本實(shí)用新型的探測系統(tǒng)適用于電力火災(zāi)探測系統(tǒng)領(lǐng)域，特別涉及一種分布式溫度探測及報警領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

電網(wǎng)變電站內(nèi)鋪設(shè)有大量的供電電纜以及電力設(shè)備信號電纜，并連接高壓電力柜。這些電纜鋪設(shè)在電纜架、電纜管道以及電纜夾層中，以連接各個電力設(shè)備和電力控制室，一旦電纜發(fā)生火災(zāi)事故危害極大。而且由于電纜的鋪設(shè)距離都非常近，火災(zāi)燒毀電纜后沿著電纜火勢沿著電纜很容易蔓延到電力設(shè)備中，造成電力設(shè)備的漏電。變電站中的高電壓還會發(fā)生放電現(xiàn)象，產(chǎn)生電火花，更加助長了火勢。對人和設(shè)備造成不可估量的損失。因此，需要在火災(zāi)發(fā)生之前就及時、準(zhǔn)確地監(jiān)測到變電站內(nèi)溫度的異常變化，并及時發(fā)出預(yù)警使電網(wǎng)維護(hù)人員或工作人員能夠及時采取措施，避免火災(zāi)的發(fā)生和擴(kuò)散。

傳統(tǒng)的溫度測量或傳感裝置測量點(diǎn)固定，測量精度低，溫度變化敏感度低，測溫距離有線的缺陷，無法距離運(yùn)用到區(qū)域監(jiān)測的場所。針對常見的溫度測量缺陷，近年來出現(xiàn)了更加適合的溫度監(jiān)測方式，光纖拉曼溫度傳感器。光纖拉曼溫度傳感器是近年來發(fā)展起來的一種用于實(shí)時測量空間溫度場的光纖傳感產(chǎn)品，該系統(tǒng)利用拉曼散射效應(yīng)和OTDR技術(shù)實(shí)現(xiàn)對敏感光纖所處溫度場的分布式測量，與傳統(tǒng)的電溫度傳感器相比，光纖拉曼溫度傳感器具有靈敏度高、能夠抗電磁干擾、重量輕、壽命長等優(yōu)點(diǎn)，因此可以廣泛應(yīng)用于電力電纜、地鐵隧道、煤礦巷道、石油儲罐以及大型建筑的溫度監(jiān)控和火災(zāi)報警中。

然而，現(xiàn)有技術(shù)中使用的光纖拉曼溫度傳感器，測量精度低，溫度變化敏感性差，體積大的缺陷，導(dǎo)致其發(fā)現(xiàn)火災(zāi)的及時性不夠，無法真正做到將火災(zāi)扼殺在萌芽狀態(tài)，且安裝不方便。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對以上不足，本實(shí)用新型的目的在于提供一種分布式光纖測溫裝置，該裝置能夠及時有效地檢測電網(wǎng)變電站中的火災(zāi)源，及時發(fā)現(xiàn)電力電網(wǎng)中的火災(zāi)源頭并進(jìn)行預(yù)警，確保了電網(wǎng)設(shè)施及電網(wǎng)工作人員的安全。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型通過下列技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

一種分布式光纖測溫裝置，所述裝置包括主機(jī)和探測光纜，所述主機(jī)包括脈沖激光器，波分復(fù)用器，解復(fù)用器，濾波器，數(shù)據(jù)采集裝置，控制模塊，所述探測光纜包括光纖和包裹光纖的外部屏蔽層，其特征在于：所述主機(jī)中的脈沖激光器發(fā)射激光，激光通過波分復(fù)用器入射至探測光纜中的光纖，入射至光纖中的激光脈沖在光纖中發(fā)生散射，同時產(chǎn)生后向散射光，后向散射光通過光纖返回至主機(jī)中，通過主機(jī)中的波分復(fù)用器后分別提取后向散射光中一個比光源波長長的斯托克斯光和一個比光源波長短的反斯托克斯光，通過計(jì)算光纖中任意一點(diǎn)中的反斯托克斯光信號和斯托克斯光信號強(qiáng)度的比例中，獲取該點(diǎn)的溫度；

作為進(jìn)一步優(yōu)化，所述波分復(fù)用器設(shè)置在脈沖激光器輸出端，所述解復(fù)用器設(shè)置在濾波器前端的波分復(fù)用器；

作為進(jìn)一步優(yōu)化，所述提取斯托克斯光和反斯托克斯光為通過設(shè)置的雪崩光電二極管檢波器（APD）對其進(jìn)行探測；

作為進(jìn)一步優(yōu)化，所述計(jì)算光纖中溫度的計(jì)算公式為：

T=hcv/(k[lna-ln(las/ls)])，其中，T為溫度絕對值，h為普郎系數(shù)（J.S），C為光速（m/s），v為拉曼平移量（m-1)，k為鮑爾次曼常數(shù)（J/K），a為溫度相關(guān)系統(tǒng)，las為反斯托克斯（Anti-stokes）光強(qiáng)，ls為斯托克斯（Sttokes）光強(qiáng)；

作為進(jìn)一步優(yōu)化，所述濾波器濾出采集的反射光中的斯托克斯光和反斯托克斯光，并將其轉(zhuǎn)化為電信號，并進(jìn)行濾波處理；

作為進(jìn)一步優(yōu)化，所述數(shù)據(jù)采集裝置設(shè)置于濾波器后，根據(jù)所述控制模塊的控制信號采集濾波器的輸出，根據(jù)奈奎斯特采樣定理采集模擬信號中的數(shù)據(jù)，將模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號；

作為進(jìn)一步優(yōu)化，所述控制模塊包括網(wǎng)絡(luò)傳輸接口，控制端及輸入端，所述控制模塊能夠根據(jù)光線溫度計(jì)算公式計(jì)算光線中任一點(diǎn)的溫度值，所述網(wǎng)絡(luò)傳輸接口提供了將控制模塊中計(jì)算出的溫度值傳輸至工業(yè)控制計(jì)算機(jī)中，所述控制端用于輸出控制信號控制所述主機(jī)中的各個電氣單元的工作，所述輸入端用于接收數(shù)據(jù)采集單元采集的數(shù)據(jù)；

作為進(jìn)一步優(yōu)化，所述控制模塊為ARM、PLC或DSP處理芯片。

本實(shí)用新型專利提供的一種分布式光纖測溫裝置，能夠?qū)﹄娏﹄娋W(wǎng)設(shè)備現(xiàn)場中可能會發(fā)生的火災(zāi)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下的有益效果：

1、對電網(wǎng)電力設(shè)備現(xiàn)場進(jìn)行監(jiān)控，及時發(fā)現(xiàn)可能存在的火災(zāi)的發(fā)生，提高了火災(zāi)報警的準(zhǔn)確性；

2、該裝置采用了自主設(shè)計(jì)的溫度計(jì)算方法，能夠提高火災(zāi)檢測的及時性以及溫度靈敏性；

3、通過網(wǎng)絡(luò)傳輸端口能夠?qū)囟葦?shù)據(jù)及時上傳，便于工作人員對現(xiàn)場監(jiān)控的，且不受地點(diǎn)的限制。

附圖說明

圖1是分布式光纖測溫裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本實(shí)用新型的內(nèi)容做進(jìn)一步詳細(xì)說明。

一種分布式光纖測溫裝置，所述裝置包括主機(jī)1和探測光纜，所述主機(jī)包括脈沖激光器，波分復(fù)用器，解復(fù)用器，濾波器，數(shù)據(jù)采集裝置，控制模塊，所述探測光纜包括光纖2和包裹光纖的外部屏蔽層3，其工作原理為：所述主機(jī)中的脈沖激光器發(fā)射激光，激光通過波分復(fù)用器入射至探測光纜中的光纖2，入射至光纖中的激光脈沖在光纖2中發(fā)生散射，同時產(chǎn)生后向散射光，后向散射光通過光纖2返回至主機(jī)中，通過主機(jī)中的波分復(fù)用器后分別提取后向散射光中一個比光源波長長的斯托克斯光和一個比光源波長短的反斯托克斯光，通過計(jì)算光纖中任意一點(diǎn)中的反斯托克斯光信號和斯托克斯光信號強(qiáng)度的比例中，獲取該點(diǎn)的溫度；

所述波分復(fù)用器設(shè)置在脈沖激光器輸出端，所述解復(fù)用器設(shè)置在濾波器前端的波分復(fù)用器；

提取斯托克斯光和反斯托克斯光為通過設(shè)置的雪崩光電二極管檢波器（APD）對其進(jìn)行探測；

計(jì)算光纖中溫度的計(jì)算公式為：

T=hcv/(k[lna-ln(las/ls)])，其中，T為溫度絕對值，h為普郎系數(shù)（J.S），C為光速（m/s），v為拉曼平移量（m-1)，k為鮑爾次曼常數(shù)（J/K），a為溫度相關(guān)系統(tǒng)，las為反斯托克斯（Anti-stokes）光強(qiáng)，ls為斯托克斯（Sttokes）光強(qiáng)；

濾波器濾出采集的反射光中的斯托克斯光和反斯托克斯光，并將其轉(zhuǎn)化為電信號，并進(jìn)行濾波處理；

數(shù)據(jù)采集裝置設(shè)置于濾波器后，根據(jù)所述控制模塊的控制信號采集濾波器的輸出，根據(jù)奈奎斯特采樣定理采集模擬信號中的數(shù)據(jù)，將模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號；

控制模塊包括網(wǎng)絡(luò)傳輸接口，控制端及輸入端，所述控制模塊能夠根據(jù)光線溫度計(jì)算公式計(jì)算光線中任一點(diǎn)的溫度值，所述網(wǎng)絡(luò)傳輸接口提供了將控制模塊中計(jì)算出的溫度值傳輸至工業(yè)控制計(jì)算機(jī)中，所述控制端用于輸出控制信號控制所述主機(jī)中的各個電氣單元的工作，所述輸入端用于接收數(shù)據(jù)采集單元采集的數(shù)據(jù)；控制模塊為ARM、PLC或DSP處理芯片。

上述實(shí)施例只是為了說明本實(shí)用新型的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的是在于讓本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員能夠了解本實(shí)用新型的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，并不能以此限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。凡是根據(jù)本

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
的實(shí)質(zhì)所做出的等效的變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。