一种基于分布式光纤温度传感器的分布式光纤感温探测系统

技术领域

本发明涉及一种基于分布式光纤温度传感器的分布式光纤感温探测系统。

背景技术

分布式光纤温度传感器是先进的温度传感器，利用拉曼散射效应和OTDR 技术实现对敏感光纤所处温度场的分布式测量，具有灵敏度高、抗电磁干扰、 本质安全、重量轻、寿命长、可靠性高等优点，可以广泛应用于电力电缆、地 铁隧道、煤矿巷道、石油储罐、大型建筑结构的温度监控和火灾报警。

在这些系统级应用中，单一的温度传感器并不能完全满足用户实际应用的 需求，往往需要将温度传感器与控制计算机、声光报警装置以及消防电源、蓄 电池等结合起来，实现功能的集成化。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于分布式光纤温度传感器的分布式光纤感温 探测系统。系统集成了温度测量系统、声光报警控制系统和供电系统，且具备 多种接口扩展，操作便捷，功能完善，有效满足了实际工程中的应用需求。

本发明的技术方案是：一种基于分布式光纤温度传感器的分布式光纤感温 探测系统，包括：信号处理系统（1）、声光报警系统（2）和供电系统（3）， 其中：

信号处理系统（1）包含测温主机（11）和控制计算机（12）；测温主机（11） 即分布式光纤温度传感器（简称DTS），包含光源（111）、波分复用器（112）、 光电转换模块（113）、放大模块（114）以及数据采集模块（115）；控制计算 机（12）包括测试模块（121）和控制模块（122）；光源（111）产生的脉冲激 光经过波分复用器（112）注入到测温通道的测温光纤中，在测温光纤中产生的 背向拉曼散射信号再经由波分复用器（112），由光电转换模块（113）接收并 经放大模块（114）放大，最终由数据采集模块（115）采集并上传到测试模块 （121），测试模块（121）计算后将结果传输至控制模块（122）；当控制模块 （122）接收到测试模块（11）的数据并判断，若满足报警条件，将报警动作 指令发送至声光报警模块（2）；当控制模块（122）接收到测试模块（11）的 数据并判断，若满足故障条件，将故障动作指令发送至声光报警模块（2）；

声光报警系统（2）包含继电器（21）、报警指示模块（22）、故障指示模 块（23）用于实现各种信号指示功能；从控制模块（122）产生的报警动作指 令经串行端口（27）下发到继电器（21）时，继电器（21）响应指令并控制报 警指示模块（22），点亮测温通道的指示灯信号并发出报警蜂鸣声信号；从控 制模块（122）产生的故障动作指令经串行端口（27）下发到继电器（21）时， 继电器（21）响应指令，控制故障指示模块（23），点亮测温通道的指示灯信 号并发出有别于报警蜂鸣声信号的故障蜂鸣声信号；

供电系统（3）包含主电源（31）、消防电源（32）、备用电源（33）、空气 开关和防雷器（34）以及总开关（35）；主电源（31）连接外部市电，经空气 开关和防雷器（34），与备用电源（33）一起连接到总开关（35），总开关（35） 分出的两路再分别连接到消防电源（32）相应的接线端；消防电源（32）引出 最终的供电线连接至信号处理系统（1）、声光报警系统（2）和供电系统（3）； 总开关（35）实现了主电源（31）和备用电源（33）的双路控制，总开关（35） 打开时所有部件均处于供电状态，总开关（35）闭合时，主电源（31）与备用 电源（33）均切断，整个系统断电；当外部供电异常时，消防电源（32）实现 主电源（31）与备用电源（33）的自动切换，还可产生报警声并指示故障类型。

所述的测温通道为多个，通道的选择可以通过光开关进行，并可根据不同 的实际需求进行扩展，灵活方便，降低了应用成本。

所述声光报警系统（2）还包含消音功能模块（24）。在报警或故障状态下， 当外界用户触发消音功能模块（24）时，继电器（21）响应触发，并将信号经 串行端口（27）上传至控制模块（122），继电器（21）再经由串行端口（27） 接收经过控制模块（122）转换过后的消音或复位动作指令，控制报警指示模 块（22）或故障指示模块（23）关闭指示灯信号或蜂鸣声信号。

所述声光报警系统（2）还包含自检功能模块（25）。当外界用户触发自检 功能模块（25）时，继电器（21）响应触发，并将信号经串行端口（27）上传 至控制模块（122），然后继电器（21）再经由串行端口（27）接收经过控制模 块（122）转换过后的自检动作指令，控制报警指示模块（22）和故障指示模 块（23）中指示灯信号或蜂鸣声信号的通断，以检查报警指示模块（22）和故 障指示模块（23）的工作状态。

所述声光报警系统（2）还包含复位功能模块（26）；在报警或故障状态下， 当外界用户触发复位功能模块（26）时，继电器（21）响应触发，并将信号经 串行端口（27）上传至控制模块（122），继电器（21）再经由串行端口（27） 接收经过控制模块（122）转换过后的消音或复位动作指令，控制报警指示模 块（22）或故障指示模块（23）关闭指示灯信号或蜂鸣声信号。

所述声光报警系统（2）还包含消音功能模块（24）、自检功能模块（25）、 复位功能模块（26）；在报警或故障状态下，当外界用户触发声光报警模块（2） 中的消音功能模块（24）或复位功能模块（26）时，控制模块（122）接收由 声光报警模块（2）上传的触发请求，控制模块（122）将触发请求转换为消音 或复位动作指令，并将其下发至声光报警模块（2）；在正常工作状态下，用户 触发声光报警模块（2）中的自检功能模块（25），控制模块（122）接收声光 报警模块（2）上传的触发请求，控制模块（122）将触发请求转换为自检动作 指令，并将其下发至声光报警模块（2）。

本发明与现有技术相比的优点在于：

(1)本发明所建立的系统以分布式光纤温度传感器为基础，结合声光报警系 统和备电系统，集多种功能于一体，统一安装在标准机柜中；当有火情或故障 信息发生时，系统自身便可发出相应的声和光信号，指示报警通道、位置；当 管理者明确报警信息后，可直接手动消除报警声信号，当有新的报警信息产生 时，声信号还可再次启动；声光报警系统还具有自检功能，能够随时确认其硬 件的工作状态；系统具有主、备电自动切换功能，当主电源断电时，能够自动 切换到备用电源，且备电能够保证系统整体正常运转8小时以上；当主电源恢 复时，可自动切换到主电源。本发明在工程应用中安装方便，操作便捷，提高 了初次施工的效率，节省空间的同时保证了较全面的功能。

（2）声光报警系统可实现多种指示功能，即当满足以下设定条件时，能够 分别产生相应的报警声和光信号（报警声信号可手动消除）：

a.任意位置处温度超过设定温度阈值；

b.任意位置处温升速率超过10摄氏度／分钟（即差温报警，可设置多级）；

c.任意位置处温度高于设定分区的平均温度20摄氏度；

d.系统故障。

报警显示信息如下：

a.产生报警的位置及其温度值；

b.报警通道；

c.报警类型；

d.系统故障信息。

其中，当有火警信息和故障同时存在时，优先输出火警信号；

声光报警系统还包含复位和自检功能：对其硬件的工作状态具备实时自检 的能力，可确保系统工作状态的正常，一旦有工作状态异常会及时报告，确保 不产生误报和漏报现象；当系统产生故障或报警信号，经过排查消除后，可通 过复位功能使系统恢复正常工作状态；

（3）供电系统除了可实现主、备电的自动切换，当外部供电异常时，可产 生报警声并指示故障类型；同时该部分还包含防雷击和电流过保护功能；

（4）整个系统可以通过一个总开关控制，开关开启时所有部件均处于供电 状态，开关关闭时，主、备电均切断，系统断电。且此开关只能通过专用工具 才能操作，具有良好的安全性能；

（5）系统配置有光开关，能够同时容纳多个测温通道，并可根据不同的需 求进行扩展。

附图说明

图1为本发明的布局平面图；

图2为本发明的数据处理流程图；

图3为本发明的连接方式示意图；

图4为本发明的功能结构图。

具体实施方式

以下结合附图实例对本发明做进一步阐述。

如图1所示，一种基于分布式光纤温度传感器的分布式光纤感温探测系统 包括：信号处理系统1、声光报警系统2和供电系统3，其中：

信号处理系统1包含测温主机11和控制计算机12；测温主机11即分布式 光纤温度传感器简称DTS，包含光源111、波分复用器112、光电转换模块113、 放大模块114以及数据采集模块115；控制计算机12包括测试模块121和控 制模块122；声光报警系统2包含继电器21、报警指示模块22、故障指示模 块23、消音功能模块24、自检功能模块25、复位功能模块26及串行端口27， 用于实现各种信号指示功能；供电系统3包含主电源31、消防电源32、备用 电源33、空气开关和防雷器34以及总开关35；

如图3所示的基于分布式光纤温度传感器的分布式光纤感温探测系统，包 括信号处理系统10、声光报警系统4、供电系统8。其中，信号处理系统10 又包含控制计算机3和测温主机2，通过接口2、接口3和接口4相连；供电 系统包含主电源12、空气开关和防雷器11、总开关7、消防电源6和蓄电池5， 它们的连接顺序如图中所示。

三大分系统之间的连接方式为：声光报警系统4通过接口1与信号处理系 统10相连，当信号处理系统中的控制计算机3接收到的信息满足报警信号时， 便通过接口1控制声光报警系统4产生相应的声和光信号；供电系统8在内部 连接完毕后，最终通过消防电源6的输出口与声光报警系统4、信号处理系统 10相连，实现对整个测量报警系统的供电。当主电源正常时，即使用主电源 12为系统供电；当主电源12异常，消防电源6自动切换到蓄电池5供电，确 保测量报警系统的不间断工作；当主电源12恢复正常后，消防电源6自动切 回到主电源12供电，同时为蓄电池5充电。

如图4所示的基于分布式光纤温度传感器的分布式光纤感温探测系统，工 作流程如下：

主电源31连接外部市电，经空气开关和防雷器34，与备用电源33一起连 接到总开关35，总开关35分出的两路再分别连接到消防电源32相应的接线端； 消防电源32引出最终的供电线连接至信号处理系统1、声光报警系统2和供电 系统3；总开关35实现了主电源31和备用电源33的双路控制，总开关35打 开时所有部件均处于供电状态，总开关35闭合时，主电源31与备用电源33 均切断，整个系统断电；当外部供电异常时，消防电源32实现主电源31与备 用电源33的自动切换，还可产生报警声并指示故障类型。

光源111产生的脉冲激光经过波分复用器112注入到测温通道的测温光纤 中，在测温光纤中产生的背向拉曼散射信号再经由波分复用器112，由光电转 换模块113接收并经放大模块114放大，最终由数据采集模块115采集并上传 到测试模块121，测试模块121计算后将结果传输至控制模块122；当控制模 块122接收到测试模块11的数据并判断，若满足报警条件，将报警动作指令 发送至声光报警模块2；当控制模块122接收到测试模块11的数据并判断，若 满足故障条件，将故障动作指令发送至声光报警模块2；在报警或故障状态下， 当外界用户触发声光报警模块2中的消音功能模块24或复位功能模块26时， 控制模块122接收由声光报警模块2上传的触发请求，控制模块122将触发请 求转换为消音或复位动作指令，并将其下发至声光报警模块2；在正常工作状 态下，用户触发声光报警模块2中的自检功能模块25，控制模块122接收声光 报警模块2上传的触发请求，控制模块122将触发请求转换为自检动作指令， 并将其下发至声光报警模块2；

从控制模块122产生的报警动作指令经串行端口27下发到继电器21时， 继电器21响应指令并控制报警指示模块22，点亮测温通道的指示灯信号并发 出报警蜂鸣声信号；从控制模块122产生的故障动作指令经串行端口27下发 到继电器21时，继电器21响应指令，控制故障指示模块23，点亮测温通道的 指示灯信号并发出有别于报警蜂鸣声信号的故障蜂鸣声信号；

在报警或故障状态下，当外界用户触发消音功能模块24或复位功能模块 26时，继电器21响应触发，并将信号经串行端口27上传至控制模块122，继 电器21再经由串行端口27接收经过控制模块122转换过后的消音或复位动作 指令，控制报警指示模块22或故障指示模块23关闭指示灯信号或蜂鸣声信号； 当外界用户触发自检功能模块25时，继电器21响应触发，并将信号经串行端 口27上传至控制模块122，然后继电器21再经由串行端口27接收经过控制 模块122转换过后的自检动作指令，控制报警指示模块22和故障指示模块23 中指示灯信号或蜂鸣声信号的通断，以检查报警指示模块22和故障指示模块 23的工作状态；

本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域技术人员公知的现有技 术。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通 技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可做出若干改进和润饰，这 些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。