分布式光纖溫度傳感系統(tǒng)

1、淺談光纖感溫系統(tǒng)的應(yīng)用近年來,隨著高速公路正成為社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的命脈,公路隧道更是其咽喉重地,我國 道路交通建設(shè)不斷加快,公路隧道逐漸增多 , 隧道火災(zāi)事故也逐步增多 , 做好隧道滅火救援工 作,對(duì)于構(gòu)建和諧社會(huì),具有十分重要的意義。公路隧道呈管狀結(jié)構(gòu), 其空間具有密閉性與特殊性。 隧道內(nèi)一旦發(fā)生行車火災(zāi)安全事故, 產(chǎn)生的熱量與煙霧不易散發(fā), 并且急劇積累, 會(huì)嚴(yán)重威脅隧道的行車安全與暢通運(yùn)營, 使隧 道結(jié)構(gòu)與設(shè)施受到損傷。 高速公路隧道由于車流量大、 車速高的特性. 其火災(zāi)事故產(chǎn)生的危 害比一般路段的火災(zāi)要嚴(yán)重得多。光纖溫度傳感器系統(tǒng)是近年來發(fā)展起來, 用于實(shí)時(shí)測(cè)量空間溫度場(chǎng)的系統(tǒng)。 系統(tǒng)中光

2、纖 即是傳輸媒體又是傳感媒體, 利用光纖背向拉曼散射的溫度效應(yīng), 光纖所處的空間溫度場(chǎng)調(diào) 制了光纖是背向拉曼散射的強(qiáng)度(反斯托克斯背向拉曼散射光的強(qiáng)度 ,經(jīng)波分復(fù)用器和光 電檢測(cè)器采集帶有溫度信息的背向拉曼散射光信號(hào),經(jīng)信號(hào)處理可以解調(diào)出實(shí)時(shí)的溫度信 息。在時(shí)域中,利用光時(shí)域反射技術(shù)(Optical Time Domain Reflection ,根據(jù)光在光纖中的 傳輸速率和背向拉曼散射光的回波時(shí)間,可以對(duì)溫度點(diǎn)進(jìn)行定位。光纖感溫系統(tǒng)得到了大量的應(yīng)用, 但由于自身存在一定的局限性, 導(dǎo)致了長度超過 4000米的隧道無法使用這種先進(jìn)的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)。 基于老式感溫系統(tǒng)的局限性, 現(xiàn)今對(duì)其進(jìn)行一 系

3、列的改進(jìn),產(chǎn)生了分布式光纖感溫系統(tǒng)。分布式光纖溫度傳感系統(tǒng)(DTS 依據(jù)光纖的光時(shí)域反射(OTDR 和光纖背向 Raman 散射 的溫度效應(yīng) , ,探測(cè)出沿著光纖不同位置的溫度的變化,實(shí)現(xiàn)真正分布式的測(cè)量。在系統(tǒng)中 光纖既是傳輸媒體又是傳感媒體,光纖所處空間各點(diǎn)的溫度場(chǎng)調(diào)制了光纖中的背向 Raman 散射光的強(qiáng)度(反 tokes 背向 Raman 散射光的強(qiáng)度 ,經(jīng)波分復(fù)用器和光電檢測(cè)器采集了空 間溫度信息, 環(huán)境下由工程師調(diào)試編程來完成。 設(shè)定區(qū)域長度及報(bào)警點(diǎn), 系統(tǒng)校訂均可采用 Windows 2000版本軟件來完成。11.DTS 光纖探測(cè)系統(tǒng)是一個(gè)連續(xù)的監(jiān)測(cè)信號(hào),可設(shè)置多級(jí)定溫報(bào)警和多級(jí)

4、差溫報(bào)警,或是 兩者的結(jié)合,基本消除誤報(bào),同時(shí)可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)要求對(duì)報(bào)警值進(jìn)行修正。12. 可針對(duì)環(huán)境變化設(shè)置最多可達(dá) 200個(gè)不同報(bào)警控制區(qū)域,報(bào)警控制區(qū)可編程,并可按照 用戶的要求進(jìn)行設(shè)計(jì),每個(gè)單獨(dú)的報(bào)警區(qū)域可設(shè)置不同的報(bào)警值。13. 如果探測(cè)光纖受損, DTS 光纖探測(cè)系統(tǒng)可以即時(shí)定位受損點(diǎn), 并通過重新迅速恢復(fù)系統(tǒng), 這對(duì)于有效的實(shí)施在線監(jiān)測(cè)時(shí)非常重要的;14.DTS 光纖探測(cè)系統(tǒng)的溫度信號(hào)和報(bào)警信號(hào)可以上傳到消防主機(jī)和中控室。溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)控,做到早期預(yù)警; 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, 寧波振東光電有限公司采用了衛(wèi)星地面拍 照數(shù)據(jù)濾波技術(shù),以解決海量數(shù)字濾波優(yōu)化

5、問題;系統(tǒng)主機(jī)內(nèi)的激光發(fā)射裝置每秒鐘發(fā)射上萬次的光脈沖, 并將取樣溫度的平均值輸出到顯示 系統(tǒng),基本消除誤差。 分布特性:線型光纖感溫火災(zāi)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)為分布式光纖測(cè)溫系統(tǒng), 可提供連續(xù)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)長達(dá)十幾公里范圍 內(nèi)每隔 1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。 先進(jìn)性:該系統(tǒng)是世界上目前性能指標(biāo)最高、 功能性最強(qiáng)、 可靠性最高、技術(shù)最先進(jìn)的產(chǎn)品。采用的 光元器件是通過納米技術(shù)生產(chǎn)出來的進(jìn)口器件,數(shù)字處理芯片采用的是上世紀(jì) 90年代末的軍用級(jí)器件。 準(zhǔn)確性 :該系統(tǒng)的溫度分辨率達(dá)到 0.1 ,溫度精度 ±1;定位精度達(dá) ±1m 。靈活性 :線型光纖感溫火災(zāi)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是在線監(jiān)

6、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; 本系統(tǒng)的主機(jī)可提供繼電器接口(無源干接點(diǎn)在火災(zāi)報(bào)警控制器上進(jìn)行報(bào)警, 可按區(qū)間提供一組干接點(diǎn)報(bào)警信號(hào);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;為避免誤報(bào)發(fā)生,針對(duì)事故發(fā)生前的溫度變化率大的特點(diǎn) , 在報(bào)警設(shè)置中可設(shè)置 溫度變化率閥值進(jìn)行監(jiān)測(cè) , 當(dāng)監(jiān)測(cè)到溫度變化率大于該值時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào) , 并提供 相應(yīng)的信號(hào)輸出;多種報(bào)警條件, 只要滿足一條, 系統(tǒng)就會(huì)立即產(chǎn)生報(bào)警。 可根

7、據(jù)現(xiàn)場(chǎng)要求對(duì)取樣 間隔進(jìn)行調(diào)整,最短取樣間隔為 1米;報(bào)警控制區(qū)可編程 , 并可按照用戶的要求進(jìn)行靈活設(shè)計(jì),每一系統(tǒng)可針對(duì)環(huán)境變 化可設(shè)置不小于 100個(gè)不同報(bào)警控制區(qū)域。1. 兼容性:線型光纖感溫火災(zāi)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的主機(jī)為開放通信協(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、報(bào)警位置、 報(bào)警溫度等全部信息;系統(tǒng)可以通過 RS232、 LED 、內(nèi)置繼電器、以太網(wǎng)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)行連動(dòng),進(jìn)行聲光報(bào)警,信號(hào)輸出準(zhǔn)確、 完整;線型光纖感溫火災(zāi)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可根據(jù)不同報(bào)警區(qū)分段、 分級(jí)輸出信號(hào), 以適應(yīng)不同 控制盤的

8、需要;光纖測(cè)溫主機(jī)控制單元組網(wǎng)靈活,兼容性大。根據(jù)用戶需求還可與 SCADA 、供 電設(shè)備中的電力自動(dòng)化系統(tǒng)、管理系統(tǒng)等其他控制設(shè)備進(jìn)行連網(wǎng)。實(shí)現(xiàn)集安全、 經(jīng)濟(jì)、管理為一體的大的綜合智能系統(tǒng);光纖測(cè)溫主機(jī)控制單元拓展后可實(shí)現(xiàn)撥號(hào) modem 、光纖接口轉(zhuǎn)換方式等,實(shí)現(xiàn) 用戶個(gè)性化的需求。安全性:系統(tǒng)軟件授權(quán)管理,安全可靠;用戶可以對(duì)系統(tǒng)今后的升級(jí)和維護(hù)進(jìn)行更新;線型光纖感溫火災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)具備安全記錄功能, 可儲(chǔ)存系統(tǒng)運(yùn)行以來的所有歷史 數(shù)據(jù),并可使用便攜式計(jì)算機(jī)下載有關(guān)數(shù)據(jù);如果光纖受損, 系統(tǒng)可以定位受損點(diǎn), 具有自診斷功能, 并通過光纖熔接機(jī)對(duì)其 進(jìn)行熔接,這對(duì)于有效的實(shí)施在線監(jiān)測(cè)是非常重要

9、的;激光等級(jí)達(dá)到 3A 級(jí);探測(cè)光纖安全、可靠,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。與傳統(tǒng)傳感器相比較,分布式光纖測(cè)溫系統(tǒng)具有的天然優(yōu)勢(shì),主要包括: 1. 連續(xù)分布式測(cè)量分布式光纖傳感器是真正的分布式測(cè)量, 可以連續(xù)的得到沿著探測(cè)光纜幾十公里 的測(cè)量信息,誤報(bào)和漏報(bào)率大大降低。同時(shí)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。2. 抗電磁干擾,在高電磁環(huán)境中可以正常的工作。光纖本身是由石英材料組成的, 完全的電絕緣; 同時(shí)光纖傳感器的信號(hào)是以光纖 為載體的,本征安全,不受任何外界電磁環(huán)境的干擾。3. 本征防雷。雷電經(jīng)常破壞大量的電測(cè)傳感器。 光纖傳感器由于完全的電絕緣, 可以抵抗高電 壓和高電流的沖擊。4. 測(cè)量距離遠(yuǎn),適于遠(yuǎn)程監(jiān)控。光纖的兩個(gè)突出優(yōu)點(diǎn)就是傳輸數(shù)據(jù)量大和損耗小, 在無需中繼的情況下, 可以實(shí) 現(xiàn)幾十公里的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)。5. 靈敏度高,測(cè)量精度高。理論上上大多數(shù)光纖傳感器的