钢铁厂分布式光纤测温系统方案Word下载.docx
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比如它只能反映电缆局部位置的温度情况，无法反映整条电缆以及所敷设环境全部情况；
测试范围有限；
安装繁琐并且不可靠；
易受电磁干扰等等。
线性感温探测系统目前主要产品有：
缆式线型感温火灾探测器、DTS分布式光纤温度监测系统。
缆式线型感温火灾探测器
DTS分布式光纤温度监测系统
报警方式
固定温度报警点和温差报警点，被动等待设定的报警。
综合利用设置多级温度报警/温升速率/温升趋势来进行连续监测，可在任何时间准确显示任何一点的温度状态，在火灾发生前早期预警。
统计分析
无火灾前数据统计分析功能。
具有火灾前数据统计分析功能，将事故消除在萌芽状态。
事故点判断
不能对传感电缆的温度异常点进行定位，只能判断火警区域（100m-200m）。
智能化系统，准确及时判断温度变化类型，显示事故点温度变化的类型，显示事故点温度读数及位置。
（精度±
1℃，1-2m）。
可恢复性
可恢复性感温电缆180℃以下可恢复一次，180℃以上为不可恢复温度）。
报警受损后，须更换整段电缆。
可重复便用的产品，达到报警点后利用软件进行复位，不损伤光缆。
当光缆部分受损后，只须采用光纤熔接机对受损点熔接即可。
感温光缆测温范围一般在-30℃-2501℃，特种光缆可达500℃
火灾报警的设计方式
按照分区进行设置，每个分区一段感温电缆加一个微机头，感温电缆以正弦波方式敷设后接入微机头，可靠性差，环境适应性差。
后者测温控制主机放于控制室，可分多路光缆直线或正弦波方式敷设到现场的每一层电缆。
调试时，根据光缆所经过的防火分区的始末位置就可以对其分区准确定位，使其联动系统准确联动。
可靠性很强，可适应任何环境。
电缆火灾的适应性
对分区的火灾情况进行报警，但不能定位，并且报警之前没有任何征兆，报警时火灾往往已形成一定的规模。
属于事后报警
时时刻刻监视电缆的温度，在发生火情之前提前告警，例如可以设置40℃一级预报警，50℃二级预报警，60℃火灾报警。
又加其能准确定位，能够很快找到具体的发热点或火灾点，并具有火情分析功能，能对火情的大小，火情的蔓延方向及烟雾方向做出准确判断，给救灾工作提供便利的数据。
灭火系统联动性
针对防火分区或防火分区内的灭火分区而进行分区设置。
探测分区与灭火分区一一对应，工程量、维护量大。
软件实现防火系统的分区，可靠，工程量和维护量小，适应性强。
安全可靠性
具有一定的抗电磁干扰，抗机械损伤的能力。
但受绝缘老化和长时间的电磁干扰以及微机头受潮受电磁干扰等诸多因素的缘故，使用年限越久性能就越不稳定，误报率越高。
光纤是由SiO2晶体组成，性能非常稳定，不受电磁干扰影响，安全可靠性较高。
光纤测温控制主机采用特殊的抗电磁干扰材料，并置于控制室内或变电所内。
因此整个光纤探测系统不会受电磁干扰。
可靠性高。
设备安装
现场除安装感温电缆外，每段电缆需配一个微机头（带电），每个微机头与控制室的火灾报警控制器之间还得安装电源电缆与报警输出电缆等。
现场只需敷设感温光缆（无任何带电部件），安装非常简单。
后期维护
因绝缘老化和电磁干扰等因素，寿命短，一般情况下，使用三到四年性能不可靠，经常误报。
感温光缆抗射频与电磁干扰、防燃、防爆、抗腐蚀、防辐射、绝缘强度高，使用寿命大于20年。
国内外应用情况
前几年大量使用，现主导地位已被感温光纤所替代。
国内外用于电缆隧道、廊道温度监测及火灾预警的案例很多，已逐步替代了感温电缆。
在研究测温技术的过程中，发现分布式光纤测温（DistributedTemperatureSensing，以下简称DTS）技术可以利用光纤作为传感器，将光纤直接敷设在被测物体表面，在一定条件下将被测物体各个位置的温度信号以光波的形式回传到光纤端部，最终被提取并显示出来。
这种技术只需一根光纤就可以监测长达数公里的线型设备（电缆）或点式设备。
此外，电缆的载流量与环境条件有着密切的关系。
根据IEC6028标准，电缆的最大载流量是由一系列参数决定的，如所敷设位置的环境条件等。
因此，为了确定电缆系统最佳的和最安全的载流能力，有必要对所安装电缆及其环境进行实时的精确的温度监测。
北京品傲光电科技有限公司的DTS型分布式光纤测温系统基于目前最先进的光纤、激光和信号处理技术。
采用光纤作为温度信息采集的传感器。
通过测量入射激光在光纤中不同距离处产生的散射波，测知延光纤分部的上万点的实时温度信息。
该系统专门应用于区域（多点、线性、面型）测温，并可以实现对温度引起的过热、过冷、火情隐患等进行预判和报警。
目前，该产品通过了已经由公安部沈阳消防所（国内消防电子产品唯一认证机构）依据最新版本国标（GB21197-2007）进行消防认证，品傲光电的DTS系统是首批顺利通过认证的三个产品之一，并取得了定位精度等多项国内最优指标。
DTS产品推向市场以来，已经取得了较大的成功，应用于首钢曹妃甸焦化钢厂、包头钢铁、安阳钢厂电缆沟温度在线监测、唐钢二铁、贵州电网、首钢曹妃甸热轧厂、莱钢、定西油库等多个电力电缆测温与载流量监控、公路隧道火情监控项目。
大量的实际应用和测试证明，该系统具有极好的稳定性和可靠性，误报率、漏报率极低。
加之光纤抗腐蚀、耐高温、无静电和无辐射的特质。
使得DTS系统为各种基于温度检测的工业需求（尤其是电缆测温领域）提供了稳定、可靠和经济的优秀解决方案。
DTS系统的特点：
测温速度快：
每通道巡检最快达到5s。
监测距离长：
监测距离最长为12公里。
精度高：
温度精度可以达到1摄氏度以内，温度分辨率可以达到0.1摄氏度以下。
定位精度高：
定位精度优于1米。
系统部署灵活多样：
可采用单端、双端、回环以及级联的方式进行部署。
DTS软件系统基于windowsxp，中文界面，互动性强，简单易用。
软件具有强大的数据存储、显示功能，能够提供在线采集、监测、分析、警报，等详细数据。
可以与站内管网连接，实现信息共享及远程管理。
公司简介
位于北京亦庄经济技术开发区
北京品傲光电科技有限公司成立于2003年1月的高新技术企业，注册资金为万元，是专业从事光电监测、监控系统的研发、生产、销售及服务的技术型公司。
品傲光电位于北京市经济技术开发区，被北京市科委认证为高新技术企业，取得软件企业及国家计算机信息系统集成三级资质认证。
品傲公司与天津大学及其他科研机构共同承担了国家973光纤传感网与关键器件项目的研究。
公司在成立7年的时间里，其产品荣获多项国家及省部级奖励，其中荣获2008年国家、教育部、仪器仪表协会等颁发的科技一等奖。
04年1月被列入“北京市火炬计划项目”，荣获国家级新产品称号，拥有专利10余项，产品通过了有关权威机构的检测和鉴定，05年8月通过了ISO9001国际质量管理体系认证，09年被认定为中关村国家自主创新示范区创新型试点企业。
品傲公司拥有自主研发机构和生产部门，同时，积极探索与科研机构及国内外知名大学走产、学、研相结合的发展道路。
在光纤传感领域中积极探索研究，对一些关键的技术进行攻关，尤其在光纤传感的超高温、超低温、大应变、高精度和特殊封装等方面有突出的成果，被有关权威部门鉴定为国内领先国际先进的企业。
品傲公司将自主研发的产品应用于国民经济的众多行业中，在国民经济发展过程中的安全问题上提供了全新的监测手段和模式，在业内受到广泛好评。
公司主营产品：
光纤光栅传感网络分析仪以及各种光纤光栅传感器。
主要致力于为土木，桥梁等结构安全；
电力、冶金行业温度在线监测以及石油、石化行业火灾在线报警提供有效的监测手段和仪器。
截至2009年11月，品傲光电的产品已在国内外300多个重大工程项目中得到成功应用，覆盖土木工程、电力、石油化工、工业消防、航空航海、科研教学等多个行业和领域。
遍布全国各个省，得到行业用户的广泛认可。
公司的经营方针：
关注客户、共筑和谐、鼓励竞争、求真务实。
公司的目标：
使品傲公司成为国内一流的光电监测、监控系统服务企业。
以高新技术为先导，以先进、优良的管理为依托，加速推进企业产业化进程。
企业使命
通过持续的创新，为工业、环保等行业客户提供最佳的分析、测量设备和服务，让工作更加高效、安全，让生活更加健康、环保。
企业宗旨
互惠互赢，共创共荣
2技术原理
基本原理
DTS分布式光纤感温火灾报警探测系统综合利用了光纤拉曼散射效应和光时域反射技术。
光纤拉曼散射效应是指激光在光纤中传输时，由分子热振动所导致的微弱激光散射现象。
散射光中的拉曼散射光由波长稍短的斯托克斯光和波长稍长的反斯托克斯光组成。
其中，斯托克斯光光强对光纤形变敏感，反斯托克斯光光强对光纤温度和形变均敏感，两种光光强的比值则能准确反映光纤的温度信息。
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，通过区分该时间即可确定散射信号所对应的光纤位置。
通过对拉曼散射信号和时域反射时间的精确检测即可准确、快速地获得整条感温光纤的温度分布信息。
DTS技术原理
技术优势
连续分布式测量
分布式光纤传感器是真正的分布式测量，可以连续的得到沿着探测光缆的所有温度信息，误报和漏报率大大降低。
同时实现实时监测。
抗电磁干扰，在高电磁环境中可以正常的工作。
光纤本身是由石英材料组成的，完全的电绝缘；
同时光纤传感器的信号是以光纤为载体的，本征安全，不受任何外界电磁环境的干扰。
本征防雷。
雷电经常破坏大量的电测传感器。
光纤传感器由于完全的电绝缘，可以抵抗高电压和高电流的冲击。
测量距离远，适于远程监控。
光纤的两个突出优点就是传输数据量大和损耗小，在无需中继的情况下，可以实现十几公里的远程监测。
灵敏度高，测量精度高。
理论上上大多数光纤传感器的灵敏度和测量精度都优于一般的传感器，实际已成熟的产品也证明了这一点。
寿命长，成本低，系统简单。
光纤的材料一般皆为石英玻璃，其具有耐腐蚀、耐火、耐水及寿命长的特性，通常可以服役30年。
综合考虑传感器的自身成本以及以后的维护费用，使用光纤传感器可以大大降低整个工程的最终经营成本。
3设备介绍
测温主机
测温主机是系统的核心设备，实现了温度解析功能。
技术参数：
主机性能指标
系统配置
测量距离
2Km，4Km，8Km，12Km
通道数
1，2，4，8可选
激光产品等级
3A
备电续航时间
10h
测温性能
测量时间
最短2s/KM
温度分辨率
最优0.1℃
定位精度
0.3m
测温精度
优于1℃
系统接口
通讯接口
Ethernet网口一个
USB一个
RS232串口两个
继电器输出
通过串口转接输出模块，方便实现扩展，每个模块可提供48路输出
光纤接口
FC/APC
工作条件
工作温度
0℃-40℃
工作湿度
0-95％
工作电源
DC24V60W
感温光缆
测温光缆的技术指标，见下表。
光缆技术指标
光纤
光纤类型
125μm多模
光纤衰减
850nm
≤
1300nm
光纤带宽
200Mhz
400Mhz
光纤遵从的标准
GB/T
光缆
光纤芯数
1
光缆直径（mm）
≦
光缆外护套（低烟无卤，阻燃型热塑材料）颜色
红色
抗张强度
工作时
600N
安装时
1000N
光缆允许的曲率半径
光缆外径的10倍
敷设时
光缆外径的20倍
线性碾压力
300N/cm引起小于0.3mm的变形
抗压强度（N/10cm）
300
敷设时
1000
重复弯曲次数（100N）
500
光缆温度范围
运输/存储温度（℃）
-25℃～+70℃
安装温度（℃）
-20℃～+50℃
工作温度范围（℃）
-25℃～+250℃
使用年限（年）
20
光缆遵从的阻燃标准
IEC-3C
适用领域
在电力行业，光纤测温系统可用于发电厂里电缆桥架、电缆夹层、电缆沟、输煤皮带、原煤仓、油罐、变压器、润滑油箱、油管路的状态监测和火灾探测。
4系统架构
系统模型
DTS系统采用了分层设计，系统模型，如图所示。
DTS系统模型图
模型图说明：
模型图将DTS系统分为了三层，即传感器层、核心层和数据应用层。
传感器层是由感温光纤组成。
核心层是集成在DTS系统主机内，包括了DTS系统的主要硬件和软件部分，按照功能可划分如下模块：
DTS控制管理单元、激光发生单元、数据采集单元、数据处理单元、警报单元、网络通信单元、日志单元、数据存储单元等。
数据应用层，是数据分析和呈现的软件程序。
远程控制和综合管理平台是客户自建的平台系统。
图中的绿色的箭头表示DTS系统的激光器产生的脉冲激光。
图中的红色的箭头表示光纤返回的拉曼背向散射信号。
图中的黄色的箭头表示网络（TCP/IP）通信连接。
图中的蓝色的箭头表示DTS系统将处理完的数据传递给上层的应用程序。
系统总体组成
DTS系统由以下四个部分组成
1）硬件平台：
机柜系统（核心层）
2）软件平台：
应用软件（数据应用层）
3）传感器：
传感光缆（传感器层）
4）联动系统层
5解决方案
监控范围和系统配置
5.1.1监测范围
线型光纤感温火灾探测器用于监测电缆沟道、竖井、桥架、主变、公用变、高厂变、辅机油系统、锅炉本体燃烧器，磨煤机润滑油箱、输煤皮带、转运站、原煤仓、油罐等处。
5.1.2系统配置：
1、在主厂房集控室布置1台上位机监控PC机（集中显示端）。
2、针对各个分区域设置主机，如图：
区域一、区域二、区域N、区域N+1、区域X。
3、所有主机可以通过交换机或者厂内局域网将报警信息传输到集中显示端。
4、局域网内所有用户的PC均可通过局域网上服务器查询被测区域的报警信息。
系统网络图如下：
4、光纤测温主机通过报警输出单元上的继电器端口把报警信号传送给火灾自动报警系统。
5.1.3解决方案特点
1、实时在线监测：
24小时在线监测，超温预报警，真正实现无人值守；
2、准确测温：
光纤测温精度高、反应快，可以准确掌握电缆温度的变化情况，打破感温电缆只报警、不测温的落后局面；
3、快速反应：
系统可随时反映全厂的电缆温度，实时捕捉火情，迅速发出报警；
4、报警设置：
可按实际需要设置三级或多级报警温度，并辅助温升速率异常报警；
5、分区灵活：
可任意把被测区域划分成若干个区域并分别设置报警温度，实现人性化管理。
6、消防联动：
系统可将火灾报警信号通过继电器干接点输入消防报警系统，实现消防联运；
7、数据共享：
系统可以与厂内MIS网连接，在网内任意一台电脑上均可进行数据查询；
8、本质安全：
从现场到控制室的传输线路全部以石英为工作介质，本质绝缘、抗电磁微波干扰，耐腐蚀、耐老化；
9、高压隔离：
光纤是非常可靠的绝缘物质，可以起到很好的隔离作用，避免将现场的高电压引入控制室；
10、结构简单：
整个系统由测温主机和感温光纤两大部分组成，没有繁多的中间环节和转换部件，大大降低了出现故障的机率以及日后的维护费用；
.敷设方案
5.2.1电缆隧道分布式光纤敷设方案
电缆隧隧道内电缆桥架分为两侧。
每侧X层桥架。
建议采用下列光缆敷设方式：
每层桥架敷设一根光缆
在电缆隧道顶部敷设一根光缆
5.2.2电缆桥架分布式光缆敷设方案
5.2.3重要建筑温度监控系统
感温光缆应安装在距离地面不高于8m，距离墙壁、梁边应小于6m、大于50~100mm，光缆之间距离不应大于12m。
探测区域按实际防火分区设置
5.2.4输煤系统温度监控系统
感温光纤敷设方式
5.3.1大于110kV电缆桥架电缆测温光缆敷设类型
DTS技术的核心问题是要提高测温精度，测温光缆的安装方式对温度测量的精度也有着直接影响。
测温光缆的安装方法通常有两种，一种是表贴式（外置式），另一种是内绞合式，以电缆线路中使用的三芯电缆为例，示意图如图所示。
内绞合测温光缆虽然能够对负载的变化做出非常快的响应，精度极高，但由于其成本太高，故在实际应用中多采用表贴式（外置式）测温光缆。
5.3.2表贴式（外置式）光缆的敷设固定方式
光缆的敷设，用光缆固定件（绝缘扎带）固定，使光缆与电缆的外表面紧密结合，关键部位使用导热硅胶粘合，敷设及实物图如下图所示。
也可采用跳线方式，即光缆直接跳过电缆接头，并在此处留出3倍电缆接头长度的光缆，然后光缆继续向前敷设。
留出的光缆以双股形式，缠绕于电缆接头处。
冶金行业和电厂多为工业用电电缆，动力电缆即高压电缆占据其中一部分，同时电缆敷设通道多为电缆隧道、电缆夹层、电缆廊道。
并且都为桥架。
电缆隧道、电缆夹层、电缆廊道中感温光纤应设置在隧道或夹层顶部墙壁悬吊敷设，距离顶部应为（50～100）mm。
电缆桥架中感温光纤宜在中央位置悬空敷设。
电缆竖井中感温光纤宜紧贴竖井侧壁敷设。
对于110KV及以上的高压电缆，感温光缆宜在每根电缆表面采用紧贴捆绑敷设方式。
电缆接头处感温光纤的设置应将感温光纤盘绕成环，贴附与电缆接头处。
环的弯曲半径应不小于光纤外径的20倍
5.3.3普通动力电缆桥架感温光缆敷设方式一
感温光缆安装在电缆桥架上时，宜以正弦波方式铺设于所有被保护的动力电缆或控制电缆的外护套上面，尽可能采用接触安装。
具体安装方法参照下图，固定卡具选用阻燃塑料卡具。
此时，铺设感温光缆的总长度按下列公式确定：
感温光缆的长度=托架长×
倍率系数
倍率系数按下表选定：
托架宽（米）
感温光缆以正弦波方式铺设在动力电缆上时，其固定卡具的数目计算方法如下：
固定卡具数目=正弦波半波个数×
2+1
5.3.4普通动力电缆桥架感温光缆敷设方式二
感温光缆安装在电缆桥架上时，宜以直线方式铺设于所有被保护的动力电缆或控制电缆的外护套上面，尽可能采用接触安装。
5.2.5电缆隧道感温光纤的安装
感温光缆在电缆隧道中安装，主要分为两个部分：
1、感温光纤在电缆隧道中桥架的敷设；
若被测电缆为大于110KV的高压电缆，则在第三、五层直线敷设一根铠装感温光缆，同时在接头的位置需重点敷设。
若被测电缆为钢厂常用的动力电缆，则光缆在桥架上敷设时采用S型敷设的方式进行敷设，敷设系数：
2、感温光纤在电缆隧道敷设；
.光缆敷设固定的技术规范
测温光缆的固定
1）外置式测温光缆采用每路电缆布置一条光缆的方式，测温光缆固定在三相电缆温度相对最高的一相上，在电缆中间接头及终端部位采用跨越布置的方式，依次固定在三相电缆终端及中间接头上，之后测温光缆再回复到原来所在相电缆上。
2）测温光缆采用双环形缠绕方式固定在电缆终端及中间接头处，保证测温光缆与电缆终端及中间接头紧密接触，双环形缠绕光缆展开长度分别为5米、10米。
3）对于已经接好的电缆接头，光纤沿接头绕行（以提高温度测量和定位测量的精度）。
接头处光纤选用直径为3毫米的绝缘护套普通光纤（不宜采用金属铠装光纤），确保设备的绝缘水平。
用导热硅胶或其他绝缘材料进行固定。
对于尚未连接的电缆中间连接处，光纤可直接敷设在电缆的金属部位，光纤选用直径为3毫米的绝缘护套普通光纤。
4）光纤光缆接头盒、终端保护盒具备高防水密封性能，光纤光缆接头盒绑扎固定在电缆侧面，不得放置在地面或支架上。
5）在电缆终端及中间接头处测温光缆上挂设铝质标牌（40mm×
40mm），标识测温光缆起止点变电站站名、开关号、测温光缆距起点长度，分区号等信息。
6）每条测温光缆只与一条被测电缆紧密粘合，避免与其它电缆或物体接触。
7）测温光缆要求延一条直线与电缆粘合，避免缠绕（电缆接头处除外）。
8）在电缆接头处，进行适当缠绕，以便DTS系统对接头处进行多点重复测量，提高电缆接头处测量的温度精度。
9）光缆敷设时要求每米使用不少于3个光缆固定件（绝缘扎带）加以固定，确保光缆与电缆粘合的牢固性。
10）施工时应最大限度的减少光缆的接续次数。
11）光纤的接续、熔接或机械连接，其最大光衰减不得超过。
应按照ANSI/EIA/TIA-455-34标准方法（工厂测试）或ANSI/EIA/TIA-455-59标准（现场测试）。
光纤的接续、熔接或机械连接，其最小回损为20dB。
应按照ANSI/EIA/TIA455-107标准测试。
.报警分区
敷设按照报警分区分开敷设，每个分区互不影响，每个分区的光缆敷设完后再敷设下一个报警分区。
6软件平台
在电缆测温的应用方面，DTS-2000的软件平台包括以下部分：
温度监控软件：
用来实现温度的计算、报警、显示等功能
温度监控软件
温度警报模式：
异常温度变化警报。
触发警报的
升级会员 