分布式光纖測溫系統(tǒng)

一、綜述

分布式光纖測溫系統(tǒng)集光、電、機械、計算機和微弱信號檢測等技術為一體，可實現大范圍空間溫度分布式實時測量，具有測量距離長、覆蓋探測區(qū)域、實時監(jiān)測、可精確定位等優(yōu)點，在交通隧道、地鐵、電力、石化、水利等等領域均有應用。

分布式光纖測溫系統(tǒng)同時實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，空間定位利用光時域反射（OTDR）技術。

光纖既是傳輸介質，又是傳感器。高速驅動電路驅動激光器發(fā)出一窄脈寬激光脈沖，激光脈沖經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，產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，兩者的波長不一樣，經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間是不一樣的，通過測量該回波時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，可準確、快速地獲得整根傳感光纖上任一點的溫度分布信息。

分布式光纖測溫技術原理

二、系統(tǒng)組成

2.1系統(tǒng)組成概述

系統(tǒng)主要包括測量主機、傳感光纜、用戶軟件和相關配件。

2.1.1 測量主機

測溫主機采用多項光電測量和光纖技術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℃）?？蛻艨梢葬槍眯枨?，選擇相應的型號。

測量主機外觀

分布式光纖測溫系統(tǒng)技術指標如下：

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，外護套為低煙無鹵阻燃材料，抗拉強度、耐彎、耐壓性能好，防水、抗腐蝕性，穩(wěn)定可靠，工作壽命長。經過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，還能防止嚙齒動物的嚙咬，尤其適合工業(yè)消防監(jiān)測應用及工程施工需求。

 

感溫探測光纜的技術參數如下：

光纖類型 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用戶軟件(可根據客戶需求量身定制)

用戶軟件為自主設計開發(fā)，為用戶提供人性化、功能完善的中文交互界面，實時顯示溫度分布曲線和待測區(qū)域報警狀態(tài)，可根據實際工況分區(qū)設置多級報警閾值，并提供歷史數據查詢及統(tǒng)計分析功能。采用先進的基于Web的以太網系統(tǒng)架構，系統(tǒng)可以方便地與客戶局域網連接，在網絡內的每一臺計算機均可快捷地訪問系統(tǒng)，通過操作系統(tǒng)自帶的IE瀏覽器即可訪問、調取溫度數據和報警信息。

 

軟件功能特點

基于Web的以太網系統(tǒng)架構

中文界面

簡單易用，操作方便

可視化視圖，易于定位

分區(qū)設置多級報警閾值

歷史數據查詢及統(tǒng)計分析

量身定制開發(fā)

三、分布式光纖測溫系統(tǒng)功能特點

光纖溫度監(jiān)測系統(tǒng)應能分別針對不同環(huán)境下的溫度進行監(jiān)測，能盡早發(fā)現事故隱患，減少損失。同時提供實時在線監(jiān)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(tǒng)可及時定位故障點。

分布式光纖測溫系統(tǒng)的主要功能特點

1.1分布式實時測量，覆蓋探測區(qū)域，精確定位火災位置。

1.2可視化顯示，實時顯示火災發(fā)展趨勢和蔓延方向。

1.324小時不間斷在線監(jiān)測，從根本上杜絕人員疏忽導致的事故。

1.4測量距離長，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個不同報警控制區(qū)域，報警控制區(qū)可編程，并可按照用戶的要求進行設計，每個單獨的報警區(qū)域可設置不同的報警值。

1.5.3系統(tǒng)具有多級定位報警、差溫報警和預報警功能，一旦檢測到監(jiān)測部位環(huán)境溫度值或溫升速率超過設定的閾值，自動發(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，及時提供報警信息并準確定位起火位置，并可通過繼電器輸出模塊與其它消防設施進行聯動控制。

1.7實時溫度信息和報警信息可自動保持，具有歷史數據查閱與統(tǒng)計分析功能。

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

1.9穩(wěn)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，后期維護成本低。

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

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

1.13測溫系統(tǒng)采用符合工業(yè)級可靠性要求的嵌入式系統(tǒng)，具備web網絡訪問功能。

1.14 具有網絡接口，可與管理網絡相連，實現信息的共享和進一步的數據處理功能。

技術性能

距離：16km

速度：2s/通道

精度：0.5℃

采點：0.4m采樣間隔

通道：可定制，≥2

系統(tǒng)接口豐富，組網方便

報警繼電器輸出達48路

單一探測器光路設計，可靠性高

具有自診斷功能，快速定位故障

差定溫報警功能，報警方式靈活

無漏報，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(tǒng)主機部署在監(jiān)控中心，4路感溫探測光纖直接從測量主機引出，沿著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(qū)域，以實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。