分布式光纖溫度傳感系統(tǒng)

系統(tǒng)簡(jiǎn)介

    分布式光纖溫度傳感系統(tǒng)是一款連續(xù)分布式光纖溫度傳感系統(tǒng)（Distributed Temperature Sensing System，DTS），它采用先進(jìn)的OTDR技術(shù)和Raman散射光對(duì)溫度敏感的特性，探測(cè)出沿著光纖不同位置的溫度變化，實(shí)現(xiàn)真正分布式的測(cè)量。線(xiàn)型光纖差定溫火災(zāi)探測(cè)器除了及時(shí)預(yù)警火災(zāi)隱患外，還能精確定位火災(zāi)發(fā)生位置。作為一種成熟的分布式測(cè)溫手段，線(xiàn)型光纖差定溫火災(zāi)探測(cè)器具有測(cè)量距離遠(yuǎn)、測(cè)量精度高、響應(yīng)速度快、抗電磁干擾、適于易燃易爆等危險(xiǎn)場(chǎng)所等優(yōu)點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于高壓電纜在線(xiàn)監(jiān)測(cè)、電力載流量分析、交通隧道火情監(jiān)測(cè)、油氣儲(chǔ)罐火情監(jiān)測(cè)、輸煤皮帶火情監(jiān)測(cè)、大壩滲漏監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域。

測(cè)溫原理

     DTS的溫度測(cè)量基于自發(fā)拉曼Raman散射效應(yīng)。大功率窄脈寬激光脈沖LD入射到傳感光纖后，激光與光纖分子相互作用，產(chǎn)生極其微弱的背向散射光，散射光有三個(gè)波長(zhǎng)，分別是Rayleigh（瑞利）、anti-stokes（反斯托克斯）和stokes（斯托克斯）光；其中anti-stokes溫度敏感，為信號(hào)光；stokes溫度不敏感，為參考光。從傳感光纖背向散射的信號(hào)光經(jīng)再次經(jīng)過(guò)分光模塊WF，隔離Rayleigh散射光，透過(guò)溫度敏感的anti-stokes信號(hào)光和溫度不敏感的stokes參考光，并且由同一探測(cè)器（APD）接收，根據(jù)兩者的光強(qiáng)比值可計(jì)算出溫度。而位置的確定是基于光時(shí)域反射OTDR技術(shù)，利用高速數(shù)據(jù)采集測(cè)量散射信號(hào)的回波時(shí)間即可確定散射信號(hào)所對(duì)應(yīng)的光纖位置。

系統(tǒng)特點(diǎn)及技術(shù)優(yōu)勢(shì)

  1、快速性

  系統(tǒng)測(cè)溫、定位速度非常高。為了提高測(cè)量時(shí)間，采用了高速微弱信號(hào)處理技術(shù)優(yōu)勢(shì)，單次測(cè)量時(shí)間最短為3s，響應(yīng)速度快。

  2、分布特性

  可提供連續(xù)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)長(zhǎng)達(dá)十幾公里范圍內(nèi)每隔0.5米各點(diǎn)的溫度變化信號(hào)，可任意設(shè)置各級(jí)溫度報(bào)警值。

  3、先進(jìn)性

  、、、。關(guān)鍵器件優(yōu)選國(guó)外進(jìn)口高性能器件，核心算法經(jīng)過(guò)嚴(yán)格測(cè)試。

  4、準(zhǔn)確性

  該系統(tǒng)的典型溫度分辨率達(dá)到0.5℃，溫度精度1℃，空間分辨率最高達(dá)0.5m。

  5、靈活性

  系統(tǒng)為實(shí)時(shí)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)方式；監(jiān)測(cè)范圍內(nèi)任何一點(diǎn)的報(bào)警信號(hào)上傳至火災(zāi)報(bào)警控制器的時(shí)間不大于30秒；監(jiān)測(cè)系統(tǒng)提供的是一個(gè)連續(xù)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)信號(hào)，系統(tǒng)可設(shè)置多級(jí)溫度點(diǎn)報(bào)警即系統(tǒng)支持多級(jí)報(bào)警，如30℃初報(bào)警，40℃預(yù)報(bào)警，50℃采取措施等，并且可以根據(jù)環(huán)境不同進(jìn)行報(bào)警點(diǎn)溫度參數(shù)設(shè)定；具有差定溫多種報(bào)警方式，并且報(bào)警參數(shù)可按客戶(hù)需求進(jìn)行分區(qū)設(shè)置，報(bào)警方式靈活。

  6、兼容性

  系統(tǒng)主機(jī)為開(kāi)放通信協(xié)議，提供與工作站聯(lián)接的通信接口，在中央控制室防災(zāi)報(bào)警工作站以漢化的圖文方式顯示溫度曲線(xiàn)、報(bào)警位置、報(bào)警溫度等全部信息；系統(tǒng)可以通過(guò)RS232、RS485、內(nèi)置繼電器、RJ45或其它工業(yè)協(xié)議等輸出形式與PC、消防報(bào)警系統(tǒng)等其它控制設(shè)備進(jìn)行聯(lián)動(dòng)，進(jìn)行聲光報(bào)警，信號(hào)輸出準(zhǔn)確、完整。

  7、安全性

  光纜分布式溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具備安全記錄功能，可儲(chǔ)存一年以?xún)?nèi)的歷史數(shù)據(jù)，并可進(jìn)行有效審核。

單端操作，遠(yuǎn)程診斷，可通過(guò)局域網(wǎng)由專(zhuān)門(mén)工程師提供限度的系統(tǒng)遠(yuǎn)程診斷；如果光纖受損，DTS系統(tǒng)可以即時(shí)定位受損點(diǎn)，并通過(guò)光纖熔接機(jī)對(duì)其進(jìn)行熔接，無(wú)需停止測(cè)量，這對(duì)于有效的實(shí)施在線(xiàn)監(jiān)測(cè)是非常重要的；探測(cè)光纜本征安全，采用光信號(hào),不會(huì)與動(dòng)力電纜之間產(chǎn)生相互電磁干擾。

技術(shù)參數(shù)

系統(tǒng)組成

系統(tǒng)由測(cè)溫主機(jī)、用戶(hù)軟件、測(cè)溫光纜、機(jī)柜（可定制）組成，如下圖所示。

  1、測(cè)溫主機(jī)

  測(cè)溫主機(jī)實(shí)現(xiàn)溫度測(cè)量和火災(zāi)判斷。測(cè)溫主機(jī)采用模塊化設(shè)計(jì)，可靠性高；同時(shí)憑借高速微弱信號(hào)處理技術(shù)優(yōu)勢(shì)，最高可實(shí)現(xiàn)0.5m空間分辨率，技術(shù)指標(biāo)達(dá)到國(guó)內(nèi)高水平。

  測(cè)溫主機(jī)為2U標(biāo)準(zhǔn)機(jī)架式，測(cè)溫主機(jī)的前面板包括4個(gè)LED指示燈、1個(gè)開(kāi)關(guān)、1個(gè)摁鈕開(kāi)關(guān)以及蜂鳴器孔和風(fēng)扇散熱

  2、用戶(hù)軟件

  系統(tǒng)提供界面友好、操作簡(jiǎn)單的分布式光纖溫度監(jiān)測(cè)應(yīng)用軟件。該軟件主要包括：溫度監(jiān)測(cè)、火災(zāi)報(bào)警、可視化顯示等功能模塊。

  ●溫度曲線(xiàn)顯示

系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)顯示整個(gè)光纜的溫度分布曲線(xiàn)，當(dāng)某處溫度異常的時(shí)候通過(guò)曲線(xiàn)可以顯示該處溫度升高或降低。

  ●歷史溫度統(tǒng)計(jì)

提供歷史溫度數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析功能，提供溫度變化趨勢(shì)，包括：（1）某時(shí)刻電纜不同位置的溫度分布曲線(xiàn)；（2）某天電纜某點(diǎn)的溫度變化曲線(xiàn)；（3）某時(shí)段電纜某點(diǎn)的溫度變化曲線(xiàn)；（4）某天最高溫度變化曲線(xiàn)。

  ●火災(zāi)報(bào)警

提供定溫、溫升、區(qū)域溫差等多種靈活的火災(zāi)報(bào)警方式，報(bào)警參數(shù)可以分級(jí)、分區(qū)域設(shè)置。當(dāng)測(cè)量溫度超過(guò)閾值溫度時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)發(fā)出聲音、LED指示燈、文字、圖像等報(bào)警信號(hào)。如可設(shè)定多級(jí)定溫報(bào)警（如30℃初報(bào)警，40℃預(yù)報(bào)警，50℃采取措施等）及溫升速率設(shè)定，并且可根據(jù)環(huán)境不同進(jìn)行溫度修正。溫升速率的設(shè)定值可由現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)情況確定。

  3、測(cè)溫光纜

  光纖由石英玻璃拉制而成，通過(guò)各種封裝形成各種特性的光纜。光纜既是信號(hào)傳輸介質(zhì)，又是溫度感測(cè)元件。考慮到現(xiàn)場(chǎng)的惡劣環(huán)境，感溫探測(cè)光纜應(yīng)具備良好的抗嚙咬、抗震特性。所以感溫探測(cè)光纜應(yīng)具備堅(jiān)固的護(hù)套，提供良好的防護(hù)特性，但同時(shí)感溫探測(cè)光纜也應(yīng)該提供良好的溫度傳導(dǎo)性能，以保證快速的火災(zāi)探測(cè)。

  4、機(jī)柜（根據(jù)實(shí)際選配/定制）

  機(jī)柜部分不是必要部分，根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際情況，可以選擇配置或者不配置。因本設(shè)備是獨(dú)立設(shè)備，可以不依賴(lài)于工控機(jī)電腦，機(jī)柜等外圍設(shè)備。在設(shè)備調(diào)試完成以后，只需要供電，通過(guò)網(wǎng)線(xiàn)將數(shù)據(jù)接入到服務(wù)器即可。如果配置為本地現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，則需要配置機(jī)柜，工控機(jī)，機(jī)柜為19英寸標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜，除測(cè)溫主機(jī)外，還包括工業(yè)計(jì)算機(jī)、機(jī)架式液晶顯示器、鍵盤(pán)鼠標(biāo)、消防電源、蓄電池等外圍設(shè)備。