CN109029879A - 一种中央空调的管道漏点自动感知的监控系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种中央空调的管道漏点自动感知的监控系统，包括：传感光源，用于发射脉冲激光；光纤环形器，第一端口用于接收脉冲激光，第二端口用于连接敷设于中央空调管道壁的敏感光纤，第三端口用于连接光电转换模块；敏感光纤，用于在管道上有漏点时，脉冲激光在传输过程中产生包含相位波动的后向散射光回传至光纤环形器，并经光纤环形器的第三端口输出到达光电转换模块，再到达数据处理模块；数据处理模块，用于对电信号进行分析处理，并基于传感光源发射脉冲激光的时刻与接收到具有微振动信息的电信号的时刻，确定漏点位置距离敏感光纤的输入端的长度，并结合光纤长度与中央空调的管道位置的对应关系，确定管道上的漏点位置，提高维护效率。

Description

一种中央空调的管道漏点自动感知的监控系统及方法

技术领域

本发明涉及中央空调技术领域，尤其涉及一种中央空调的管道漏点自动感知的监控系统及方法。

背景技术

如今一些大型商场，或者居民住宅或者办公场所都配置有中央空调，虽然中央空调价格昂贵，但是并不影响它因美观、安全的性能而被受喜爱。

但是，如果中央空调输气管道出现问题，就会导致空调不能正常工作，再加上中央空调的输气(水)管道都是铺设在楼层的吊顶或者其他看不见的地方，在对管道进行漏气(水)的检查时往往很困难，就需要维修人员逐一排查，费时费力。

因此，现有技术中对于中央空调系统的监控和维护还都是依靠人力处理，效率低，不够智能。

发明内容

针对现有对中央空调系统的监控和维护是依靠人力处理，效率低，不够智能的技术问题，本发明实施例提供了一种中央空调的管道漏点自动感知的监控系统及方法，能够有效提高维护效率。

为了解决上述技术问题，一方面，本发明实施例提供了一种中央空调的管道漏点自动感知的监控系统，包括：

传感光源，用于发射脉冲激光；

光纤环形器，包括三个端口，第一端口用于接收脉冲激光，第二端口用于连接敷设于中央空调管道壁的敏感光纤，第三端口用于连接光电转换模块；

敏感光纤，用于脉冲激光在传输过程中产生后向散射光并返回至光纤环形器，若脉冲激光传输途经管道上某一漏点时，在该漏点位置处产生的后向散射光的相位有波动；

光电转换模块，用于接收由光纤环形器经第三端口传输的包含有相位波动的后向散射光，并将所述后向散射光的信号光转换成电信号；

数据处理模块，用于采集所述电信号并对所述电信号进行分析处理，并基于传感光源发射脉冲激光的时刻与接收到所述电信号的时刻，确定漏点位置距离敏感光纤的输入端的长度，并结合光纤长度与中央空调的管道位置的对应关系，确定管道上的漏点位置。

进一步地，还包括连接至数据处理模块的显示器、报警装置以及中央空调控制主机，所述报警装置用于在数据处理模块确定中央空调的管道上有漏点时发出报警信息，所述显示器用于显示漏点位置，所述中央空调主机用于接收数据处理模块的分析处理结果。

进一步地，所述敏感光纤具体为单模光纤。

进一步地，所述敏感光纤表面覆有铠装结构。

另一方面，本发明还提供了一种中央空调的管道漏点自动感知的监控方法，应用于一种中央空调的管道漏点自动感知的监控系统中，所述监控系统包括传感光源、光纤环形器、敏感光纤、光电转换模块、数据处理模块，所述方法包括：

传感光源发射脉冲激光；

所述脉冲激光经光纤环形器的第一端口进入，并由第二端口输出进入敷设于中央空调管道壁的敏感光纤中，在所述脉冲激光的传输过程中产生向后散射光并返回至光纤环形器，若脉冲激光传输途经管道上某一漏点时，在该漏点位置处产生的后向散射光的相位有波动，经第三端口输出到达光电转换模块；

光电转换模块将包含有相位波动的后向散射光的信号光转换成电信号；

数据处理模块对所述电信号进行分析处理，并基于传感光源发射脉冲激光的时刻与接收到所述电信号的时刻，确定漏点位置距离敏感光纤的输入端的长度，并结合光纤长度与中央空调的管道位置的对应关系，确定管道上的漏点位置。

进一步地，还包括：

中央空调主机在接收到数据处理模块的分析处理结果且确定在中央空调的管道上有漏点时，由报警装置发出报警信息，并通过显示器显示漏点位置。

采用本发明中的一个或者多个技术方案，具有如下有益效果：

1、由于在本发明中采用敏感光纤这种新型的敏感介质，尤其是能够实现微振动物理量的分布式测量，能精确地确定漏点位置。

2、由于光纤具有耐高温、抗电磁干扰、使用寿命长等优点，因此，能够适应恶劣的环境。

3、使用光纤作为传输介质，能够有效节约成本。

附图说明

图1为本发明实施例中一种中央空调的管道漏点自动感知的监控系统的结构示意图；

图2为本发明实施例中一种中央空调的管道漏点自动感知的监控方法的结构示意图。

具体实施方式

针对现有对中央空调系统的监控和维护是依靠人力处理，效率低，不够智能的技术问题，本发明实施例提供了一种中央空调的管道漏点自动感知的监控系统及方法，能够有效提高监控效率。

为了解决上述技术问题，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对本发明的技术方案进行详细的说明。

本发明实施例提供了一种中央空调的管道漏点自动感知的监控系统，如图1所示，包括传感光源10、光纤环形器20、敏感光纤30、光电转换模块40、数据处理模块50。

其中，传感光源10用于发射脉冲激光；光纤环形器20包括有三个端口，第一端口201用于接收脉冲激光，第二端口202用于连接敷设于中央空调管道壁的敏感光纤30，第三端口203用于连接光电转换模块40；敏感光纤30用于脉冲激光在传输过程中产生后向散射光并返回至光纤环形器20，若脉冲激光传输途经管道上某一漏点时，在该漏点位置处产生的后向散射光的相位有波动；光电转换模块40用于接收由光纤环形器20经第三端口传输的包含有相位波动的后向散射光，并将该后向散射光的信号光转换成电信号；数据处理模块50用于采集电信号并对该电信号进行分析处理，并基于传感光源10发射脉冲激光的时刻与接收到该电信号的时刻，确定漏点位置距离敏感光纤的输入端的长度，并结合光纤长度与中央空调的管道位置的对应关系，确定管道上的漏点位置。

在具体的实施方式中，传感光源10具体为窄线宽脉冲激光光源，该发射的窄线宽脉冲激光经光纤环形器20的第一端口201进入，并由第二端口202输出进入敏感光纤30中，由于该敏感光纤30敷设在中央空调的管道外壁，当管道出现漏点，无论是漏水还是漏气，使得漏点处产生微振动，导致光纤的折射率变化，影响到漏点处产生的后向散射光相位变化，因此，该后向散射光的相位信息携带了外部环境的振动信息，即相位有波动，通过对后向散射光进行解调处理，可以判断管道漏点是否存在，同时，由于光纤的空间分布与管道的敷设分布一一对应，能够实现漏点的精确定位，具体地，该数据处理模块50能够获取传感光源10发射脉冲激光的时刻，而且可以获知接收到某一位置处后包含有相位波动的向散射光的电信号的时刻，这样，时间差就是光在敏感光纤30中传输至漏点位置又返回的时间，根据光在光纤中的传播速度，很容易获得漏点位置到敏感光纤30输入端的长度，从而确定漏点在敏感光纤30中的位置，而且，由于敏感光纤30与管道之间有位置对应关系，因此，可以获知漏点在管道上的位置。

具体地，该敏感光纤30表面覆有铠装结构，用来保护敏感光纤30，同时由于敏感光纤30非常灵敏，这种铠装结构具有屏蔽外界噪声的作用。

光电转换模块40用来对光信号进行探测。由于窄线宽脉冲光的相干距离很长，因此在相干长度内的激光脉冲的前沿产生的后向散射光与激光脉冲的后沿彼此干涉，从而利用相干原理将相位波动转变为相干光强度的波动，并由光电转换模块40转换为电信号。该光电探测器探测端功率为：其中，E₀是探测脉冲的初始幅值，α是光纤衰减常数，Z_i是第i个散射点的位置，e_i、分别为第i个散射点散射脉冲的幅值和相位，ν为光频率，ω为脉冲的空域宽度，ν_g为光在脉冲中传播的群速度。

该数据处理模块50包括信号采集、信号处理及数据分析模块。具体地，信号采集模块，作为一种参考，采样位数为16位，采样频率为100MHz。

数据处理模块50将采集到的电信号进行处理，所得原始数据为随时间和空间变化的后向散射曲线，横轴为空间轴，代表光纤的位置点；纵轴为时间轴，代表探测光脉冲发射的时间。对该电信号进行批量的沿时间轴的快速傅里叶变换，则可以得到能够反映空间频率能量分布的矩阵数据。该矩阵的不同列表示不同传感位置的功率谱，不同行表示不同频率沿光纤的能量分布。根据得到的二维能量分布，可以直观地获悉传感范围内的整体振动情况。无振动或者振动小的位置会表现出低水平、白噪声特性的功率谱，而受到外界振动调制的位置则会呈现出不一样的功率谱。将所有监测点的功率谱构成的功率谱利用颜色编码在同一幅图中，即可方便地反映出各个位置的情况。当输送管道中出现漏点时，其振动导致所测得到的功率谱发生变化。利用系统采集大量样本，结合基于深度学习的人工智能分析算法，实现漏点事件的有效提取和定位。

具体地，该监控系统还包括连接至数据处理模块50的显示器60、报警装置70以及中央空调控制主机80，该报警装置用于在数据处理模块50确定中央空调的管道上有漏点时发出报警信息，该显示器60用于显示漏点位置，该中央空调主机80用于接收数据处理模块50的分析处理结果。

基于相同的发明构思，本发明还提供了一种中央空调的管道漏点自动感知的监控方法，应用于一种中央空调的管道漏点自动感知的监控系统中，该监控系统包括传感光源、光纤环形器、敏感光纤、光电转换模块、数据处理模块，如图2所示，该方法包括：S101，传感光源发射脉冲激光；S102，脉冲激光经光纤环形器的第一端口进入，并由第二端口输出进入敷设于中央空调管道壁的敏感光纤中，脉冲激光在传输过程中产生后向散射光并返回至光纤环形器，若脉冲激光传输途经管道上某一漏点时，在该漏点位置处产生的后向散射光的相位有波动，经光纤环形器的第三端口输出到达光电转换模块；S103，光电转换模块将包含有相位波动的后向散射光的信号光转换成电信号；S104，数据处理模块对电信号进行分析处理，并基于传感光源发射脉冲激光的时刻与接收到该电信号的时刻，确定漏点位置距离敏感光纤的输入端的长度，并结合光纤长度与中央空调的管道位置的对应关系，确定管道上的漏点位置。该方法还包括：中央空调主机在接收到数据处理模块的分析处理结果且确定在中央空调的管道上有漏点时，由报警装置发出报警信息，并通过显示器显示漏点位置。具体的就不再详细赘述了。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (6)

1.一种中央空调的管道漏点自动感知的监控系统，其特征在于，包括：

传感光源，用于发射脉冲激光；

光纤环形器，包括三个端口，第一端口用于接收脉冲激光，第二端口用于连接敷设于中央空调管道壁的敏感光纤，第三端口用于连接光电转换模块；

敏感光纤，用于脉冲激光在传输过程中产生后向散射光并返回至光纤环形器，若脉冲激光传输途经管道上某一漏点时，在该漏点位置处产生的后向散射光的相位有波动；

光电转换模块，用于接收由光纤环形器经第三端口传输的包含有相位波动的后向散射光，并将所述包含有相位波动的后向散射光的信号光转换成电信号；

数据处理模块，用于采集所述电信号并对所述电信号进行分析处理，并基于传感光源发射脉冲激光的时刻与接收到所述电信号的时刻，确定漏点位置距离敏感光纤的输入端的长度，并结合光纤长度与中央空调的管道位置的对应关系，确定管道上的漏点位置。

2.根据权利要求1所述的监控系统，其特征在于，还包括连接至数据处理模块的显示器、报警装置以及中央空调控制主机，所述报警装置用于在数据处理模块确定中央空调的管道上有漏点时发出报警信息，所述显示器用于显示漏点位置，所述中央空调主机用于接收数据处理模块的分析处理结果。

3.根据权利要求1所述的监控系统，其特征在于，所述敏感光纤具体为单模光纤。

4.根据权利要求1所述的监控系统，其特征在于，所述敏感光纤表面覆有铠装结构。

5.一种中央空调的管道漏点自动感知的监控方法，应用于一种中央空调的管道漏点自动感知的监控系统中，所述监控系统包括传感光源、光纤环形器、敏感光纤、光电转换模块、数据处理模块，其特征在于，所述方法包括：

传感光源发射脉冲激光；

所述脉冲激光经光纤环形器的第一端口进入，并由第二端口输出进入敷设于中央空调管道壁的敏感光纤中，所述脉冲激光在传输过程中产生后向散射光并返回至光纤环形器，若脉冲激光传输途经管道上某一漏点时，在该漏点位置处产生的后向散射光的相位有波动，经光纤环形器的第三端口输出到达光电转换模块；

光电转换模块将包含有相位波动的后向散射光的信号光转换成电信号；

数据处理模块对所述电信号进行分析处理，并基于传感光源发射脉冲激光的时刻与接收到所述电信号的时刻，确定漏点位置距离敏感光纤的输入端的长度，并结合光纤长度与中央空调的管道位置的对应关系，确定管道上的漏点位置。

6.根据权利要求5所述的监控方法，其特征在于，还包括：

中央空调主机在接收到数据处理模块的分析处理结果且确定在中央空调的管道上有漏点时，由报警装置发出报警信息，并通过显示器显示漏点位置。