求1所述的一种矿用皮带机托辊安全监测预警的光纤传感装置，其特征在于，多个所述采集处理预警系统(7)内设数据模型和软件系统分析系统，用于采集的信号可实时记录瞬时变化，也可累加生产变化曲线记录超限值，通过采集的信号对托辊及托辊架支座进行综合分析，自动判断并预警各点故障情况、整体运行风险。
4.根据权利要求1所述的一种矿用皮带机托辊安全监测预警的光纤传感装置，其特征在于，多个所述光纤光栅应变传感器(3)均包括第一安装座(301)、光纤固定座(302)、第一喉箍(303)和多个第二喉箍(304)，所述第一安装座(301)底部与托辊架横梁随型设置，所述第一安装座(301)上部开设第一凹槽(301-1)，便于固定所述第一喉箍(303)，所述第一安装座(301)上部中间位置开设内螺纹管(301-2)，所述光纤固定座(302)为半圆桶状，半圆切面径向开设第二凹槽(302-2)，便于固定多个所述第二喉箍(304)，所述光纤固定座(302)外径中部布设外螺纹(302-1)，第二喉箍(304)穿过所述第二凹槽(302-2)，与上托辊架横梁牢固固定。
5.根据权利要求1所述的一种矿用皮带机托辊安全监测预警的光纤传感装置，其特征在于，多个所述应变传感器固定装置(4)均包括第二安装座(401)、多个垫板(402)、多个第三喉箍(403)，所述第二安装座(401)的中间板状结构(401-1)，所述第二安装座(401)的两侧板结构(401-2)与其中间板状结构(401-1)成45°角，中间板状结构(401-1)位置开设多个螺纹孔(401-3)，用于固定所述光纤光栅应变传感器(3)，所述两侧板结构(401-2)开设第三凹槽(401-4)，所述第三喉箍(403)穿过所述第三凹槽(401-4)，与托辊架中间架槽钢下面放置的垫板(402)的多个梯形凹槽(402-1)，以固定于所述上托辊架支座。
