垂直反射式光纖傳感測(cè)溫技術(shù)的應(yīng)用范文

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《光通信技術(shù)雜志》2014年第六期

1系統(tǒng)組成

本系統(tǒng)由集成測(cè)溫模塊、數(shù)據(jù)處理器和管理軟件構(gòu)成，包括多個(gè)傳感模塊、多臺(tái)光纖測(cè)溫主機(jī)、1個(gè)串口服務(wù)器、1臺(tái)數(shù)據(jù)服務(wù)器、1臺(tái)計(jì)算機(jī)和1臺(tái)工控主機(jī)，結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

1.1集成測(cè)溫模塊集成測(cè)溫模塊是傳感探頭、光纖與光電轉(zhuǎn)換器三合一模塊，以光纖為基礎(chǔ)，三者集成為一體。傳感器探頭利用復(fù)合反射的原理不僅實(shí)現(xiàn)了更大范圍的線性度，而且結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單牢固，實(shí)現(xiàn)了超小型化，安裝更加方便靈活；傳感器探頭制作在光纖的一個(gè)端頭，與傳輸光纖無(wú)縫連接，與外界只進(jìn)行熱交換，抗壓、抗沖擊、抗震動(dòng)和抗電磁干擾能力很強(qiáng)。光電轉(zhuǎn)換器不僅提供光源還將反射光提取出來(lái)轉(zhuǎn)換成攜帶溫度信息的電信號(hào)，該功能端的光路部分和電路部分是可拆裝的，用密封墊通過(guò)機(jī)械固定合成一體，可放置在光纖測(cè)溫主機(jī)中。集成測(cè)溫模塊通過(guò)485輸出口與光纖測(cè)溫主機(jī)相連。

1.2數(shù)據(jù)處理器數(shù)據(jù)處理器由光纖測(cè)溫主機(jī)和數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器組成。光纖測(cè)溫主機(jī)可在設(shè)定時(shí)限內(nèi)巡回測(cè)量多個(gè)集成測(cè)溫模塊送來(lái)的溫度信息，并對(duì)這些信息加以處理，然后在傳送給數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器。多臺(tái)光纖測(cè)溫主機(jī)通過(guò)串口服務(wù)器與數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器進(jìn)行通信，數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器和光纖測(cè)溫主機(jī)之間采用MODBUS規(guī)約或TCP/IP協(xié)議進(jìn)行通信，具有顯示當(dāng)?shù)財(cái)?shù)據(jù)、報(bào)警信息和上傳功能等。

1.3管理軟件管理軟件分為站內(nèi)客戶端軟件和遠(yuǎn)程Web管理軟件，客戶端軟件安裝在站內(nèi)的工控機(jī)上，可在本地實(shí)現(xiàn)對(duì)光纖測(cè)溫系統(tǒng)的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)；Web管理軟件安裝在遠(yuǎn)端的操作員工作站上，可通過(guò)瀏覽器訪問(wèn)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)光纖測(cè)溫系統(tǒng)的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)。該管理軟件能實(shí)時(shí)地從數(shù)據(jù)處理器獲取數(shù)據(jù)，用戶能隨時(shí)調(diào)用這些數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)分析、歷時(shí)曲線、實(shí)時(shí)曲線和用戶管理等功能在軟件中均有體現(xiàn)；文字提示報(bào)警、燈光報(bào)警、聲音報(bào)警和短信息提示報(bào)警也全都可以由該軟件來(lái)控制。工作人員可實(shí)時(shí)地了解到高壓開(kāi)關(guān)柜內(nèi)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的溫度變化情況，這樣能及時(shí)有效地預(yù)防和控制電氣事故的發(fā)生，保證高壓電力設(shè)備的安全、穩(wěn)定。

2系統(tǒng)主要參數(shù)特性

系統(tǒng)主要參數(shù)如下：①檢測(cè)溫度范圍為40℃~110℃。②測(cè)量精度為±3℃。③光纖測(cè)溫主機(jī)監(jiān)測(cè)點(diǎn)個(gè)數(shù)≤12。④光纖測(cè)溫主機(jī)的巡回測(cè)量的周期＜20s。⑤光纖測(cè)溫主機(jī)與數(shù)據(jù)服務(wù)器的通訊方式為MODBUS或TCP/IP。⑥輸入電壓適用范圍為85~265V。⑦報(bào)警歷時(shí)事件記錄，只受硬盤容量限制。⑧系統(tǒng)管理軟件可管理的設(shè)備容量個(gè)數(shù)≤200。

3系統(tǒng)特點(diǎn)

系統(tǒng)主要特點(diǎn)如下：①系統(tǒng)光信號(hào)只受溫度調(diào)制，不受其它因素影響，避免了光纖光柵測(cè)溫系統(tǒng)溫度、振動(dòng)交叉敏感的問(wèn)題，提高了測(cè)量精度。②能在線監(jiān)測(cè)確定點(diǎn)的溫度，傳感器探頭與監(jiān)測(cè)點(diǎn)直接接觸，提高了測(cè)量準(zhǔn)確度。③系統(tǒng)軟件除可實(shí)時(shí)顯示測(cè)試點(diǎn)溫度外，還具有溫升預(yù)警、傳感模塊壽命告警功能。當(dāng)溫度變化速率超過(guò)正常值（即產(chǎn)生預(yù)警）時(shí)，能提前獲取故障信息并及時(shí)處理，避免事故的發(fā)生；當(dāng)系統(tǒng)測(cè)量精度接近超限或光源使用壽命將臨，維護(hù)人員能提早更換傳感模塊相應(yīng)部件。④系統(tǒng)軟件擴(kuò)展性、移植性強(qiáng)，能與MSSQLServ-er、Sybase等多種數(shù)據(jù)庫(kù)接口。⑤超強(qiáng)的SCADA應(yīng)用處理功能，使軟件更加專業(yè)化、用戶操作更加方便。⑥系統(tǒng)硬件電路采用了高性能的CPU芯片，具有集成化程度高和運(yùn)行速度高等特點(diǎn)，而且在電路設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中采用了多種有效抗干擾措施，這樣使得系統(tǒng)在抗電磁輻射、抗高頻干擾、抗快速瞬變干擾和抗靜電放電干擾的性能指標(biāo)達(dá)到或優(yōu)于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。⑦系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，維護(hù)量小。

4結(jié)束語(yǔ)

本文利用垂直反射式光纖測(cè)溫技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)高壓開(kāi)關(guān)柜內(nèi)觸點(diǎn)、母排、出線電纜接頭等關(guān)鍵點(diǎn)溫度的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)故障的早期預(yù)測(cè)，防患于未然。該系統(tǒng)已于2013年在福建電網(wǎng)投入運(yùn)行，設(shè)備穩(wěn)定、可靠。這一技術(shù)的應(yīng)用將極大地推動(dòng)開(kāi)關(guān)設(shè)備測(cè)溫系統(tǒng)的發(fā)展，對(duì)電力系統(tǒng)開(kāi)關(guān)設(shè)備的安全、可靠運(yùn)行和狀態(tài)檢修具有重要意義。

作者：顏靖華鄭濤單位：中國(guó)人民公安大學(xué)警務(wù)信息工程學(xué)院