CN109211431A - 分布式光纤温度监控方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种分布式光纤温度监控方法和系统，涉及工业测温技术领域，包括：将测温光纤敷设于待测工业设备上；多点采集待测工业设备的温度数据，温度数据携带有返回时间戳；根据温度数据和返回时间戳进行分析，对待测工业设备的温度异常点进行定位；根据温度异常点的定位信息和异常温度信息搭建待测工业设备的评估模型；通过温度数据运行评估模型，得到待测工业设备的监控结果参数，实现无死点的温度监控，提高工业设备应用可靠性。

Description

分布式光纤温度监控方法和系统

技术领域

本发明涉及工业测温技术领域，尤其是涉及一种分布式光纤温度监控方法和系统。

背景技术

在现今工业应用生产中，由于工业设备的工作环境复杂、安装位置独特、工作距离范围较宽、生产安装应用成本等问题，无法保证对工业设备进行实时监测，实现没有死点的温度监控。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供分布式光纤温度监控方法和系统，实现无死点的温度监控，提高工业设备应用可靠性。

第一方面，本发明实施例提供了一种分布式光纤温度监控方法，包括：

将测温光纤敷设于待测工业设备上；

多点采集所述待测工业设备的温度数据，所述温度数据携带有返回时间戳；

根据所述温度数据和所述返回时间戳进行分析，对所述待测工业设备的温度异常点进行定位；

根据所述温度异常点的定位信息和异常温度信息搭建所述待测工业设备的评估模型；

通过所述温度数据运行所述评估模型，得到所述待测工业设备的监控结果参数。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述监控结果参数包括所述待测工业设备的负荷水平、运行时间、寿命评估和当前温度中的一种或几种。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述方法还包括：

在至少一项所述监控结果参数不达标的情况下，进行报警，并切换冗余工业设备进行工作。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述温度数据包括多个温度点数据，每个温度点数据携带有相对应的返回时间戳，所述多点采集所述待测工业设备的温度数据，所述温度数据携带有返回时间戳包括：

根据斯托克斯散射光和反斯托克斯散射光的强度比，得到温度点数据；

根据光时域反射技术，通过拉曼散射光返回所述测温光纤的入射端的时间，得到所述返回时间戳。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述根据所述温度数据和所述返回时间戳进行分析，对所述待测工业设备的温度异常点进行定位包括：

获取所述待测工业设备的类型；

根据所述类型和所述温度数据判断所述待测工业设备是否异常；

若所述待测工业设备异常，根据所述温度数据和所述返回时间戳，得到所述待测工业设备的异常点的定位信息。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，所述根据所述类型和所述温度数据判断所述待测工业设备是否异常包括：

获取与所述类型的所述待测工业设备相对应的温度变化趋势；

对所述温度数据进行分析，得到实时变化趋势；

根据所述实时变化趋势与所述温度变化趋势是否相同，判断所述待测工业设备是否异常；

若不同，则所述待测工业设备异常。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，所述待测工业设备包括带式输送机、运输管道、热风炉、干燥器和电缆。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，所述将测温光纤敷设于待测工业设备上包括：

将所述测温光纤贴附在所述待测工业设备的表面；

将所述测温光纤以内绞合的方式安装于所述待测工业设备内部；

将所述测温光纤按照环形盘状布设在所述待测工业设备的底部或侧壁位置；

将所述测温光纤绕设在所述待测工业设备的表面。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，所述测温光纤包括多模光纤，按照1米的空间分布率进行分布式温度测量，每隔1米提供温度点测量数据。

第二方面，本发明实施例还提供一种分布式光纤温度监控系统，包括：

敷设单元，将测温光纤敷设于待测工业设备上；

采集单元，多点采集所述待测工业设备的温度数据，所述温度数据携带有返回时间戳；

定位单元，根据所述温度数据和所述返回时间戳进行分析，对所述待测工业设备的温度异常点进行定位；

建模单元，根据所述温度异常点的定位信息和异常温度信息搭建所述待测工业设备的评估模型；

评估单元，通过所述温度数据运行所述评估模型，得到所述待测工业设备的监控结果参数。

本发明提供了一种分布式光纤温度监控方法和系统，涉及工业测温技术领域，通过测温光纤对工作于复杂多变环境的各类工业设备的多点温度进行无死角采集，根据温度数据与携带的返回时间戳，识别待测工业设备的异常点，并对异常点进行定位，通过温度异常点的定位信息和异常温度信息搭建评估模型，将待测工业设备的温度数据输入评估模型，得到待测工业设备的监控结果参数，根据监控结果参数得知当前待测工业设备的状态，进而提高工业设备应用可靠性；

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的分布式光纤温度监控方法流程图；

图2为本发明实施例提供的分布式光纤温度监控系统功能模块图；

图3为本发明实施例提供的分布式光纤温度监控方法的应用场景示意图。

图标：100-控制器；200-测温光纤；300-待测工业设备。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在现今工业应用生产中，由于工业设备的工作环境复杂、安装位置独特、工作距离范围较宽、生产安装应用成本等问题，无法保证对工业设备进行实时监测，实现没有死点的温度监控。

基于此，本发明实施例提供的一种分布式光纤温度监控方法和系统，通过对工业设备无死点的温度监控，获知工业设备的状态，进而提高工业设备应用可靠性。

为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种分布式光纤温度监控方法进行详细介绍；

图1为本发明实施例提供的分布式光纤温度监控方法流程图。

参照图1，分布式光纤温度监控方法包括以下步骤：

步骤S110，将测温光纤敷设于待测工业设备上；

步骤S120，多点采集待测工业设备的温度数据，温度数据携带有返回时间戳；

步骤S130，根据温度数据和返回时间戳进行分析，对待测工业设备的温度异常点进行定位；

步骤S140，根据温度异常点的定位信息和异常温度信息搭建待测工业设备的评估模型；

步骤S150，通过温度数据运行评估模型，得到待测工业设备的监控结果参数。

具体地，通过测温光纤对工作于复杂多变环境的各类工业设备的多点温度进行无死角采集，根据温度数据与携带的返回时间戳，识别待测工业设备的异常点，并对异常点进行定位，通过温度异常点的定位信息和异常温度信息搭建评估模型，将待测工业设备的温度数据输入评估模型，得到待测工业设备的监控结果参数，根据监控结果参数得知当前待测工业设备的状态，进而提高工业设备应用可靠性；

进一步的，评估模型根据输入待测工业设备的温度数据，运行后得到待测工业设备的监控结果参数，监控结果参数包括待测工业设备的负荷水平、运行时间、寿命评估和当前温度中的一种或几种。

进一步的，本发明实施例提供的分布式光纤温度监控方法还包括：

步骤S160，在至少一项监控结果参数不达标的情况下，进行报警，并切换冗余工业设备进行工作。

这里，将上述每一项监控结果参数与每一项标准监控结果参数进行比对，若有至少一项监控结果参数不达标，发送控制信号给报警装置进行报警，其中根据不达标的监控结果参数种类的不同，分别控制不同种类的报警装置工作，包括火灾报警器、泄漏报警器、设备故障报警器、声光报警器、蜂鸣报警器等；

作为一种可选的实施例，工业设备配备有冗余工业设备进行备用，当该工业设备对应的报警装置动作时，切换冗余工业设备进行工作，不停机耽误工作进程，实现工作状态的可靠性；

需要说明的是，本发明实施例预先设置每种评估模型对应的标准监控结果参数；

进一步的，温度数据包括多个温度点数据，每个温度点数据携带有相对应的返回时间戳，步骤S120，还包括以下步骤：

步骤S210，根据斯托克斯散射光和反斯托克斯散射光的强度比，得到温度点数据；

步骤S220，根据光时域反射技术，通过拉曼散射光返回测温光纤的入射端的时间，得到返回时间戳。

这里，拉曼散射光有斯托克斯散射和反斯托克斯散射，由于这两种散射光的强度比和该点的温度有关，所以该点温度可通过计算强度比得出；

具体地，当光纤温度变高时，反斯托克斯光强度增大，当光纤温度变低时，反斯托克斯光强度减小，而斯托克斯光强度在光纤温度变化过程中变化不大。因此，斯托克斯光、反斯托克斯光这两种光光强的比值则能准确反映光纤的温度信息；

其中，光时域反射技术是指激光在光纤中前向传播时，不同光纤位置的背向拉曼散射光返回光纤入射端的时间是不同的，通过区分该返回时间戳即可确定散射信号所对应的光纤位置。

进一步的，步骤S130，还可用以下步骤实现：

步骤S310，获取待测工业设备的类型；

步骤S320，根据类型和温度数据判断待测工业设备是否异常；

步骤S330，若待测工业设备异常，根据温度数据和返回时间戳，得到待测工业设备的异常点的定位信息。

这里，因为不同类型的工业设备的温度变化不同，因此具有不同的温度变化判别标准；

进一步的，步骤S320还包括以下步骤：

步骤S410，获取与类型的待测工业设备相对应的温度变化趋势；

步骤S420，对温度数据的各个温度点数据进行分析，得到实时变化趋势；

步骤S430，根据实时变化趋势与温度变化趋势是否相同，判断待测工业设备是否异常；

步骤S440，若不同，则待测工业设备异常。

进一步的，待测工业设备包括带式输送机、运输管道、热风炉、干燥器和电缆，应用本发明实施例提供的温度监控方法使得应用于强腐蚀、强干扰等复杂环境的工业设备的温度被实时多点采集监控；

进一步的，步骤S110包括：

步骤S510，将测温光纤贴附在待测工业设备的表面；

其中，如检测设备为带式输送机、输送管道或电缆，将测温光纤贴附在表面，以监测其多点温度；

这里，对于带式输送机来说，测温光纤贴附传输带表面，本发明实施例能够监控输送机上溢出的煤的自燃，并监控输送机上断辊造成的火灾，无空白监测区，大面积监测，快速反应；

具体地，如图3所示，对于待测工业设备300为输送管道来说，将测温光纤200贴合输送管道的表面，对输送管道的多点温度进行采集，控制器100根据输送管道的类型和温度变化趋势，判断输送管道的泄漏情况，并得知泄漏点位置，进行报警或冗余切换操作；

如，液氨、乙烯等输送管道发生泄漏时，会引发泄漏点周边温度急剧降低，即温度呈下降趋势；输油管道通常是加温加压进行输送的，当泄漏发生时，泄漏点通常伴随温度升高；天然气输送过程中，泄漏发生时气体膨胀会引发周边温度降低；

步骤S520，将测温光纤以内绞合的方式安装于待测工业设备内部；

其中，如检测设备为电缆，将测温光纤贴附在表面，以监测其多点温度；

这里，对于电力电缆来说，本发明实施例无空白区域对电缆沿线多点温度进行监测，利用光开关的多通道监控，在短时间内实现定位监测和火灾预警功能；

步骤S530，将测温光纤按照环形盘状布设在待测工业设备的底部或侧壁位置；

这里，对于储煤仓中堆放在一起的原煤容易发生自燃，并且通常煤堆底部的温度较高，且难以及时发现，将带有不锈钢管防护的光缆，环形盘状布设在储煤仓的底部及侧壁，其中，对比易自燃位置，可根据实际情况增加测温光纤的布设密度；

步骤S540，将测温光纤绕设在待测工业设备的表面。

这里，如将测温光纤绕设在热风炉和干燥器的表面，监测炉内砖的磨损，防止倒塌，根据温度异常点来判断耐火砖脱落位置，监视并干燥器的温度分布；

其中，将测温光纤通过专用双头螺栓固定，以绕设于罐表面；

进一步的，测温光纤包括多模光纤，按照1米的空间分布率进行分布式温度测量，每隔1米提供温度点测量数据。

这里，本发明实施例中的测温光纤采用本安类型，防爆无电子，检测范围可达5千米，每米光纤相当于一个温度传感器，约为5000个温度传感器；

本发明实施例通过测定温度变化确定异常点位置，可以短时间高精度进行火灾预警，传输数据量大和损耗小，在无需中继的情况下，可以实现远程监测。分布式温度传感器通过实时、在线监测多点的温度传感技术，用于实时测量监测区域的温度场分布情况。对温度升高或降低的区域及时预警，在火灾发生之前，通常会有显著的温度升高。把有起火危险的物质及具有点燃能量的着火源，有效地，恰当地进行管理使它们无法造成起火条件。

其中，分布式光纤测温系统中的光纤不带电、抗射频和电磁干扰，防燃、防爆、抗腐蚀、耐高压和强电磁场、耐电离辐射，能在有害的环境中安全运行。在很多高温、高热强电磁场，易燃易爆物等恶劣环境下具有特殊优势；

进一步的，参照图2，本发明实施例还提供一种分布式光纤温度监控系统，包括：

敷设单元，将测温光纤敷设于待测工业设备上；

采集单元，多点采集待测工业设备的温度数据，温度数据携带有返回时间戳；

定位单元，根据温度数据和返回时间戳进行分析，对待测工业设备的温度异常点进行定位；

建模单元，根据温度异常点的定位信息和异常温度信息搭建待测工业设备的评估模型；

评估单元，通过温度数据运行评估模型，得到待测工业设备的监控结果参数。

本发明实施例提供的分布式光纤温度监控系统，与上述实施例提供的分布式光纤温度监控方法具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。

本发明实施例所提供的分布式光纤温度监控方法、装置以及系统的计算机程序产品，包括存储了程序代码的计算机可读存储介质，所述程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中所述的方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统和装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本发明实施例还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述实施例提供的分布式光纤温度监控方法的步骤。

本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器运行时执行上述实施例的分布式光纤温度监控方法的步骤。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种分布式光纤温度监控方法，其特征在于，包括：

将测温光纤敷设于待测工业设备上；

多点采集所述待测工业设备的温度数据，所述温度数据携带有返回时间戳；

根据所述温度数据和所述返回时间戳进行分析，对所述待测工业设备的温度异常点进行定位；

根据所述温度异常点的定位信息和异常温度信息搭建所述待测工业设备的评估模型；

通过所述温度数据运行所述评估模型，得到所述待测工业设备的监控结果参数。

2.根据权利要求1所述的分布式光纤温度监控方法，其特征在于，所述监控结果参数包括所述待测工业设备的负荷水平、运行时间、寿命评估和当前温度中的一种或几种。

3.根据权利要求2所述的分布式光纤温度监控方法，其特征在于，所述方法还包括：

在至少一项所述监控结果参数不达标的情况下，进行报警，并切换冗余工业设备进行工作。

4.根据权利要求1所述的分布式光纤温度监控方法，其特征在于，所述温度数据包括多个温度点数据，每个温度点数据携带有相对应的返回时间戳，所述多点采集所述待测工业设备的温度数据，所述温度数据携带有返回时间戳包括：

根据斯托克斯散射光和反斯托克斯散射光的强度比，得到温度点数据；

根据光时域反射技术，通过拉曼散射光返回所述测温光纤的入射端的时间，得到所述返回时间戳。

5.根据权利要求1所述的分布式光纤温度监控方法，其特征在于，所述根据所述温度数据和所述返回时间戳进行分析，对所述待测工业设备的温度异常点进行定位包括：

获取所述待测工业设备的类型；

根据所述类型和所述温度数据判断所述待测工业设备是否异常；

若所述待测工业设备异常，根据所述温度数据和所述返回时间戳，得到所述待测工业设备的异常点的定位信息。

6.根据权利要求5所述的分布式光纤温度监控方法，其特征在于，所述根据所述类型和所述温度数据判断所述待测工业设备是否异常包括：

获取与所述类型的所述待测工业设备相对应的温度变化趋势；

对所述温度数据进行分析，得到实时变化趋势；

根据所述实时变化趋势与所述温度变化趋势是否相同，判断所述待测工业设备是否异常；

若不同，则所述待测工业设备异常。

7.根据权利要求1或5所述的分布式光纤温度监控方法，其特征在于，所述待测工业设备包括带式输送机、运输管道、热风炉、干燥器和电缆。

8.根据权利要求7所述的分布式光纤温度监控方法，其特征在于，所述将测温光纤敷设于待测工业设备上包括：

将所述测温光纤贴附在所述待测工业设备的表面；

将所述测温光纤以内绞合的方式安装于所述待测工业设备内部；

将所述测温光纤按照环形盘状布设在所述待测工业设备的底部或侧壁位置；

将所述测温光纤绕设在所述待测工业设备的表面。

9.根据权利要求1所述的分布式光纤温度监控方法，其特征在于，所述测温光纤包括多模光纤，按照1米的空间分布率进行分布式温度测量，每隔1米提供温度点测量数据。

10.一种分布式光纤温度监控系统，其特征在于，包括：

敷设单元，将测温光纤敷设于待测工业设备上；

采集单元，多点采集所述待测工业设备的温度数据，所述温度数据携带有返回时间戳；

定位单元，根据所述温度数据和所述返回时间戳进行分析，对所述待测工业设备的温度异常点进行定位；

建模单元，根据所述温度异常点的定位信息和异常温度信息搭建所述待测工业设备的评估模型；

评估单元，通过所述温度数据运行所述评估模型，得到所述待测工业设备的监控结果参数。