CN113138034A - 一种综合管廊温度测量方法 - Google Patents
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Abstract
一种综合管廊温度测量方法，属于电子信息技术领域，涉及一种光电传感技术。本发明采用云计算模型分布式光纤拉曼温度传感系统测温方法，应用于综合管廊温度测量，能够提高综合管廊温度测量的稳定性及一条综合管廊感知温度的快速性。组成新型分布式光纤传感网，成为综合管廊安全风险评估模型的革新手段。
Description
技术领域
本发明属于电子信息技术领域，涉及一种光电传感技术，具体是指一种综合管廊温度测量方法。
背景技术
城市地下综合管廊是指在城市地下用于集中敷设电力、通信、广播电视、给水、排水、热力、燃气等市政管线的公共隧道，作为解决城市空间与市政管网问题的有效方式，它代表了现代化城市基础设施发展的必然方向。城市地下综合管廊彻底解决了“马路拉链”、“空中蜘蛛网”等现代化城市建设问题，是创新城市基础设施建设的重要举，进城市地下综合管廊建设，用好城市地下空间资源，提高城市综合承载能力，是未来城市建设的必由之路。
地下综合管廊需要在地下有限的封闭空间内对电力、通信、广播电视、给水、排水、热力、燃气等市政管线进行集成敷设，尽管是解决代化城市建设多种问题的有效途径，但也存在着巨大的安全隐患。1)集中敷设的燃气管线泄漏一旦发生，当甲烷、一氧化碳等危险气体达到一定浓度时，极可能发生火灾甚至引起爆炸造成灾难性的后果。2)大载荷的电力输电缆线因载荷变化或各种故障造成缆线温度升高，将导致电缆过热或绝缘老化，产生电火花，易导致火灾或爆炸。
基于上述两点原因，综合管廊需要监控管廊和管廊中动力电缆温度。一条城市综合管廊长达几十公里以及上百公里，而分布式光纤拉曼温度传感通常实用化的传感长度只有十公里左右，因此一条城市综合管廊需要布置多个测温装置。多个测温装置布放在城市综合管廊数据采样点，其温度测量方法及其光路结构出现新的特点。
发明内容
本发明旨在针对上述多个测温装置布放在城市综合管廊沿线，提供一种分布式光纤拉曼温度传感系统测温方法，能够提高城市综合管廊温度测量的稳定性及感知温度的快速性。
为了达到上述目的，本发明采取以下技术方案来实现：
本发明提供了一种城市综合管廊温度测量方法，包括以下步骤：
步骤一，将光脉冲周期性注入监控管廊的传感光缆和监控动力电缆的传感光缆，并获取每段传感光缆双向的背向散射反斯托克斯光信息；
步骤二，将背向散射反斯托克斯光信息加上地理坐标等标号上传服务器；
步骤三，服务器将解码每段传感光缆的两条背向散射反斯托克斯光信息，对称相乘再开方，根据拉曼温度公式解调传感光缆上每点温度。
步骤四，服务器运用灰色系统理论方法，建立分段各种温度条件下综合管廊安全风险评价模型，发布风险等级。
上述城市综合管廊温度测量方法，步骤一中的光脉冲实现方法之一为，普通激光器经内或调制转换得到。
上述城市综合管廊温度测量方法，步骤一中的监控管廊的传感光缆现方法之一为，铺设在管廊中间顶位置。
上述城市综合管廊温度测量方法，步骤一中的监控动力电缆的传感光缆现方法之一为，绑缚在动力电缆外层。
上述城市综合管廊温度测量方法，步骤一中的传感光缆双向的背向散射反斯托克斯光信息实现方法之一为，每段传感光缆的起点和终点都注入光脉冲，分别获取对应的背向散射反斯托克斯光信息。
上述城市综合管廊温度测量方法，步骤一中的获取的背向散射反斯托克斯光信息实现方法之一为，经硬件模块多次数字平均后的背向散射反斯托克斯光信息。
上述城市综合管廊温度测量方法，步骤二中的背向散射反斯托克斯光信息加上地理坐标等标号实现方法之一为，微处理器按TCP/IP协议构成数据报格式，其中帧头包括传感长度，测量点编号、测量坐标等状态信息。
上述城市综合管廊温度测量方法，步骤三中的对称实现方法之一为，每段传感光缆的两条背向散射反斯托克斯光信息中距离长度和恰等于传感长度。
上述城市综合管廊温度测量方法，步骤四中分段各种温度条件下综合管廊安全风险评价模型实现方法之一为，获得某段局部温度高于报警阈值，局部过热，管理人员实时获取该段风险的处置预案。
本发明提供的城市综合管廊温度测量方法，具有以下至少一项有益效果：
(1)通过对获取的双向背向散射反斯托克斯光信息的云计算，能够准确获取综合管廊沿线温度信息，具有可靠的稳定性以及感知温度的快速性；
(2)仅通过探测的背向散射反斯托克斯光信息，无需背向散射斯托克斯光信息，就可以达到检测温度的目的，为简化分布式光纤温度传感解调，降低成本提供了新的研究方向；
(3)由于分布式光纤温度传感器是无源驱动，非常适合于长距离实时测量，无论本发明应用前景或管线领域都具有广泛的应用前景。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，以下将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，以下描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图所示实施例得到其它的实施例及其附图。
图1为本发明提供的城市综合管廊温度测量方法的结构示意图；
其中，11、13、21、23、25、27、n1、n3-光纤环形器，15、29、n5-光电拉曼收发模块，12、14、22、24、26、28、n2、n4-光纤滤波器，16、30、n6-微处理器，细线为光缆，粗线为电缆。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明各实施例的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，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的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本发明所保护的范围。
实施例1
本实施例是对城市综合管廊温度测量方法的进一步解释和说明，但其不构成对本发明的任何限定。
本实施例以相邻三个数据采集点内两段传感光缆(长度分别为L1，L2米)为研究对象，针对于距离第一个数据采集点处理端点长度X1米的位置为测量点，则距离第二个数据采集点处理端点长度为L1-X1米的位置，针对于距离第二个数据采集点处理端点长度X2米的位置为测量点，则距离第三个数据采集点处理端点长度为L2-X2米的位置。设某一时间段t内，各个测量点获得测量点的经硬件模块多次数字平均后的背向散射反斯托克斯光信息都已上传到服务器。由于传感光缆布放在综合管廊顶和动力电缆上，以动力电缆上传感信息云计算为例。
第一个数据采集点端点背向散射反斯托克斯光信息：
P12(X1)＝ξP1R(T，X1)exp(-(αR+αas)X1) (1)
第二个数据采集点端点背向散射反斯托克斯光信息：
P21(X1)＝ξP2R(T，X1)exp(-(αR+αas)(L1-X1)) (2)
P23(X2)＝ξP2R(T，X2)exp(-(αR+αas)X2) (3)
第三个数据采集点端点背向散射反斯托克斯光信息：
P32(X2)＝ξP3R(T，X2)exp(-(αR+αas)(L2-X2)) (4)
上述公式中ξ为背向散射系数，αR为瑞利衰减系数，αas为反斯托克斯衰减系数，
P1为第一个数据采集点端点注入光脉冲功率，P2为第二个数据采集点端点注入光脉冲功率，
P3为第三个数据采集点端点注入光脉冲功率，R(T，X1)为X1处拉曼温度公式，R(T，X2)为X2处拉曼温度公式。
由公式(1)(2)得
公式(5)中R(T，0)为第一个数据采集点端点温度，容易获得，由此计算出第一个数据采集点与第二个数据采集点之间温度，以此类推，可计算出相邻数据采集点之间温度。服务器根据这些温度生成各级风险模型，供用户使用。
本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。
Claims (2)
1.一种一种综合管廊温度测量方法，包括以下步骤：
步骤一，将光脉冲周期性注入监控管廊的传感光缆和监控动力电缆的传感光缆，并获取每段传感光缆双向的背向散射反斯托克斯光信息；
步骤二，将背向散射反斯托克斯光信息加上地理坐标等标号上传服务器；
步骤三，服务器将解码每段传感光缆的两条背向散射反斯托克斯光信息，对称相乘再开方，根据拉曼温度公式解调传感光缆上每点温度。
步骤四，服务器运用灰色系统理论方法，建立分段各种温度条件下综合管廊安全风险评价模型，发布风险等级。
2.根据权利要求1所述的上述城市综合管廊温度测量方法，步骤一中的传感光缆双向的背向散射反斯托克斯光信息实现方法之一为，每段传感光缆的起点和终点都注入光脉冲，分别获取对应的背向散射反斯托克斯光信息。
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