一、綜述
分布式光纖測溫系統(tǒng)集光、電、機械、計算機和微弱信號檢測等技術(shù)為一體，可實現(xiàn)大范圍空間溫度分布式實時測量，具有測量距離長、覆蓋探測區(qū)域、實時監(jiān)測、可精確定位等優(yōu)點，在交通隧道、地鐵、電力、石化、水利等等領(lǐng)域均有應(yīng)用。
分布式光纖測溫系統(tǒng)同時實現(xiàn)溫度測量和空間定位功能，其中溫度測量利用光纖自發(fā)拉曼（Raman）散射效應(yīng)，空間定位利用光時域反射（OTDR）技術(shù)。
光纖既是傳輸介質(zhì)，又是傳感器。高速驅(qū)動電路驅(qū)動激光器發(fā)出一窄脈寬激光脈沖，激光脈沖經(jīng)波分復(fù)用器后沿傳感光纖向前傳輸，激光脈沖與光纖分子相互作用，產(chǎn)生多種微弱的背向散射，包括瑞利（Rayleigh）散射、布里淵（Brillouin）散射和拉曼（Raman）散射等，其中拉曼散射是由于光纖分子的熱振動，產(chǎn)生溫度不敏感的斯托克斯（Stokes）光和溫度敏感的反斯托克斯（Anti-Stokes）光，兩者的波長不一樣，經(jīng)波分復(fù)用器分離后由高靈敏的探測器所探測。光纖中的Anti-Stokes光強受外界溫度調(diào)制，Anti-Stokes與Stokes的光強比值準確反映了溫度信息；不同位置的拉曼散射信號返回探測器的時間是不一樣的，通過測量該回波時間即可確定散射信號所對應(yīng)的光纖位置；結(jié)合高速信號采集與數(shù)據(jù)處理技術(shù)，可準確、快速地獲得整根傳感光纖上任一點的溫度分布信息。
分布式光纖測溫技術(shù)原理
二、系統(tǒng)組成
2.1系統(tǒng)組成概述
系統(tǒng)主要包括測量主機、傳感光纜、用戶軟件和相關(guān)配件。
2.1.1 測量主機
測溫主機采用多項光電測量和光纖技術(shù)以及性能高的光電器件，測量距離（16km）可定制、響應(yīng)速度（2s）、測溫精度（0.5℃）?？蛻艨梢葬槍?yīng)用需求，選擇相應(yīng)的型號。
測量主機外觀
分布式光纖測溫系統(tǒng)技術(shù)指標如下：
測溫性能 | |
測量距離 | 0~16km |
測量時間 | 2s/通道 |
測溫精度 | ±0.5℃ |
溫度分辨率 | 0.1℃ |
通道數(shù)量 | 1~8（可選） |
測溫范圍 | -40℃~85℃（常規(guī)光纖） -40℃~250℃（特殊光纖） |
采樣間隔 | 0.4m，0.8m |
空間分辨率 | 0.5m，1m，2m，3m |
定位精度 | ,0.2m，0.8m |
系統(tǒng)接口 | |
光纖接頭 | FC/APC |
通訊接口 | Ethernet，USB，RS232 |
繼電器 | 46路溫度報警，2路系統(tǒng)故障 |
工作條件 | |
工作溫度 | -10℃~60℃ |
工作濕度 | 0~95％R.H. 無凝露 |
工作電源 | DC 24V，AC 220V（可選） |
IP等級 | IP50 |
2.1.2感溫探測光纜
傳感光纜采用特殊設(shè)計的快速導(dǎo)熱型光纜，纖芯采用進口GI 62.5/ 125多模光纖，光纖保護層選用高強度聚合物及不銹鋼螺旋管鎧裝護套，外護套為低煙無鹵阻燃材料，抗拉強度、耐彎、耐壓性能好，防水、抗腐蝕性，穩(wěn)定可靠，工作壽命長。經(jīng)過特殊設(shè)計的光纜結(jié)構(gòu)，既能快速傳遞外界熱量，又可有效保護光纜內(nèi)部的光纖，還能防止嚙齒動物的嚙咬，尤其適合工業(yè)消防監(jiān)測應(yīng)用及工程施工需求。
感溫探測光纜的技術(shù)參數(shù)如下：
光纖類型 GI 62.5/125um
光纖接頭 FC/APC,E2000/APC(可選）
光纜壽命 大于30年
光纜外徑 3mm-6mm
抗拉強度 ＞600N
抗壓強度 3000N
彎曲半徑 ≥60mm
外護套 阻燃聚合物 不銹鋼管
2.1.3用戶軟件(可根據(jù)客戶需求量身定制)
用戶軟件為自主設(shè)計開發(fā)，為用戶提供人性化、功能完善的中文交互界面，實時顯示溫度分布曲線和待測區(qū)域報警狀態(tài)，可根據(jù)實際工況分區(qū)設(shè)置多級報警閾值，并提供歷史數(shù)據(jù)查詢及統(tǒng)計分析功能。采用*的基于Web的以太網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)，系統(tǒng)可以方便地與客戶局域網(wǎng)連接，在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的每一臺計算機均可快捷地訪問系統(tǒng)，通過操作系統(tǒng)自帶的IE瀏覽器即可訪問、調(diào)取溫度數(shù)據(jù)和報警信息。
功能特點
基于Web的以太網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)
中文界面
簡單易用，操作方便
可視化視圖，易于定位
分區(qū)設(shè)置多級報警閾值
歷史數(shù)據(jù)查詢及統(tǒng)計分析
量身定制開發(fā)
三、分布式光纖測溫系統(tǒng)功能特點
光纖溫度監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)能分別針對不同環(huán)境下的溫度進行監(jiān)測，能盡早發(fā)現(xiàn)事故隱患，減少損失。同時提供實時在線監(jiān)測數(shù)據(jù)，為運行人員全面了解電氣設(shè)備的使用情況提供可靠依據(jù)。有自診斷功能，如果探測光纜受損，系統(tǒng)可及時定位故障點。
分布式光纖測溫系統(tǒng)的主要功能特點
1.1分布式實時測量，覆蓋探測區(qū)域，精確定位火災(zāi)位置。
1.2可視化顯示，實時顯示火災(zāi)發(fā)展趨勢和蔓延方向。
1.324小時不間斷在線監(jiān)測，從根本上杜絕人員疏忽導(dǎo)致的事故。
1.4測量距離長，測量信息豐富。測量精度高，響應(yīng)速度快。
1.5報警方式靈活：
1.5.1可實現(xiàn)差定溫多級報警方式，確保火災(zāi)初期可靠報警。
1.5.2可針對環(huán)境變化設(shè)置可達1000個不同報警控制區(qū)域，報警控制區(qū)可編程，并可按照用戶的要求進行設(shè)計，每個單獨的報警區(qū)域可設(shè)置不同的報警值。
1.5.3系統(tǒng)具有多級定位報警、差溫報警和預(yù)報警功能，一旦檢測到監(jiān)測部位環(huán)境溫度值或溫升速率超過設(shè)定的閾值，自動發(fā)出聲光報警信息，并傳送至火災(zāi)報警主機。
1.6當發(fā)生火災(zāi)時，及時提供報警信息并準確定位起火位置，并可通過繼電器輸出模塊與其它消防設(shè)施進行聯(lián)動控制。
1.7實時溫度信息和報警信息可自動保持，具有歷史數(shù)據(jù)查閱與統(tǒng)計分析功能。
1.8系統(tǒng)具有自診斷功能，如果探測光纜受損，系統(tǒng)可及時定位故障點。
1.9穩(wěn)定可靠，誤報率低。
1.10探測光纜既是信號傳輸載體，又是感溫元件，安裝方便；探測光纜采用耐久性設(shè)計，工作壽命長，后期維護成本低。
1.11光信號測量，本質(zhì)安全，抗電磁干擾，適合易燃易爆等惡劣環(huán)境下長期工作。
1.12測溫系統(tǒng)可以單獨保存七天以上的溫度數(shù)據(jù)及報警信息，可選用非機械硬盤式閃存介質(zhì)或者大容量進口硬盤存儲介質(zhì)。
1.13測溫系統(tǒng)采用符合工業(yè)級可靠性要求的嵌入式系統(tǒng)，具備web網(wǎng)絡(luò)訪問功能。
1.14 具有網(wǎng)絡(luò)接口，可與管理網(wǎng)絡(luò)相連，實現(xiàn)信息的共享和進一步的數(shù)據(jù)處理功能。
技術(shù)性能
u 距離：16km
u 速度：2s/通道
u 精度：0.5℃
u 采點：0.4m采樣間隔
u 通道：可定制，≥2
u 系統(tǒng)接口豐富，組網(wǎng)方便
u 報警繼電器輸出達48路
u 單一探測器光路設(shè)計，可靠性高
u 具有自診斷功能，快速定位故障
u 差定溫報警功能，報警方式靈活
u 無漏報，誤報率低
四、感溫探測光纜安裝方式
分布式感溫光纖測溫系統(tǒng)主機部署在監(jiān)控中心，4路感溫探測光纖直接從測量主機引出，沿著待測電纜夾層或橋架敷設(shè)，對于高壓電纜，一根高壓電纜敷設(shè)一根感溫光纖，對于電纜夾層，在每一層電纜夾層中，探測光纜S型鋪設(shè)。
感溫探測光纜的安裝需貼緊探測區(qū)域，以實現(xiàn)溫度或火災(zāi)的快速響應(yīng)。用塑料扎帶把光纜和電纜捆扎在一起。電纜豎井中感溫光纖宜緊貼豎井側(cè)壁敷設(shè)。電纜接頭處感溫光纖的設(shè)置應(yīng)將感溫光纖盤繞成環(huán)，貼附與電纜接頭處。環(huán)的彎曲半徑應(yīng)不小于光纖外徑的20倍。
光纜鋪設(shè)示意圖
