CN211904459U - 一种城市综合管廊温度测量装置 - Google Patents

Abstract

一种城市综合管廊温度测量装置，属于电子信息技术领域，涉及一种光电传感技术。本新型实用采用云计算模型分布式光纤拉曼温度传感系统测温装置，应用于综合管廊的动力电缆和管廊温度测量，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的新型结构，成为综合管廊安全风险评估模型的革新手段。

Description

一种城市综合管廊温度测量装置

技术领域

本新型实用属于电子信息技术领域，涉及一种光电传感技术，具体是指一种城市综合管廊温度测量装置。

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，其其传感光缆位置及其光路结构出现新的特点。

实用新型内容

本新型实用旨在针对上述多个测温装置布放在城市综合管廊沿线，提供一种城市综合管廊温度测量装置，能够快速获取传感光缆中的背向反斯托克斯光信息，并基于云计算方法获取传感光缆上每一点的温度。

为了达到上述目的，本新型实用采取以下技术方案来实现：

本新型实用提供了一种城市综合管廊温度测量装置，包括(1)传感光缆铺设在管廊中间顶位置和绑缚在动力电缆外层；(2)在城市综合管廊数据采集点放置一台光纤拉曼温度测量仪，城市综合管廊起点和终点是双路测温模块，其余为四路测温模块；(3)各台光纤拉曼温度测量仪和控制中心服务器经城市综合管廊信息网组成实时局域网络；(4)每个测温模块包括光纤环形器、光纤滤波器、光电拉曼收发模块和微处理器；微处理器发出启动信号，控制脉冲激光经光纤环形器注入传感光缆，返回的背向散射反斯托克斯光经光纤环形器导向光电拉曼收模块，其中滤波器滤掉前向发射脉冲激光，光电拉曼收模块将经数据平均后的背向散射反斯托克斯光信息发送给微处理器，微处理器加上地理坐标等标号构成帧头上传服务器，服务器收集完一个周期内所有信息，解析每段传感光缆对应的两条反斯托克斯光信息，对称相乘再开方，按照拉曼反斯托克斯公式获取传感光缆上每一测量点的温度信号。

通过本新型实用提供的智慧高速公路温度测量装置，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)在建的城市综合管廊或已建成的城市综合管廊，传感光缆布置成本低，施工成本也低廉；

(3)测温装置是模块化构成，便于短周期完成一条高速公路的实施方案；

(4)此外，综合管廊起点和终点是双路测温模块，其余为四路测温模块，结构简单、操作方便、造价成本低，适于在业内普遍推广。

附图说明

为了更清楚地说明本新型实用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新型实用的一些实施例，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为本新型实用提供的综合管廊温度测量装置的结构示意图；

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新型实用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新型实用的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本新型实用中的实施例，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，都属于本新型实用所保护的范围。

实施例1

本实施例提供的综合管廊温度测量装置，包括光电拉曼收发模块、光纤环形器、光纤滤波器和微处理器。

以第一采集点的测量结构为例，光电拉曼发模块15包括带光放大的激光器和外调制器。外调制器根据微处理器16发出的启动信号将带光放大的激光器发出的连续激光转换成周期性脉冲激光，并将脉冲激光分束后经光纤环行器11注入综合管廊中间顶位置的传感光缆和光纤环行器13注入动力电缆外层的传感光缆。带光放大激光器为普通连续固体激光器和光纤放大器组合。外调制器为半导体放大器，频率为C/(2nL)，其中，C为光在真空中速率，n为光纤有效折射率，L为传感光纤长度。系统的空间分辨率由激光脉宽、A/D采样频率和探测器带宽决定，通常选取激光脉宽10ns，A/D采样频率100MHz，探测器带宽大于70 MHz，这样系统的空间分辨率2m。。

光电拉曼收模块11等包括APD探测器、A/D转换模块和硬件累加器；APD探测器将接收的背向散射反斯托克斯光转换为电信号；A/D转换模块将模拟电信号转换成数字信号；硬件累加器将连续接收的数字信号多次平均后发送给微处理器16等。

上述综合管廊温度测量装置工作原理为：微处理器16发出启动信号，驱动外调制器将带光放大的激光器发出的连续激光转换成脉冲激光分束后经光纤环行器11注入综合管廊中间顶位置的传感光缆和光纤环行器13注入动力电缆外层的传感光缆，返回的背向散射反斯托克斯光经光纤环形器11导向APD探测器，其中滤波器12滤掉前向发射脉冲激光，经APD 探测器转换为电信号，再经A/D转换模块产生数字信号，最后经硬件累加器累加平均后向微处理器16输出数字平均后的信号量，并由微处理器16上传到服务器00，服务器00根据光信息理论模型计算获取传感光缆上每一测量点的温度。服务器00根据这些温度生成各级风险模型，供用户使用。其余路光传感信号以此类推。

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新型实用的结构，应被理解为本新型实用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新型实用公开的这些技术启示做出各种不脱离本新型实用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新型实用的保护范围内。

Claims (1)

1.一种城市综合管廊温度测量装置，其特征在于，包括：传感光缆，所述传感光缆铺设在管廊中间顶位置和绑缚在动力电缆外层；多台光纤拉曼温度测量仪，所述光纤拉曼温度测量仪放置在城市综合管廊数据采集点，其中城市综合管廊起点和终点是双路测温模块，其余数据采集点为四路测温模块；各台光纤拉曼温度测量仪和控制中心服务器经城市综合管廊信息网组成实时局域网络；每个测温模块包括光纤环形器、光纤滤波器、光电拉曼收发模块和微处理器。

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