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分布式光纖測溫系統

編輯:正瑞電子   發(fā)布時(shí)間:2018-12-11   閱讀:7993

一、綜述                   

分布式光纖測溫系統集光、電、機械、計算機和微弱信號檢測等技術(shù)為一體,可實(shí)現大范圍空間溫度分布式實(shí)時(shí)測量,具有測量距離長(cháng)、覆蓋探測區域、實(shí)時(shí)監測、可精確定位等優(yōu)點(diǎn),在交通隧道、地鐵、電力、石化、水利等等領(lǐng)域均有應用。

分布式光纖測溫系統可同時(shí)實(shí)現溫度測量和空間定位功能,其中溫度測量利用光纖自發(fā)拉曼(Raman)散射效應,空間定位利用光時(shí)域反射(OTDR)技術(shù)。

光纖既是傳輸介質(zhì),又是傳感器。高速驅動(dòng)電路驅動(dòng)激光器發(fā)出一窄脈寬激光脈沖,激光脈沖經(jīng)波分復用器后沿傳感光纖向前傳輸,激光脈沖與光纖分子相互作用,產(chǎn)生多種微弱的背向散射,包括瑞利(Rayleigh)散射、布里淵(Brillouin)散射和拉曼(Raman)散射等,其中拉曼散射是由于光纖分子的熱振動(dòng),產(chǎn)生溫度不敏感的斯托克斯(Stokes)光和溫度敏感的反斯托克斯(Anti-Stokes)光,兩者的波長(cháng)不一樣,經(jīng)波分復用器分離后由高靈敏的探測器所探測。光纖中的Anti-Stokes光強受外界溫度調制,Anti-Stokes與Stokes的光強比值準確反映了溫度信息;不同位置的拉曼散射信號返回探測器的時(shí)間是不一樣的,通過(guò)測量該回波時(shí)間即可確定散射信號所對應的光纖位置;結合高速信號采集與數據處理技術(shù),可準確、快速地獲得整根傳感光纖上任一點(diǎn)的溫度分布信息。

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分布式光纖測溫技術(shù)原理

二、系統組成

2.1系統組成概述

系統主要包括測量主機、傳感光纜、用戶(hù)軟件和相關(guān)配件。

2.1.1測溫主機

測溫主機采用多項光電測量和光纖技術(shù)以及性能高的光電器件,測量距離(16km)可定制、響應速度(2s)、測溫精度(0.5℃)??蛻?hù)可以針對應用需求,選擇相應的型號。

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測量主機外觀(guān)

分布式光纖測溫系統技術(shù)指標如下:

測溫性能

測量距離

0~16km

測量時(shí)間

2s/通道

測溫精度

±0.5℃

溫度分辨率

0.1℃

通道數量

1~8(可選)

測溫范圍

-40℃~85℃(常規光纖)

-40℃~250℃(特殊光纖)

采樣間隔

0.4m,0.8m

空間分辨率

0.5m,1m,2m,3m

定位精度

,0.2m,0.8m

系統接口

光纖接頭

FC/APC

通訊接口

Ethernet,USB,RS232

繼電器

46路溫度報警,2路系統故障

工作條件

工作溫度

-10℃~60℃

工作濕度

0~95%R.H. 無(wú)凝露

工作電源

DC 24V,AC 220V(可選)

IP等級

IP50



 

2.1.2感溫探測光纜    

傳感光纜采用特殊設計的快速導熱型光纜,纖芯采用進(jìn)口GI 62.5/ 125多模光纖,光纖保護層選用高強度聚合物及不銹鋼螺旋管鎧裝護套,外護套為低煙無(wú)鹵阻燃材料,抗拉強度、耐彎、耐壓性能好,防水、抗腐蝕性,穩定可靠,工作壽命長(cháng)。經(jīng)過(guò)特殊設計的光纜結構,既能快速傳遞外界熱量,又可有效保護光纜內部的光纖,還能防止嚙齒動(dòng)物的嚙咬,尤其適合工業(yè)消防監測應用及工程施工需求。

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感溫探測光纜的技術(shù)參數如下:

光纖類(lèi)型  GI 62.5/125um

光纖接頭  FC/APC,E2000/APC(可選)

光纜壽命  大于30年

光纜外徑  3mm-6mm

抗拉強度  >600N

抗壓強度  3000N

彎曲半徑  ≥60mm

外護套  阻燃聚合物  不銹鋼管

2.1.3用戶(hù)軟件(可根據客戶(hù)需求量身定制)

用戶(hù)軟件為自主設計開(kāi)發(fā),為用戶(hù)提供人性化、功能完善的中文交互界面,實(shí)時(shí)顯示溫度分布曲線(xiàn)和待測區域報警狀態(tài),可根據實(shí)際工況分區設置多級報警閾值,并提供歷史數據查詢(xún)及統計分析功能。采用先進(jìn)的基于Web的以太網(wǎng)系統架構,系統可以方便地與客戶(hù)局域網(wǎng)連接,在網(wǎng)絡(luò )內的每一臺計算機均可快捷地訪(fǎng)問(wèn)系統,通過(guò)操作系統自帶的IE瀏覽器即可訪(fǎng)問(wèn)、調取溫度數據和報警信息。

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功能特點(diǎn)

基于Web的以太網(wǎng)系統架構

中文界面

簡(jiǎn)單易用,操作方便

可視化視圖,易于定位

分區設置多級報警閾值

歷史數據查詢(xún)及統計分析

量身定制開(kāi)發(fā)

三、分布式光纖測溫系統功能特點(diǎn)

分布式光纖測溫系統應能分別針對不同環(huán)境下的溫度進(jìn)行監測,能盡早發(fā)現事故隱患,減少損失。同時(shí)提供實(shí)時(shí)在線(xiàn)監測數據,為運行人員全面了解電氣設備的使用情況提供可靠依據。有自診斷功能,如果探測光纜受損,系統可及時(shí)定位故障點(diǎn)。

分布式光纖測溫系統的主要功能特點(diǎn):

1.1 分布式實(shí)時(shí)測量,覆蓋探測區域,精確定位火災位置。

1.2 可視化顯示,實(shí)時(shí)顯示火災發(fā)展趨勢和蔓延方向。

1.3 24小時(shí)不間斷在線(xiàn)監測,從根本上杜絕人員疏忽導致的事故。

1.4 測量距離長(cháng),測量信息豐富。測量精度高,響應速度快。

1.5 報警方式靈活:

1.5.1 可實(shí)現差定溫多級報警方式,確?;馂某跗诳煽繄缶?。

1.5.2 可針對環(huán)境變化設置可達1000個(gè)不同報警控制區域,報警控制區可編程,并可按照用戶(hù)的要求進(jìn)行設計,每個(gè)單獨的報警區域可設置不同的報警值。

1.5.3 系統具有多級定位報警、差溫報警和預報警功能,一旦檢測到監測部位環(huán)境溫度值或溫升速率超過(guò)設定的閾值,自動(dòng)發(fā)出聲光報警信息,并傳送至火災報警主機。

1.6 當發(fā)生火災時(shí),及時(shí)提供報警信息并準確定位起火位置,并可通過(guò)繼電器輸出模塊與其它消防設施進(jìn)行聯(lián)動(dòng)控制。

1.7 實(shí)時(shí)溫度信息和報警信息可自動(dòng)保持,具有歷史數據查閱與統計分析功能。

1.8 系統具有自診斷功能,如果探測光纜受損,系統可及時(shí)定位故障點(diǎn)。

1.9 穩定可靠,誤報率低。

1.10 探測光纜既是信號傳輸載體,又是感溫元件,安裝方便;探測光纜采用耐久性設計,工作壽命長(cháng),后期維護成本低。

1.11 光信號測量,本質(zhì)安全,抗電磁干擾,適合易燃易爆等惡劣環(huán)境下長(cháng)期工作。

1.12 測溫系統可以單獨保存七天以上的溫度數據及報警信息,可選用非機械硬盤(pán)式閃存介質(zhì)或者大容量進(jìn)口硬盤(pán)存儲介質(zhì)。

1.13 測溫系統采用符合工業(yè)級可靠性要求的嵌入式系統,具備web網(wǎng)絡(luò )訪(fǎng)問(wèn)功能。

1.14 具有網(wǎng)絡(luò )接口,可與管理網(wǎng)絡(luò )相連,實(shí)現信息的共享和進(jìn)一步的數據處理功能。

技術(shù)性能

  u  距離:16km

  u  速度:2s/通道

  u  精度:0.5℃

  u  采點(diǎn):0.4m采樣間隔

  u  通道:可定制,≥2

  u  系統接口豐富,組網(wǎng)方便

  u  報警繼電器輸出達48路

  u  單一探測器光路設計,可靠性高

  u  具有自診斷功能,快速定位故障

  u  差定溫報警功能,報警方式靈活

  u  無(wú)漏報,誤報率低

四、感溫探測光纜安裝方式

分布式感溫光纖測溫系統主機部署在監控中心,4路感溫探測光纖直接從測量主機引出,沿著(zhù)待測電纜夾層或橋架敷設,對于高壓電纜,一根高壓電纜敷設一根感溫光纖,對于電纜夾層,在每一層電纜夾層中,探測光纜S型鋪設。

感溫探測光纜的安裝需貼緊探測區域,以實(shí)現溫度或火災的快速響應。用塑料扎帶把光纜和電纜捆扎在一起。電纜豎井中感溫光纖宜緊貼豎井側壁敷設。電纜接頭處感溫光纖的設置應將感溫光纖盤(pán)繞成環(huán),貼附與電纜接頭處。環(huán)的彎曲半徑應不小于光纖外徑的20倍。

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光纜鋪設示意圖








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