分布式光纖測溫裝置
系統(tǒng)簡介
分布式光纖測溫裝置（Distributed Temperature Sensing System，DTS），它采用先進(jìn)的OTDR技術(shù)和Raman散射光對溫度敏感的特性，探測出沿著光纖不同位置的溫度變化，實現(xiàn)真正分布式的測量。線型光纖差定溫火災(zāi)探測器除了及時預(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溫手段，線型光纖差定溫火災(zāi)探測器具有測量距離遠(yuǎn)、測量精度高、響應(yīng)速度快、抗電磁干擾、適于易燃易爆等危險場所等優(yōu)點，可廣泛應(yīng)用于高壓電纜在線監(jiān)測、電力載流量分析、交通隧道火情監(jiān)測、油氣儲罐火情監(jiān)測、輸煤皮帶火情監(jiān)測、大壩滲漏監(jiān)測等領(lǐng)域。
測溫原理
DTS的溫度測量基于自發(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，散射光有三個波長，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，為信號光；stokes溫度不敏感，為參考光。從傳感光纖背向散射的信號光經(jīng)再次經(jīng)過分光模塊WF，隔離Rayleigh散射光，透過溫度敏感的anti-stokes信號光和溫度不敏感的stokes參考光，并且由同一探測器（APD）接收，根據(jù)兩者的光強(qiáng)比值可計算出溫度。而位置的確定是基于光時域反射OTDR技術(shù)，利用高速數(shù)據(jù)采集測量散射信號的回波時間即可確定散射信號所對應(yīng)的光纖位置。
系統(tǒng)特點及技術(shù)優(yōu)勢
1、快速性
系統(tǒng)測溫、定位速度非常高。為了提高測量時間，采用了高速微弱信號處理技術(shù)優(yōu)勢，單次測量時間最短為3s，響應(yīng)速度快。
2、分布特性
可提供連續(xù)動態(tài)監(jiān)測長達(dá)十幾公里范圍內(nèi)每隔0.5米各點的溫度變化信號，可任意設(shè)置各級溫度報警值。
3、先進(jìn)性
、、、。關(guān)鍵器件優(yōu)選國外進(jìn)口高性能器件，核心算法經(jīng)過嚴(yán)格測試。
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)為實時在線監(jiān)測方式；監(jiān)測范圍內(nèi)任何一點的報警信號上傳至火災(zāi)報警控制器的時間不大于30秒；監(jiān)測系統(tǒng)提供的是一個連續(xù)的動態(tài)監(jiān)測信號，系統(tǒng)可設(shè)置多級溫度點報警即系統(tǒng)支持多級報警，如30℃初報警，40℃預(yù)報警，50℃采取措施等，并且可以根據(jù)環(huán)境不同進(jìn)行報警點溫度參數(shù)設(shè)定；具有差定溫多種報警方式，并且報警參數(shù)可按客戶需求進(jìn)行分區(qū)設(shè)置，報警方式靈活。
6、兼容性
系統(tǒng)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)報警工作站以漢化的圖文方式顯示溫度曲線、報警位置、報警溫度等全部信息；系統(tǒng)可以通過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、消防報警系統(tǒng)等其它控制設(shè)備進(jìn)行聯(lián)動，進(jìn)行聲光報警，信號輸出準(zhǔn)確、完整。
7、安全性
光纜分布式溫度監(jiān)測系統(tǒng)具備安全記錄功能，可儲存一年以內(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，可通過局域網(wǎng)由專門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)可以即時定位受損點，并通過光纖熔接機(jī)對其進(jìn)行熔接，無需停止測量，這對于有效的實施在線監(jiān)測是非常重要的；探測光纜本征安全，采用光信號,不會與動力電纜之間產(chǎn)生相互電磁干擾。
技術(shù)參數(shù)
技術(shù)性能 | 規(guī)格參數(shù) |
光纖類型 | 多模光纖，單模光纖可選 |
測量距離 | 0~10km |
測量通道 | 1/2/4/8 |
空間分辨率 | 0.5-3m |
采樣間隔 | 0.25/0.5m |
定位精度 | 0.5~1m |
測量時間 | 典型5s |
溫度測量范圍 | -100℃-550℃（取決于光纜） |
溫度測量精度 | 1℃ |
溫度分辨率 | 0.1℃ |
定溫報警動作溫度 | 85℃（用戶自主設(shè)置） |
光纖接頭 | FC/APC |
工作電源 | 12-36VDC，8W |
操作溫度 | 0-40℃ |
存儲溫度 | -20℃-60℃ |
工作濕度 | 0~95％R.H. 無凝露 |
通信接口 | 以太網(wǎng)，485，RS232，繼電器 |
存儲空間 | 2000條報警記錄，配合PC機(jī)無限存儲 |
系統(tǒng)組成
系統(tǒng)由測溫主機(jī)、用戶軟件、測溫光纜、機(jī)柜（可定制）組成，如下圖所示。
1、測溫主機(jī)
測溫主機(jī)實現(xiàn)溫度測量和火災(zāi)判斷。測溫主機(jī)采用模塊化設(shè)計，可靠性高；同時憑借高速微弱信號處理技術(shù)優(yōu)勢，最高可實現(xiàn)0.5m空間分辨率，技術(shù)指標(biāo)達(dá)到國內(nèi)高水平。
測溫主機(jī)為2U標(biāo)準(zhǔn)機(jī)架式，測溫主機(jī)的前面板包括4個LED指示燈、1個開關(guān)、1個摁鈕開關(guān)以及蜂鳴器孔和風(fēng)扇散熱
2、用戶軟件
系統(tǒng)提供界面友好、操作簡單的分布式光纖溫度監(jiān)測應(yīng)用軟件。該軟件主要包括：溫度監(jiān)測、火災(zāi)報警、可視化顯示等功能模塊。
●溫度曲線顯示
系統(tǒng)可以實時顯示整個光纜的溫度分布曲線，當(dāng)某處溫度異常的時候通過曲線可以顯示該處溫度升高或降低。
●歷史溫度統(tǒng)計
提供歷史溫度數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析功能，提供溫度變化趨勢，包括：（1）某時刻電纜不同位置的溫度分布曲線；（2）某天電纜某點的溫度變化曲線；（3）某時段電纜某點的溫度變化曲線；（4）某天最高溫度變化曲線。
●火災(zāi)報警
提供定溫、溫升、區(qū)域溫差等多種靈活的火災(zāi)報警方式，報警參數(shù)可以分級、分區(qū)域設(shè)置。當(dāng)測量溫度超過閾值溫度時，系統(tǒng)會自動發(fā)出聲音、LED指示燈、文字、圖像等報警信號。如可設(shè)定多級定溫報警（如30℃初報警，40℃預(yù)報警，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)場監(jiān)測情況確定。
3、測溫光纜
光纖由石英玻璃拉制而成，通過各種封裝形成各種特性的光纜。光纜既是信號傳輸介質(zhì)，又是溫度感測元件。考慮到現(xiàn)場的惡劣環(huán)境，感溫探測光纜應(yīng)具備良好的抗嚙咬、抗震特性。所以感溫探測光纜應(yīng)具備堅固的護(hù)套，提供良好的防護(hù)特性，但同時感溫探測光纜也應(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。
4、機(jī)柜（根據(jù)實際選配/定制）
機(jī)柜部分不是必要部分，根據(jù)項目實際情況，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，通過網(wǎng)線將數(shù)據(jù)接入到服務(wù)器即可。如果配置為本地現(xiàn)場設(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，除測溫主機(jī)外，還包括工業(yè)計算機(jī)、機(jī)架式液晶顯示器、鍵盤鼠標(biāo)、消防電源、蓄電池等外圍設(shè)備。
