CN117553852A - 一种光纤的多参量监测传感系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光纤的多参量监测传感系统，包括控制模块、光纤传感模块、时钟模块、预警模块和自检模块，所述光纤传感模块包括温度传感单元、压力传感单元、应变传感单元、电压传感单元、电流传感单元和振动传感单元，所述时钟模块包括时间显示单元、节点记录单元和时长统计单元，本发明通过设置固定阈值和浮动阈值，按照时间显示的先后顺序记录光纤采集的温度、压力、应变、电压、电流和振动数据，并根据连续数据的升降情况划分节点，对数据初步处理，再与阈值进行比较，对监测结果进行预警，并通过对光纤实体的物理监测和光纤传输监测，从而实现光纤多参量监测传感系统的高效运行。

Description

一种光纤的多参量监测传感系统

技术领域

本发明涉及光纤传感技术领域，具体为一种光纤的多参量监测传感系统。

背景技术

光纤是光导纤维的简写，是一种由玻璃或塑料制成的纤维，可作为光传导工具，传输原理是“光的全反射”，因为光纤的传导特性，被广泛应用在传感器上，光纤传感器是一种将被测对象的状态转变为可测的光信号的传感器，光纤传感器的工作原理是将光源入射的光束经由光纤送入调制器，在调制器内与外界被测参数的相互作用，使光的光学性质如光的强度、波长、频率、相位、偏振态等发生变化，成为被调制的光信号，再经过光纤送入光电器件、经解调器后获得被测参数，整个过程中，光束经由光纤导入，通过调制器后再射出，其中光纤的作用首先是传输光束，其次是起到光调制器的作用；

但是目前使用的光纤监测传感系统，多为单一参量的监测，且监测数据复杂冗长，后续处理较为复杂，不利于光纤传感技术的发展。

发明内容

本发明提供一种光纤的多参量监测传感系统，可以有效解决上述背景技术中提出目前使用的光纤监测传感系统，多为单一参量的监测，且监测数据复杂冗长，后续处理较为复杂，不利于光纤传感技术的发展的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种光纤的多参量监测传感系统，包括控制模块、光纤传感模块、时钟模块、预警模块和自检模块；

所述控制模块控制系统模块的运行，所述光纤传感模块通过光纤采集数据，所述时钟模块适合记录时间和统计时间，所述预警模块对异常传感数据进行预警，所述自检模块对传感系统进行自我监测；

所述光纤传感模块包括温度传感单元、压力传感单元、应变传感单元、电压传感单元、电流传感单元和振动传感单元；

所述时钟模块包括时间显示单元、节点记录单元和时长统计单元；

预警模块包括预警设置单元、预警执行单元和预警取消单元；

自检模块包括物理监测单元、传输监测单元和校准单元。

根据上述技术方案，所述光纤传感模块中的温度传感单元通过光纤传感采集数据，所述温度传感单元采集被测物温度，所述压力传感单元采集被测物压力，所述应变传感单元采集被测物的应变，所述电压传感单元采集被测物的电压，所述电流传感单元采集被测物的电流，所述振动传感单元采集被测物的振动。

根据上述技术方案，所述光纤传感模块设置有12根光纤传感路径，每两根光纤为一组；

所述温度传感单元、压力传感单元、应变传感单元、电压传感单元、电流传感单元和振动传感单元分别对应一组光纤。

根据上述技术方案，所述电压传感单元和电流传感单元对应的光纤同时采集；

所述应变传感单元对应的光纤定时进行监测，定时监测通过时长统计单元进行；

应变传感单元定时监测，节点记录单元对应变传感单元进行定时。

根据上述技术方案，所述时钟模块中的实现显示单元显示数据采集的时间，节点记录单元对采集的数据节点进行记录，所述时长统计单元对数据采集时长进行统计。

根据上述技术方案，所述节点记录单元记录数据上升和下降的起始时间，时长统计单元统计的时长包括相邻两个节点之间的时长；

所述节点记录单元对应变传感单元进行定时监测，定时包括开始时间、结束时间和间隔时间，其中开始时间和结束时间均为一个节点；

所述时间显示单元实时显示当前时间，对光纤传感模块的传感单元单独进行显示。

根据上述技术方案，所述预警模块的预警设置单元对预警阈值进行设置；

所述预警执行单元将采集的数据与预警阈值进行比较，对超出预警的数据进行预警，在预警处理后预警取消单元取消预警。

根据上述技术方案，所述预警设置单元设置的阈值包括固定阈值和浮动阈值；

所述固定阈值包括温度阈值、压力阈值和振动阈值；

所述浮动阈值包括应变阈值、电压阈值和电流阈值；

浮动阈值在设置时需要设置初始阈值和浮动规律。

根据上述技术方案，所述自检模块中的物理监测单元对传感单元的光纤实体进行物理监测，所述传输监测单元对光纤传输过程进行检测，所述校准单元对传感单元进行校准。

根据上述技术方案，所述传输监测单元在监测时，将已知数据输入传感单元，监测传感单元输出数据，再除去数据传输过程中的衰减，将输入数据和输出数据对比，从而进行自检；

所述自检未通过的光纤数据传输至校准单元，校准单元对物理监测单元和传输监测单元的数据进行综合分析，确定校准方向，进行校准，在校准完成后，再次对光纤进行自检，两次自检不通过对光纤进行更换。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1、通过设置温度、压力、应变、电压、电流和振动监测，能够同时对被测物的多种参量进行监测，且每个传感单元单独设置光纤传感，光纤相互影响较小，并在监测传感过程中进行时间显示，对数据节点进行确定和记录，并对时长进行统计，能够根据节点确定数据的变化情况，能够在多参量数据处理时更加便捷。

2、通过预警设置单元，根据不同的参量数据设置预警阈值，并根据参量数据的不同分别设置固定阈值和浮动阈值，从而使参量数据按照对应的阈值进行监控，浮动阈值的设置节省人们不断调整阈值的时间，且更加符合数据变化要求，能够更加灵活的进行预警，使预警效率更高。

3、通过设置物理监测单元、传输监测单元和校准单元，对监测系统中的光纤实体进行监测，能够及时发现光纤自身故障，及时进行维护，保障光纤的正常使用，从而较少错误数据的产生量，也减少不必要的错误分析，节省错误处理的时间，使监测传感系统使用效果更好。

综上所述，通过设置固定阈值和浮动阈值，按照时间显示的先后顺序记录光纤采集的温度、压力、应变、电压、电流和振动数据，并根据连续数据的升降情况划分节点，对数据初步处理，再与阈值进行比较，对监测结果进行预警，并通过对光纤实体的物理监测和光纤传输监测，对光纤进行自检，从而保障光纤的正常使用，减少错误数据，从而实现光纤多参量监测传感系统的高效运行。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。

在附图中：

图1是本发明的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例：如图1所示，本发明提供一种技术方案，一种光纤的多参量监测传感系统，包括控制模块、光纤传感模块、时钟模块、预警模块和自检模块；

控制模块控制系统模块的运行，光纤传感模块通过光纤采集数据，时钟模块适合记录时间和统计时间，预警模块对异常传感数据进行预警，自检模块对传感系统进行自我监测；

光纤传感模块包括温度传感单元、压力传感单元、应变传感单元、电压传感单元、电流传感单元和振动传感单元，能够同时对被测物的多种参量进行监测，且每个传感单元单独设置光纤传感，光纤相互影响较小，并在监测传感过程中进行时间显示，对数据节点进行确定和记录，并对时长进行统计，能够根据节点确定数据的变化情况，能够在多参量数据处理时更加便捷；

时钟模块包括时间显示单元、节点记录单元和时长统计单元；

预警模块包括预警设置单元、预警执行单元和预警取消单元；

自检模块包括物理监测单元、传输监测单元和校准单元。

光纤传感模块中的温度传感单元通过光纤传感采集数据，温度传感单元采集被测物温度，压力传感单元采集被测物压力，应变传感单元采集被测物的应变，电压传感单元采集被测物的电压，电流传感单元采集被测物的电流，振动传感单元采集被测物的振动。

光纤传感模块设置有12根光纤传感路径，每两根光纤为一组；

温度传感单元、压力传感单元、应变传感单元、电压传感单元、电流传感单元和振动传感单元分别对应一组光纤，每个传感单元设置一组光纤，能够同时对多个参量进行监测，全面的采集数据，能够从各个方面对被测物数据进行采集，为被测物的分析提供参量数据，能够更加全面分析被测物。

电压传感单元和电流传感单元对应的光纤同时采集；

应变传感单元对应的光纤定时进行监测，定时监测通过时长统计单元进行；

应变传感单元定时监测，节点记录单元对应变传感单元进行定时，根据监测数据的不同，对应变传感进行定时监测，节省监测时间，避免采集大量重复数据，从而能够减轻监测数据处理的工作量，使系统使用更加简便。

时钟模块中的实现显示单元显示数据采集的时间，节点记录单元对采集的数据节点进行记录，时长统计单元对数据采集时长进行统计。

节点记录单元记录数据上升和下降的起始时间，时长统计单元统计的时长包括相邻两个节点之间的时长；

节点记录单元对应变传感单元进行定时监测，定时包括开始时间、结束时间和间隔时间，其中开始时间和结束时间均为一个节点；

时间显示单元实时显示当前时间，对光纤传感模块的传感单元单独进行显示；

通过设置节点、记录节点、显示时间，对传感数据进行时间和节点的记录，能够帮助对数据状态进行切分，通过节点清晰反应数据连续走向，为后续的分析提供帮助。

预警模块的预警设置单元对预警阈值进行设置；

预警执行单元将采集的数据与预警阈值进行比较，对超出预警的数据进行预警，在预警处理后预警取消单元取消预警。

预警设置单元设置的阈值包括固定阈值和浮动阈值；

固定阈值包括温度阈值、压力阈值和振动阈值；

浮动阈值包括应变阈值、电压阈值和电流阈值；

浮动阈值在设置时需要设置初始阈值和浮动规律；

通过设置阈值来对采集的数据进行对比，并根据不同的数据设置固定阈值和浮动阈值，更加贴合数据特性，在超出阈值范围时通过预警执行单元执行预警，在传感系统中更加安全高效。

自检模块中的物理监测单元对传感单元的光纤实体进行物理监测，传输监测单元对光纤传输过程进行检测，校准单元对传感单元进行校准。

传输监测单元在监测时，将已知数据输入传感单元，监测传感单元输出数据，再除去数据传输过程中的衰减，将输入数据和输出数据对比，从而进行自检；

自检未通过的光纤数据传输至校准单元，校准单元对物理监测单元和传输监测单元的数据进行综合分析，确定校准方向，进行校准，在校准完成后，再次对光纤进行自检，两次自检不通过对光纤进行更换；

通过设置物理监测单元、传输监测单元和校准单元，对监测系统中的光纤实体进行监测，能够及时发现光纤自身故障，及时进行维护，保障光纤的正常使用，从而较少错误数据的产生量，也减少不必要的错误分析，节省错误处理的时间，使监测传感系统使用效果更好。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种光纤的多参量监测传感系统，其特征在于：包括控制模块、光纤传感模块、时钟模块、预警模块和自检模块；

所述控制模块控制系统模块的运行，所述光纤传感模块通过光纤采集数据，所述时钟模块适合记录时间和统计时间，所述预警模块对异常传感数据进行预警，所述自检模块对传感系统进行自我监测；

所述光纤传感模块包括温度传感单元、压力传感单元、应变传感单元、电压传感单元、电流传感单元和振动传感单元；

所述时钟模块包括时间显示单元、节点记录单元和时长统计单元；

预警模块包括预警设置单元、预警执行单元和预警取消单元；

自检模块包括物理监测单元、传输监测单元和校准单元。

2.根据权利要求1所述的一种光纤的多参量监测传感系统，其特征在于，所述光纤传感模块中的温度传感单元通过光纤传感采集数据，所述温度传感单元采集被测物温度，所述压力传感单元采集被测物压力，所述应变传感单元采集被测物的应变，所述电压传感单元采集被测物的电压，所述电流传感单元采集被测物的电流，所述振动传感单元采集被测物的振动。

3.根据权利要求1所述的一种光纤的多参量监测传感系统，其特征在于，所述光纤传感模块设置有12根光纤传感路径，每两根光纤为一组；

所述温度传感单元、压力传感单元、应变传感单元、电压传感单元、电流传感单元和振动传感单元分别对应一组光纤。

4.根据权利要求1所述的一种光纤的多参量监测传感系统，其特征在于，所述电压传感单元和电流传感单元对应的光纤同时采集；

所述应变传感单元对应的光纤定时进行监测，定时监测通过时长统计单元进行；

应变传感单元定时监测，节点记录单元对应变传感单元进行定时。

5.根据权利要求1所述的一种光纤的多参量监测传感系统，其特征在于，所述时钟模块中的实现显示单元显示数据采集的时间，节点记录单元对采集的数据节点进行记录，所述时长统计单元对数据采集时长进行统计。

6.根据权利要求5所述的一种光纤的多参量监测传感系统，其特征在于，所述节点记录单元记录数据上升和下降的起始时间，时长统计单元统计的时长包括相邻两个节点之间的时长；

所述节点记录单元对应变传感单元进行定时监测，定时包括开始时间、结束时间和间隔时间，其中开始时间和结束时间均为一个节点；

所述时间显示单元实时显示当前时间，对光纤传感模块的传感单元单独进行显示。

7.根据权利要求1所述的一种光纤的多参量监测传感系统，其特征在于，所述预警模块的预警设置单元对预警阈值进行设置；

所述预警执行单元将采集的数据与预警阈值进行比较，对超出预警的数据进行预警，在预警处理后预警取消单元取消预警。

8.根据权利要求7所述的一种光纤的多参量监测传感系统，其特征在于，所述预警设置单元设置的阈值包括固定阈值和浮动阈值；

所述固定阈值包括温度阈值、压力阈值和振动阈值；

所述浮动阈值包括应变阈值、电压阈值和电流阈值；

浮动阈值在设置时需要设置初始阈值和浮动规律。

9.根据权利要求1所述的一种光纤的多参量监测传感系统，其特征在于，所述自检模块中的物理监测单元对传感单元的光纤实体进行物理监测，所述传输监测单元对光纤传输过程进行检测，所述校准单元对传感单元进行校准。

10.根据权利要求9所述的一种光纤的多参量监测传感系统，其特征在于，所述传输监测单元在监测时，将已知数据输入传感单元，监测传感单元输出数据，再除去数据传输过程中的衰减，将输入数据和输出数据对比，从而进行自检；

所述自检未通过的光纤数据传输至校准单元，校准单元对物理监测单元和传输监测单元的数据进行综合分析，确定校准方向，进行校准，在校准完成后，再次对光纤进行自检，两次自检不通过对光纤进行更换。