分布式光纤传感系统在市政综合管廊的应用

发表时间:2019/6/10   来源:《科技研究》2019年3期   作者:蒋国兴
[导读] 如何加强地下连廊的安全消防,实施监控就显得十分重要,在此情况下,如何建设一套完美的通信系统是我们当前需要考虑的重点,如何将综合连廊系统的控制中增加分布式光纤传感系统的使用,也是本文需要研究重点。

(杭州山旭光电有限公司  浙江杭州  310000)
        摘要:社会的不断发展与进步,国内的城市在进行建设的过程当中,越来越多的使用综合连廊,综合楼工程在相关工程中占据着重要的位置。因为地下综合连廊在建设中,都会建设与较深的地方。如何加强地下连廊的安全消防,实施监控就显得十分重要,在此情况下,如何建设一套完美的通信系统是我们当前需要考虑的重点,如何将综合连廊系统的控制中增加分布式光纤传感系统的使用,也是本文需要研究重点。
        关键词:分布式光纤传感系统;市政综合管廊;应用
       
       
        引言
        效果十分明显。在进行连廊作业时,应该加强连廊内部的操作,将光纤技术使用在连廊技术过程当中,将该技术合理运用在地下连廊,提高连廊作业的智能化,这样做可以减少管线对道路用地的占用,全面节约城市用地。
        1.DTS(Distributed Temperature Sensor)分布式光纤
        温度传感器可以检测一根长达几千米到几十千米的光纤的温度分布,空间采样间隔仅1m,检测周期可达秒级。光纤本身由石英制成,具有极佳的电磁惰性。因此,DTS是一种前所未有的“超级温度传感器”,它正被迅速应用在火灾探测、电力、石油石化等领域。光纤在系统中同时作为传输载体和传感器,背向Raman散射光的强度受整段光纤各处空间上的温度场调制后,被DTS光纤温度传感系统检测并进行解调,得到整段光纤上的温度场分布。
        DTS的敏感度很高,还可以根据冬天夏天环境温度的不同,不同区域状况的不同,设置不同的报警阈值,当出现温度异常时,会触发系列系统内的继电器,报警短信模块,网络模块,可以通过继电器联动现有的报警消防主机,由报警消防主机控制喷淋系统等各类报警设备,也可以直接由系统内的继电器对报警设备进行联动控制。
        灵敏度高,精度高:系统可以在整个通道范围内,达到±1℃的精度。
        反应迅速:DTS8000系列如短距离快速多模系统,扫描一个四公里的通道只需要1秒,扫描一个十公里的通道也只需要5秒,可以最快速的检测出任何变化。
        极佳的稳定性:每台系统,都会经过多轮高低温,交变湿热的环境测试,以确认适应各种恶劣环境。
        电磁绝缘性极好,不受电磁干扰,本质防雷:系统使用的感温光纤其材质是石英,完全绝缘,不受雷击影响;光纤中传输的激光脉冲的频段远远高于电磁场的频段,完全不受电磁干扰,因此即使在强电磁场环境下工作也完全不受影响。
        2.光纤传感系统的结构
        分布式光纤温度传感系统由二极管激光器、波长甄别模块、光电检测器、信号处理电路、光纤传感回路和计算机等组成。
        3.分布式光纤传感技术DTS
        3.1主要特点
        1、)真正意义上实现分布式测量,整条光纤既传输信号又感应温度;
        2、)抗电磁干扰、抗腐蚀,能在高磁场呵其他恶劣的环境中正常工作;
        3、)完全的点绝缘,可以抵抗高电压和高电流的冲击;
        4、)高空间分辨率,长期稳定可靠;
        5、)测量模式: 人工或全自动测量;
        6、)安装方便,用户界面简洁明了,测量分析,多重数据分析对比(测量趋势,基线),图形放大等;
        7、)警报与预警: 自动警报触发,报警类型设置 (温度, 应变, 渗漏,...)。



        8、)一次测量就可以获取整个光纤区域内被测量的一维分布图,将光纤架设成光栅状,就可测定被测量的二维和三维分布情况;
        9、))系统的空间辨别率一般在米控制的范围之内,因此在对物体进行测量时,应该将其范围控制在最小化,一般只能将观测的范围控制在平均值内;
        10、)系统的测量精度与空间分辨力一般存在相互制约关系。
        3.2系统特点
        1、真正意义上实现分布式测量,整条光纤既传输信号又感应温度;
        2、抗电磁干扰、抗腐蚀,能在高磁场及其他恶劣的环境中正常工作;
        3、完全的点绝缘,可以抵抗高电压和高电流的冲击;
        4、灵敏度高,测量精度高;
        5、安装方便,用户界面简洁明了;
        6、寿命长,综合成本低。
        4.分布式光纤测温主机
        埃尔乔亿分布式光纤测温主机是基于光纤拉曼散射原理,采用了先进的高频脉冲激光技术、光纤拉曼散射技术、光波分复用技术、光时域反射技术、高频信号采集技术、弱信号处理技术及网络通信技术等研制而成的。分布式光纤测温主机具有实时连续检测被监测对象各点的温度并能准确定位的功能。
        DTS8000型分布式光纤测温主机主要技术指标:测温范围-30℃∽120℃、测量距离2、4、6、8、10Km可选、通道数量1、2、4、6、8、16可选、定位精度1m、测温精度±0.5℃、温度分辨率0.1℃。
        4.1分布式光纤测温主机在综合管廊中的应用
        在综合管廊中,各种设备设施众多、运行环境复杂。因此,有必要对部分管道和设施进行实时、在线温度监测,利用分布式光纤测温主机配置感温光纤、配套设备及相关软件,即可构成分布式光纤测温系统。分布式光纤测温系统可以通过在线监测,实时掌握整条管廊的运行状态,有效监测管廊设备在不同负载下的发热状态,提高对管廊的管理水平。
        分布式光纤测温系统集光纤传感、光纤传输、光纤通信、光电控制及计算机等技术于一体,具有本质安全、长期可靠、不受电磁干扰、测温精度高、实时在线等优点,实现了综合管廊运行设备的多点、实时、在线温度监测。
        5.光纤传感技术城市地下管廊综合监控系统的具体应用
        5.1.系统总体框架
        系统主要实现供热管道、供水管道、综合管廊甲烷泄漏检测、综合管廊视频智能监控、供热供水管道阀门远程关闭、综合管道监控报警、视频阀门关闭联动报警等的综合监控。系统分为三个层次:中央管理、子控制站汇总和前端采集控制。
        5.2监控中心管理层
        通过实时采集管道加热线温度、收集井液位、泵开关状态、甲烷含量、视频图像信息,实时监测和集中管理管沟运行状态,当出现异常信息时发出报警,由专业管理人员派遣和指导。
        5.3分控中心汇集层
        在进行控制时,应该合理的分配分布式光纤温度传感机器,实现对所管控的范围,供热管道的光纤温度以及泄露的问题处理,及时将信息传送到管理人员监控范围的之内,满足供热管道泄漏监控得到及时的解决处理。
        5.4综合管沟前端采集控制层
        温度测量光纤传感器置于地沟中,检测结果通过温度测量光纤传感器传输到分布式控制中心分布式光纤温度传感主机,传感主机对采集到的信号进行实时分析处理,实现对温度的监测。
        总结:
        由于综合联量处于较为复杂的地区,在连廊内部铺设许多管线。如果温度和温差变化较大,就会使得连廊内部发生问题。使用普通的监控形式以及监控系统,很难将内部的内容进行控制,影响连廊的稳定发展。因此,使用分布式光纤系统,能够加强连廊系统内部的质能化发展。
        参考文献:
        [1]姜姗姗;杨娜娟;分布式光纤传感系统在市政综合管廊的应用研究[J].河南大学,2016(24):117-119.
        [2]张绍杰;杨琪琪;曹阳;浅析市政综合管廊的应用研究 [J].黄河科技学院,2016(19):63.
        [3]高娟军;将姜文;浅谈市政综合管廊技术系统研究[D]大连外国语学院,2016(26):267-269.
        [4]高军姜;黄山;浅谈市政综合管廊控制[D]河南轻工业学院报纸宣,2016(26):267-269.
        [5]高山;王珊珊;市政综合管廊控制策略[D]河南新乡学院,2016(26):267-269.

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