分布式光纖測(cè)溫系統(tǒng)

1、分布式光纖溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)型號(hào)：CTM 4000德國(guó)技術(shù)激光器15年免維護(hù)產(chǎn) 品 樣 本（2006版）北京興迪儀器有限責(zé)任公司2目 錄122.12.2345 OTS5.15.25.2.1 5.2.2 5.2.3 5.35.3.15.3.26 CHARON_02 78910113分布式光纖溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)型號(hào)：CTM4000目前，在很多場(chǎng)合下，溫度已成為非常關(guān)鍵的因素，許多物理特性的變化都直接反映在溫度的升降上，因此對(duì)溫度的監(jiān)測(cè)的意義越來(lái)越大。隨著光纖應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展，基于拉曼散射原理的分布式光纖測(cè)溫系統(tǒng)是目前世界上最先進(jìn)、最有效的連續(xù)分布式溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。CTM4000 心技術(shù)成套生產(chǎn)，并提供整套系統(tǒng)的安

2、裝，調(diào)試和售后服務(wù)。已得到國(guó)內(nèi)用戶的廣泛認(rèn)可。截止到2005年底，已經(jīng)應(yīng)用在北京電力公司220kV根220KV電纜，廈門電業(yè)局10/110/220kV電纜，寧波電力局220 kV電纜，連云港核電站220KV電纜的溫度監(jiān)測(cè)上。同時(shí)向廈門電業(yè)局提供電纜載流量計(jì)算軟件，實(shí)時(shí)提供電纜的負(fù)荷率和載流量預(yù)測(cè)。在中國(guó)的高速公路隧道，過(guò)江隧道，辦公大樓防火等領(lǐng)域也有50多套正在使用中。在全世界范圍內(nèi)共有約2500套系統(tǒng)投入使用。1 1) 電力電纜溫度監(jiān)測(cè)電力電纜的在線實(shí)時(shí)溫度監(jiān)測(cè)，具有重大現(xiàn)實(shí)意義:運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)，有效監(jiān)測(cè)電纜在不同負(fù)載下的發(fā)熱狀態(tài)，積累歷史數(shù)據(jù)；載流量分析，可以保證在不超過(guò)電纜的允許運(yùn)行溫度的

3、情況下，最大地發(fā)揮電纜的傳輸能力，降低運(yùn)行成本；老化監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)電纜上的局部過(guò)熱點(diǎn)。及時(shí)采取降溫措施，延緩電纜老化速度；實(shí)時(shí)故障監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)電纜運(yùn)行過(guò)程中的外力破壞；電纜溝內(nèi)火情監(jiān)測(cè)與報(bào)警；42) 高壓架空線的增容在歐洲還廣泛應(yīng)用于高壓架空線的增容監(jiān)測(cè)。通過(guò)對(duì)關(guān)鍵跨的導(dǎo)線溫度監(jiān)測(cè)，提高整條架空線路的輸送容量。在法國(guó)里昂，巴黎等地具有成功實(shí)例。3) 發(fā)電廠，大型冶金企業(yè)電纜溝防火及火情監(jiān)測(cè)電纜溝防火直接關(guān)系到發(fā)電機(jī)組的安全運(yùn)行。根據(jù)電力事故分析，由于電纜故障引起的火災(zāi)事故占相當(dāng)大比例。火災(zāi)一旦發(fā)生，會(huì)導(dǎo)致大面積電纜燒毀，機(jī)組被迫停機(jī)，造成重大直接經(jīng)濟(jì)損失。實(shí)時(shí)溫度監(jiān)測(cè)可以提前預(yù)警，以便及時(shí)采取措施。

4、傳統(tǒng)的測(cè)溫方法是將某些點(diǎn)式溫度傳感器安裝在電纜溝的重要部位，用光纜進(jìn)行溫度數(shù)據(jù)傳送，其優(yōu)點(diǎn)是比較經(jīng)濟(jì)，但存在安裝繁瑣，抗電磁干擾能力低，監(jiān)測(cè)不完整等缺點(diǎn)。4) 交通運(yùn)輸領(lǐng)域的溫度監(jiān)測(cè)和火情監(jiān)測(cè)如：高速公路隧道、過(guò)江隧道，地鐵、鐵路、機(jī)場(chǎng)、船艙等防火，火情監(jiān)測(cè)。10個(gè)報(bào)警輸出，可同時(shí)啟動(dòng)強(qiáng)制通風(fēng)，關(guān)閉火災(zāi)通道，通知醫(yī)療救援和指揮中心等。5) 重要區(qū)域的溫度測(cè)量和監(jiān)控電視臺(tái)、通信機(jī)房、移動(dòng)基站、控制機(jī)房、電線電纜通道等。6) 危險(xiǎn)區(qū)域的溫度測(cè)量和監(jiān)控（設(shè)備簡(jiǎn)單、無(wú)外加電源，受監(jiān)控的區(qū)域不帶電）如：油罐、氣罐、煤倉(cāng)、危險(xiǎn)品倉(cāng)庫(kù)等。7) 大面積、大范圍的溫度測(cè)溫和監(jiān)控如：糧倉(cāng)、冷庫(kù)、貨倉(cāng)、造紙廠、酒廠

5、、制藥廠、飲料廠、煙廠等。8) 壓力容器表面溫度測(cè)量和監(jiān)控如：氣化爐、反應(yīng)罐等。9) 大型電力變壓器內(nèi)部溫度監(jiān)測(cè)根據(jù)變壓器的溫度監(jiān)測(cè)要求布置光纜，光纜所到之處，溫度實(shí)時(shí)顯示。52 2.1光纖溫度測(cè)量技術(shù)基于拉曼散射的物理效應(yīng)。光波導(dǎo)由攙雜的石英玻璃制成，石英玻璃由SiO 分子組成，熱使分子晶格產(chǎn)生振動(dòng)，如果光照射在受熱激發(fā)而振動(dòng)的分子上，聲2子和這些分子的電子之間會(huì)發(fā)生相互作用。因此光在光波導(dǎo)中會(huì)發(fā)生散射，這種效應(yīng)就是拉曼散射。和入射光激發(fā)晶格諧振的頻率相比，散射光的譜線頻率發(fā)生了位移。反斯托克斯線的強(qiáng)度和溫度有關(guān)，斯托克斯線和溫度無(wú)關(guān),使用光波導(dǎo)內(nèi)一點(diǎn)的反斯托克斯光和斯托克斯光強(qiáng)度的一種關(guān)系

6、式，即可得到這一點(diǎn)的溫度。2.2拉曼散射光的分布式測(cè)量要求有一個(gè)背光散射過(guò)程。最著名的背光散射過(guò)程就是OTDR (OTDR: 插頭進(jìn)行評(píng)價(jià)和定位，定位使用玻璃纖維材料的衰減特性（瑞利散射）。OTDR 的散射水平和位置。與瑞利光相比，拉曼散射光測(cè)量顯示的背光信號(hào)只是千分之一左右，使用OTDR 技術(shù)的分布式拉曼溫度傳感器使用高性能脈沖激光源和快速信號(hào)平均技術(shù)。6本系統(tǒng)采用OFDR 技術(shù)，通過(guò)傅利葉變換得到OTDR 圖譜。該技術(shù)已被德國(guó)廠家注 技術(shù)大大降低了對(duì)于激光器能量的要求，本系統(tǒng)不再使用固體激光器，而改使用半導(dǎo)體激光器，使激光器的壽命大大增加。下圖顯示了拉曼溫度測(cè)量系統(tǒng)的組成。 溫度測(cè)量系統(tǒng)由

7、控制器和作為線形溫度傳感器的玻璃光纖（光波導(dǎo)）組成，而控制器由激光源、光器件、微處理單元組成。這些背光散射的幅值和各點(diǎn)的拉曼散射光的強(qiáng)度成比例，從兩個(gè)測(cè)量通道得到幅值的關(guān)系即可得到沿傳感器電纜的光纖溫度。經(jīng)國(guó)家級(jí)試驗(yàn)室進(jìn)行比對(duì)試驗(yàn)，光纖測(cè)溫系統(tǒng)的測(cè)量結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行比對(duì)，其測(cè)量誤差在129.5 34.0 40.5 43.5 51.0 53.0 60.5 65.0 71.0 74.530.0 35.0 40.0 45.0 50.0 55.0 60.0 65.0 70.0 75.0光纖測(cè)溫系統(tǒng)測(cè)量值標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)測(cè)量值73 溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)CTM4000 組成如下：感溫光纜多路光轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)

8、（可選件）帶激光光源的控制器測(cè)溫軟件計(jì)算機(jī)及打印機(jī)現(xiàn)場(chǎng)安裝和技術(shù)服務(wù)4 z z 系統(tǒng)的溫度精度高： 冰水 現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)圖（廈門）8z 系統(tǒng)采用OFDR 頻域反射技術(shù)，半導(dǎo)體激光源的工作壽命長(zhǎng)達(dá)20年，系統(tǒng)具有更高的可靠性z 系統(tǒng)使用半導(dǎo)體光學(xué)開(kāi)關(guān)，使用壽命大于20年z 系統(tǒng)可以分128個(gè)區(qū)，每個(gè)區(qū)域可以獨(dú)立報(bào)警z z 擁有自己的施工隊(duì)伍，有內(nèi)置和外敷光纜的現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)5 51 測(cè)量范圍： 2/4/6/8/10/15km長(zhǎng)度分辨率：溫度測(cè)量精度：測(cè)量方式：供電：0.5/1/1.5/3m單端測(cè)量直流供電 2230VDC功率消耗 最大 50W 24VDC或交流供電 85-264V AC,47-63Hz輸入電

9、流 230V AC; 0.45A typ.溫度 相對(duì)濕度 95%(無(wú)凝結(jié))5.2 OTS5.2.1主機(jī)OTS 測(cè)量設(shè)備為德國(guó)進(jìn)口設(shè)備，是CTM 高。電纜從儀器的后面板連接。尺寸 H x W x D 13.5 cm x 44.9 cm x 31.5 cm重量 10.2kg24V 直流：測(cè)量裝置供電要求24V DC, 功率100W. 電流安全級(jí)A.RS-232：通訊電纜與 RS 232 端口相連9TCP/IP 通訊輸出：10 個(gè)繼電觸點(diǎn)作為輸出端口。將報(bào)警信號(hào)輸送到最多10個(gè)不同監(jiān)控點(diǎn)輸入：4 個(gè)光隔離 24V 輸入端。所有電纜連接在儀器后面板OTS 主機(jī)控制器前面板ABCDEFLEDsLEDsL

10、EDsLED操作電源,激光開(kāi),故障RS232 傳輸, RS232 接收,因特網(wǎng)接收,因特網(wǎng)工作通訊開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)報(bào)警輸入,輸出報(bào)警工作回路關(guān)閉輸出復(fù)位LED超保護(hù)開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)主開(kāi)關(guān)10控制器后面板5.2.2電氣參數(shù)與 24V DC 電源連接連接器類型Pins 1-6Pins 7-8Pins 9-15OV DCGround+ 24V DC與RS-232通訊連接*Pin 8 CTS*Pin 9*要求的連接,符合相關(guān)協(xié)議RI通訊參數(shù)：硬件信號(hào)交換: RTS/CTS波特率 19200無(wú)奇偶, 8 data, 1 stop輸出連接 繼電器觸點(diǎn)連接器類型Pins 1, 14Sub-D 25-pin, femaleO

11、ut 111Pins 2, 15Pins 3, 16Pins 4, 17Pins 5, 18Pins 6, 19Pins 7, 20Pins 8, 21Pins 9, 22Pins 10, 23Pins 11,12,13,24,25Out 2Out 3Out 4Out 5Out 6Out 7Out 8Out 9Out 10n.c.觸點(diǎn)的電氣運(yùn)行數(shù)據(jù):斷開(kāi)功率最大 60W開(kāi)關(guān)電壓最大 45 V DC / 35有效值開(kāi)關(guān)電流最大 2 A DC接觸電阻50 m輸入連接 :光隔離 24V 輸入連接器類型Pin1 In1Pin2 InPin3 InPin4 InPin5,6,7,8,9 Ground23

12、4輸入電壓24V, level, active LOW輸入阻抗2 kOhm5.2.3光的連接器采用軟電纜連接方式連接器類型 E2000光纖 62.5/125m 光纜5.3 根據(jù)測(cè)溫目的的不同，光纜敷設(shè)方式的不同，我們提供多種型式的感溫光纜供用戶選擇（見(jiàn)下圖），比如，用于火情監(jiān)測(cè)時(shí)，光纜帶鋼絲鎧裝，耐溫可達(dá)上千度，以下介紹，一種標(biāo)準(zhǔn)感溫光纜的技術(shù)規(guī)范：12標(biāo)準(zhǔn)感溫光纜包括2根型號(hào)為多模GI62.5/125 m 的獨(dú)立光纖,填充憎水性材料保護(hù)光纖，黑色或紅色，帶長(zhǎng)度計(jì)米標(biāo)志，直徑5.6 mm mm 。感溫光纜通過(guò)傾斜接地連接器與激光源連接，連接器在連接前必須迅速用酒精清潔和進(jìn)行破損檢查。光纜截面圖

13、：Strain relief AramindPolymer tube,gel-filledOptical fibers(2 GI 62.5/125)技術(shù)參數(shù)如下：光纖型號(hào)：GI fibre 62.5/125光纖數(shù)： 2數(shù)值孔徑：0.2750.02光纖特性：光譜衰減: 2.7 dB/km (850nm)1.6 dB/km (970nm)0.5 dB/km (1300nm)帶寬: 440 MHz (850nm) 300 MHz (970nm) 200 MHz (1300nm)光纜重量： 30kg/km最小彎曲半徑：60 mm (無(wú)拉力)80 mm(最大拉力：400 N 800 N 最大抗壓力：40

14、0 N/cm重復(fù)彎曲次數(shù)（100N）：500 次（半徑50mm ）外護(hù)套材料：阻燃材料，黑色或紅色外護(hù)套絕緣性能：5000 V DC溫度范圍： - 25 +70C-25C到120600 13光纜標(biāo)準(zhǔn)：EN18700, IEC60754, IEC60332-1,IEC61034-1,IEC61034-2,IEC60754-2光纖標(biāo)準(zhǔn)：IEC60793531外敷設(shè)式光纜532內(nèi)嵌式光纜6 FS 光開(kāi)關(guān)是一種光路控制器件，起著切換光路的作用。多路感溫光纜在控制室和光纖轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)相連，使檢測(cè)系統(tǒng)可巡回檢測(cè)多路檢測(cè)對(duì)象。FS了機(jī)械式光開(kāi)關(guān)帶來(lái)的機(jī)械磨損和壽命短等問(wèn)題。半導(dǎo)體光學(xué)式光開(kāi)關(guān)的理論使用壽命可以達(dá)

15、到20年以上。但目前此類開(kāi)關(guān)的最大通道數(shù)為8通道。147 具有以下特點(diǎn)：z 全中文軟件，操作簡(jiǎn)單z 實(shí)時(shí)顯示電纜線路上的溫度分布曲線z 實(shí)時(shí)顯示各點(diǎn)溫度隨時(shí)間變化的曲線z 對(duì)測(cè)量區(qū)域在長(zhǎng)度上進(jìn)行分區(qū)，最多可分成128各區(qū)，分區(qū)監(jiān)測(cè)z 對(duì)一些區(qū)域進(jìn)行局部重點(diǎn)監(jiān)測(cè)z z 每個(gè)區(qū)域可獨(dú)立設(shè)置3個(gè)報(bào)警參數(shù)測(cè)量區(qū)域劃分原則一般為：z 被監(jiān)測(cè)物體結(jié)構(gòu)發(fā)生變化的z 被監(jiān)測(cè)物體周圍環(huán)境發(fā)生變化的z 被監(jiān)測(cè)物體旁有明顯標(biāo)志物體的z 用戶確定的重點(diǎn)部位每個(gè)區(qū)域內(nèi)可以獨(dú)立設(shè)置3個(gè)報(bào)警參數(shù)：z 最高溫度報(bào)警z 溫度上升速率報(bào)警z 最高溫度與平均溫度差值（局部過(guò)熱點(diǎn)）報(bào)警TCP/IP 接入： 幾個(gè)控制器的信號(hào)可以在一臺(tái)

16、PC機(jī)上分析處理新數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)： 系統(tǒng)功能強(qiáng)而高效測(cè)溫軟件 提供強(qiáng)大數(shù)據(jù)庫(kù)，存儲(chǔ)所有測(cè)量和配置數(shù)據(jù)，有如下新特點(diǎn)：z 測(cè)量過(guò)程同步瀏覽z 簡(jiǎn)單輸入和輸出配置z 嵌入式配置所有測(cè)量數(shù)據(jù)文件z 測(cè)量數(shù)據(jù)的事件觸發(fā)（報(bào)警）存儲(chǔ)或永久數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的緩沖存儲(chǔ)功能z 測(cè)量數(shù)據(jù)探索者功能： 可輕易通過(guò)時(shí)間段、事件和OTS 數(shù)或標(biāo)題找到測(cè)量數(shù)據(jù)z 為項(xiàng)目調(diào)試和文件歸檔列出詳細(xì)的報(bào)告全程分區(qū)圖及其溫度分布曲線z15z 測(cè)量數(shù)據(jù)導(dǎo)出z 全程溫度分布曲線16z 重點(diǎn)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的溫度隨時(shí)間變化曲線z系統(tǒng)監(jiān)測(cè)曲線17z 系統(tǒng)參數(shù)z 系統(tǒng)設(shè)置18報(bào)警設(shè)置z8 OTS 40P 可有不同類型的工作站，通過(guò)TCP/IP與用戶局域網(wǎng)相聯(lián)，也可以特定的規(guī)約與用戶的SCADA 系統(tǒng)聯(lián)接。方案 1)19方案 2)方案 3)方案 4)209 z 奔騰IV（2 GHz）計(jì)算機(jī)z 顯示器分辨率不小于1024X768z WINDOWS NT 4.0或WINDOWS 2000軟件z 彩色噴墨打印機(jī)z 網(wǎng)卡10 包括：z 標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜H xWxD2.15m x 0.8m x 0.6mz 連接軟光纜 E-2000z 接頭盒z 保護(hù)蓋板z 230V電源電纜z 輸入