CN114046899A - 一种港口集装箱危险货物温度智能监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种港口集装箱危险货物温度智能监测系统，包括：分布式光纤模块，包括若干感温光缆，所述感温光缆敷设在堆场的集装箱存放区域；测温模块，包括至少一个测温主机，每个测温主机上均设有信号处理单元和多个测温通道；每个测温通道一端与分布式光纤模块连接，另一端与信号处理单元连接；所述信号处理单元用于接收感温光缆传递的光信号后，将光信号区分为信号光和参考光，计算信号光和参考光的光强比值得到测温温度，计算光信号时间变化得到测温位置。本申请所述的系统，测量集装箱危险货物温度时，测量数据更精准，不受环境因素影响，测量范围长，保证监测效果，避免事故发生。

Description

一种港口集装箱危险货物温度智能监测系统

技术领域

本发明属于温度智能监控领域，具体涉及一种港口集装箱危险货物温度智能监测系统。

背景技术

目前，港口业已进入智能化发展的快车道，“高级、可靠、高效率、绿色”已成为港口开发的最新概念。在这种背景下，许多世界级港口正在进行码头的智能化改造，这对港口集装箱运营管理提出了更高的要求，尤其是危险货物的储存安全，是港口安全管理的重中之重。

对港口集装箱工作状态(主要是温度)的远程监控已成为国内外港口管理行业的共识。从近年来港口集装箱温度智能监测技术的应用情况来看，监测效果并不理想。目前，大多数码头仍然使用手动来监控集装箱的温度，人工成本高、劳动强度大、生产效率低、监控质量差等已成为港口智能化管理的障碍瓶颈。红外测温仪具有非接触式测量、测量范围广、无能量干扰或能量损耗、能够测量高温、能够测量移动目标等优点给港口集装箱温度监测带来了新的机会。但是红外测温仪无法克服的缺点使得它的应用受到了限制，如：1、易受环境因素影响(环境温度，空气中的灰尘等)；2、对于光亮或者抛光的金属表面的测温读数影响较大；3、只限于测量物体外部温度，不方便测量物体内部和存在障碍物时的温度。

因此亟需设计一种智能化、高精度的温度智能监测系统来提高目前港口集装箱的智能化管理手段，保证监测效果，避免事故发生。

发明内容

鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，本发明旨在提供一种港口集装箱危险货物温度智能监测系统。

为了实现上述目的，本发明实施例采用如下技术方案：

一种港口集装箱危险货物温度智能监测系统，包括：分布式光纤模块，包括若干感温光缆，所述感温光缆敷设在堆场的集装箱存放区域，所述感温光缆用于传递光信号；测温模块，包括至少一个测温主机，每个测温主机上均设有信号处理单元和多个测温通道；每个测温通道一端与分布式光纤模块连接，另一端与信号处理单元连接；所述信号处理单元用于接收感温光缆传递的光信号后，将光信号区分为信号光和参考光，计算信号光和参考光的光强比值得到测温温度，计算光信号时间变化得到测温位置。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述感温光缆的敷设方式为：每排或者每列的集装箱至少有一根感温光缆的敷设；每根感温光缆平面铺设在集装箱侧壁，或缠绕在集装箱上，或穿过集装箱。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述分布式光纤模块还包括若干光缆固定器，每个所述光缆固定器包括：底座，可移动的设置在集装箱周围；支撑架，位于所述底座上，其上设有若干用于固定所述感温光缆的固定挂钩。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述感温光缆分为普通光缆和铠装光缆；其中，所述普通光缆一端与所述测温通道连接，另一端通过内埋铺设或外部铺设的方式进入的堆场集装箱存放区域后与光纤连接盒连接；所述铠装光缆一端与所述光纤连接盒连接连接，另一端敷设在集装箱上和集装箱周围。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述测温主机内部设有备用电池。

根据本申请实施例提供的技术方案，还包括终端监控管理平台，所述终端监控管平台包括分析单元、显示单元和存储单元，所述分析单元与所述信号处理单元连接；所述分析处理单元与显示单元和存储单元分别连接。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述终端监控管理平台与所述测温模块位于堆场监控室内。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述分析单元还设有报警子单元，报警子单元用于在分析得出异常结果后进行预警报警提示。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述分析单元还设有视频监控辅助子单元，视频监控辅助子单元在分析得出异常结果后开启。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述分析处理单元还设有消防联动子单元，消防联动子单元在分析得出异常结果后发出火警信号。

本发明具有如下有益效果：

本发明基于分布式光纤传感远原理，将先进的分布式光纤探测模块应用到港口用来检测集装箱危险货物温度，是集光、电、信号检测、计算机技术等为一体的高科技产品，与现有的红外监测或者无线监测手段相比，通过精确简单易用的工程温度解算算法，对港口集装箱危险货物温度进行实时、在线、连续的温度监测的基础上，测温精度更不仅可以根据光反射时间和速度精确定位温度位置信息，还具有不受电磁干扰的特点，并且集装箱的堆场内不需要供电，安全性、可靠性高，应用范围广，保证安全，真正做到防患于未然。

测温距离长，实现分布式测量，能够多级预警、报警，为管理人员提供准确的温度信息，针对不同情况能够进行及时的处理。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本申请实施方式所述的系统结构框图；

图2为本申请实施方式所述的系统结构示意图；

图3为本申请实施方式所述的分析单元结构框图；

图4为本申请实施方式所述的显示单元结构框图。

附图标记说明：

100、分布式光纤模块；200、测温模块；300、终端监控管理平台；400、集装箱；500、堆场监控室；

110、感温光缆；111、普通光缆；112、铠装光缆；

120、光缆固定器；121、底座；122、支撑架；123、固定挂钩；

130、光纤连接盒。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

一种港口集装箱危险货物温度智能监测系统，包括：分布式光纤模块100，包括若干感温光缆110，所述感温光缆110敷设在堆场的集装箱400存放区域，所述感温光缆110用于传递光信号；测温模块200，包括至少一个测温主机，每个测温主机上均设有信号处理单元和多个测温通道；每个测温通道一端与分布式光纤模块100连接，另一端与信号处理单元连接；所述信号处理单元用于接收感温光缆传递的光信号后，将光信号区分为信号光和参考光，计算信号光和参考光的光强比值得到测温温度，计算光信号时间变化得到测温位置。

具体地，所述感温光缆作为光传递的载体，将光信号依次经过测温通道传递给信号处理单元，信号处理单元根据接收到感温光缆传递的光信号后，根据光信号承载的信号光和参考光光强的变化量及时间变化解算出温度值和距离值，进而得到测温温度和测温位置。具体的工作原理是温度智能监测系统的温度测量基于自发拉曼Raman散射效应。大功率窄脉宽激光脉冲LD入射到感温光缆后，激光与光纤分子相互作用，产生极其微弱的背向散射光，散射光有三个波长，分别是Rayleigh(瑞利)、anti-stokes(反斯托克斯)和stokes(斯托克斯)光；其中anti-stokes温度敏感，为信号光；stokes温度不敏感，为参考光。从感温光缆背向散射的信号光经再次经过分光模块WF，隔离Rayleigh散射光，透过温度敏感的anti-stokes信号光和温度不敏感的stokes参考光，并且由同一探测器(APD)接收，根据两者的光强比值可计算得出测温温度。而测温位置的确定是基于光时域反射OTDR技术，利用高速数据采集测量散射信号的回波时间即可确定散射信号所对应的感温光缆的测温位置。

具体地，如图1所示，测温主机的数量可以根据实际使用情况加设。每个测温主机的测温通道数量不少于16道，还可以根据实际需求扩展通道。每个测温通道的测量长度不少于30km。

如图1所示，由于本申请所述的系统采用了感温光缆布设在堆场的集装箱400存放区域，测温模块根据光信号的强度变化信息、光信号的传播时间信息、光信号的传播速度信息，解算成集装箱测温点的温度信息和位置信息，实现了对集装箱危险货物温度的实时、连续、在线监测。并且采用感温光缆，不容易受环境影响。本系统是集光、电、信号检测、计算机技术等为一体的高科技产品。直接铺设光纤光缆，测温距离长，实现分布式测量。测温精度更高，不仅可以根据光反射距离和速度精确定位温度位置信息，还具有不受电磁干扰的特点，并且集装箱的堆场内不需要供电，安全性、可靠性高，应用范围广，保证安全，真正做到防患于未然。

进一步的，所述感温光缆110的敷设方式为：每排或者每列的集装箱至少有一根感温光缆110的敷设，每根感温光缆110平面铺设在集装箱400侧壁，或缠绕在集装箱400上，或穿过集装箱400。

具体地，如图2所示，根据实际使用要求，铺设在集装箱侧壁，安装比较方便；缠绕在集装箱上，测温更精准；如果条件允许，可以在集装箱上穿孔，将感温光缆伸入集装箱内部，可以直接检测到集装箱内部货物的温度，提高测量的准确性。

进一步的，所述分布式光纤模块还包括若干光缆固定器120，每个所述光缆固定器120包括：底座121，可移动的设置在集装箱400周围；支撑架122，位于所述底座121上，其上设有若干用于固定所述感温光缆110的固定挂钩123。

具体地，如图2所示，所述根据集装箱400的排数和列数确定底座121的分布和数量；根据集装箱400的层数确定支撑架122的高度；同时感温光缆110也是根据集装箱400的排数和层数布置的，根据感温光缆110的数量布置固定挂钩123的数量。可移动的底座121设计也方便了根据实际情况布置相应的光缆固定器120，节约成本，提高安装速度。

进一步的，所述感温光缆110分为普通光缆111和铠装光缆112；其中，所述普通光缆110一端与所述测温通道连接，另一端通过内埋铺设或外部铺设的方式进入的堆场集装箱400存放区域后与光纤连接盒连接130；所述铠装光缆112一端与所述光纤连接盒连接130连接，另一端敷设在集装箱400上和集装箱400周围。

具体地，光纤连接盒130将普通光缆110和铠装光缆120固定连接起来。铠装光缆112是在光缆外加设一层金属保护罩，使其结构更加结实，相对靠近测温系统的光缆一般位于室内，采用普通光缆111既可以满足需求，同时降低了生产成本，提高了经济效益。

进一步的，所述测温主机内部设有备用电池。

具体地，断电情况下，依然可以进行温度检测，保证本系统可以实时、在线、连续测温。

进一步的，还包括终端监控管理平台300，所述终端监控管平台300包括分析单元、显示单元和存储单元，所述分析单元与所述信号处理单元连接；所述分析处理单元与显示单元和存储单元分别连接。

具体地，所述终端监控管理平台300包括分析单元，所述分析单元与所述信号处理单元连接，接收信号处理单元发送的数据。具体地，分析单元对信号处理单元发送的温度信息和位置信息进行分析，可以获得集装箱的温度，也可以定位到集装箱温度点，并对此进行综合分析处理，形成完整的判断。

所述终端监控管理平台300包括显示单元，显示单元为电脑显示器或者液晶显示器，用于将分析单元发送的数据进行显示，方便工作人员查看数据。

所述终端监控管理平台300包括存储单元，存储单元与分析单元连接，用于存储分析单元发送的数据，由于终端监控管理平台对监测数据进行存储，则可以通过历史数据分析外界环境对集装箱以及集装箱内货物的影响，提醒管理人员，在不同的环境温度下，采用不同的处理措施。

进一步的，所述终端监控管理平台300与所述测温模块200位于堆场监控室500内。

具体地，如图2所示，测温系模块200的测温主机和终端监控管理平台300位于堆场监控室500的室内，便工作人员统一管理和维护。

同时，当感温光缆110分为普通光缆111和铠装光缆112时，铠装光缆112用在堆场集装箱上和集装箱周围，多在室外；普通光缆111与测温主机连接，多在室内。位于室内的光缆不需要铠装，所述终端监控管理平台300与所述测温模块200位于室内为室内部分感温光缆采用普通光缆提供了可能性。

进一步的，所述分析单元还设有报警子单元，报警子单元用于在分析得出异常结果后进行预警报警提示。

具体地，所述报警子单元将数据和预设的安全阈值进行比对，接近安全阈值发出预警提示，超过安全阈值发出报警提示。报警子单元也对数据变化进行分析，若是变化异常，发出故障提示。提示方式为声音报警或者警示灯。

进一步的，所述分析单元还设有视频监控辅助子单元，视频监控辅助子单元在分析得出异常结果后开启。

具体地，所述分析单元分析异常后，控制视频监控辅助子单元打开相应位置的视频监控，方便工作人员观察异常温度点的画面情况。辅助子单元还可以是通话连接等其他与异常温度点建立连接的辅助方式。

进一步的，所述分析处理单元还设有消防联动子单元，消防联动子单元在分析得出异常结果后发出火警信号。

具体地，在分析单元分析异常数据后，控制消防联动子单元打开，发出火警信号，以便用最快速度发出火警，请消防人员处理灾情。消防联动子单元还可以是给相应工作人员发出火警信号，方便工作人员及时介入处理。

实施例一

请具体地参考图2所示，堆场的集装箱区域堆放集装箱，本实施例的测温模块和终端监控管理平台位于堆场监控室内。测温模块的测温主机安装在机柜里面。测温主机内部具有电池，在断电的情况下，依然可以进行温度监测。保证本系统可以实时、在线、连续测温。测温主机数量≥5台，所述的测温主机单通道测量距离为10km，通道数为4。

故而普通电缆也具有四个。普通光缆通过外部铺设的方式进入堆场集装箱放置区域，通过光纤连接盒和铠装光缆连接。铠装光缆通过光缆固定器敷设在集装箱周围。所述的光缆固定器用于固定感温光缆，在集装箱周围放置一定数量的光缆固定器，根据集装箱的排数以及层数设置支撑架的高度和固定挂钩的数量。光缆固定器是可移动的。本实施例中，光缆固定器的数量为100个，支撑架为100个，固定挂钩为400个。

测温主机的信号处理单元将获得的数据发送给终端监控管理平台，终端监控管理平台可对数据进行显示，还可以根据温度变化的趋势进行预警和报警并根据设置的阈值进行预警、报警，还可以与其它火灾控制系统联动，并可采用辅助子单元例如视频监控辅助子单元对现场情况进行画面监测。

以上描述仅为本发明的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本发明中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本发明中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (10)

1.一种港口集装箱危险货物温度智能监测系统，其特征在于，包括：

分布式光纤模块(100)，包括若干感温光缆(110)，所述感温光缆(110)敷设在堆场的集装箱(400)存放区域，所述感温光缆(110)用于传递光信号；

测温模块(200)，包括至少一个测温主机，每个测温主机上均设有信号处理单元和多个测温通道；每个测温通道一端与分布式光纤模块(100)连接，另一端与信号处理单元连接；所述信号处理单元用于接收感温光缆传递的光信号后，将光信号区分为信号光和参考光，计算信号光和参考光的光强比值得到测温温度，计算光信号时间变化得到测温位置。

2.根据权利要求1所述的一种港口集装箱危险货物温度智能监测系统，其特征在于，所述感温光缆(110)的敷设方式为：

每排或者每列的集装箱至少有一根感温光缆(110)的敷设；

每根感温光缆(110)平面铺设在集装箱(400)侧壁，或缠绕在集装箱(400)上，或穿过集装箱(400)。

3.根据权利要求1所述的一种港口集装箱危险货物温度智能监测系统，其特征在于，所述分布式光纤模块还包括若干光缆固定器(120)，每个所述光缆固定器(120)包括：

底座(121)，可移动的设置在集装箱(400)周围；

支撑架(122)，位于所述底座(121)上，其上设有若干用于固定所述感温光缆(110)的固定挂钩(123)。

4.根据权利要求1所述的一种港口集装箱危险货物温度智能监测系统，其特征在于，所述感温光缆(110)分为普通光缆(111)和铠装光缆(112)；其中，

所述普通光缆(110)一端与所述测温通道连接，另一端通过内埋铺设或外部铺设的方式进入的堆场集装箱(400)存放区域后与光纤连接盒连接(130)；

所述铠装光缆(112)一端与所述光纤连接盒连接(130)连接，另一端敷设在集装箱(400)上和集装箱(400)周围。

5.根据权利要求1所述的一种港口集装箱危险货物温度智能监测系统，其特征在于，所述测温主机内部设有备用电池。

6.根据权利要求1所述的一种港口集装箱危险货物温度智能监测系统，其特征在于，还包括终端监控管理平台(300)，所述终端监控管平台(300)包括分析单元、显示单元和存储单元，所述分析单元与所述信号处理单元连接；所述分析处理单元与显示单元和存储单元分别连接。

7.根据权利要求6所述的一种港口集装箱危险货物温度智能监测系统，其特征在于，所述终端监控管理平台(300)与所述测温模块(200)位于堆场监控室(500)内。

8.根据权利要求6所述的一种港口集装箱危险货物温度智能监测系统，其特征在于，所述分析单元还设有报警子单元，报警子单元用于在分析得出异常结果后进行预警报警提示。

9.根据权利要求6所述的一种港口集装箱危险货物温度智能监测系统，其特征在于，所述分析单元还设有视频监控辅助子单元，视频监控辅助子单元在分析得出异常结果后开启。

10.根据权利要求6所述的一种港口集装箱危险货物温度智能监测系统，其特征在于，所述分析处理单元还设有消防联动子单元，消防联动子单元在分析得出异常结果后发出火警信号。

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