一種基於光纖傳感及微光監測技術的城市管廊在線監測系統的製作方法

2023-05-27 13:55:51 1

本實用新型涉及一種基於光纖傳感及微光監測技術的城市管廊在線監測系統，屬於光纖傳感及光學技術領域。

背景技術：

城市綜合管廊是在地下建造一個隧道空間，可將電力、通訊，燃氣、供熱、給排水等各種工程管線同時容納進來，實施統一規劃、設計、建設和管理，城市綜合管廊系統不僅有利於解決城市交通擁堵問題，還極大方便了電力、通信、燃氣、供排水等市政設施的維護和檢修，同時，城市綜合管廊對於管線的安全運行還具有一定的防震減災作用。

在城市中建設地下管線綜合管廊的概念，起源於十九世紀的歐洲，首先出現在法國。自從1833的巴黎誕生了世界上第一條地下管線綜合管廊系統後，至今已經有近182年的發展歷程。經過百年來的探索、研究、改良和實踐，其技術水平已完全成熟，並在國外的許多城市得到了極大的發展，並已成為了國外發達城市市政建設管理的現代化象徵，也已經成為了城市公共管理的一部分。我國管廊規劃與建設起步晚、起點低，管廊截面大概在2.4～4.0m，裡程也僅為城市一個區，未普及至整個城市。

隨著城市管廊的大規模建設，其在人民生產生活中發揮的作用日益巨大，管廊本身的安全問題也越來越受到人們的關注。自我國改革開放以來，經濟得到了快速發展，綜合國力得到了大幅提升，人民的生活水平得到了極大的改善，隨之而來的是市民對城市環境的要求也越來越高，這就進一步推動了政府決策層建設地下綜合管廊的決心和信心。但十多年來，我國在對綜合管廊的研究和實踐方面還處於起步階段，相比國外一百多年的歷程，我國無論是在投資規模、建設技術、資金籌措、管理模式等方面還有很大的差距。

城市綜合管廊內部承載了大量的重要管線，一旦有事故發生，所帶來的損失和影響十分巨大。由於城市綜合管廊距離長、分層多、粉塵多，廊道內環境潮溼、悶熱、易腐蝕，傳統的電子式傳感器難以長期、穩定的運行發揮作用。

目前，國內外都有對城市管廊的監測技術進行研究，有基於安卓的公共管廊巡檢管理系統、基於GPRS的城市地下綜合管廊供水管道在線監控系統、基於BIM的綜合管廊管理系統及方法、綜合管廊巡檢機器人等技術。這些技術都屬於事後的被動保護，並且這些技術都沒有涉及到利用微光採集技術進行管廊的監測，微光採集技術是在未發生事故之前的事故潛伏期(如局部放電閃絡)就進行事前的主動預警技術，在事故潛伏期就給供電部門產生預警和報警，及時採取補救措施，把事故消滅在萌芽期，避免嚴重事故的發生。

技術實現要素：

針對現有技術存在的不足，本實用新型目的是提供一種基於光纖傳感及微光監測技術的城市管廊在線監測系統，能夠實現管廊的全方位、實時在線監控、實時報警，大大提高了城市地下綜合管廊運行管理的快速反應和安全防控能力。

為了實現上述目的，本實用新型是通過如下的技術方案來實現：

本實用新型的一種基於光纖傳感及微光監測技術的城市管廊在線監測系統，包括

主控單元，用於接收採集的光纖振動監測數據、光纖溫度監測數據和電氣微光監測數據；

光纖振動監測模塊，與所述主控單元輸入端相連接，用於採集管廊環境內由於外界機械振動或自身振動產生的光纖振動監測數據，並發送給主控單元；

光纖溫度監測模塊，與所述主控單元輸入端相連接，用於採集管廊環境內電氣連接點的光纖溫度監測數據，並發送給主控單元；

電氣微光監測模塊，與所述主控單元輸入端相連接，用於採集微光信號，將採集到的微光信號轉換成電信號，並進行信號放大處理得到電氣微光監測數據，最後發送給主控單元；

後臺監控系統，與所述主控單元相連接，主控單元將光纖振動監測、光纖溫度監測和電氣微光監測的實時信息上傳至後臺監控系統，同時後臺監控系統也對主控單元進行遙調、遙控；所述主控單元也與檢修人員的手機或手持終端進行通信；

按鍵操作模塊，與所述主控單元輸入端相連接，用於對主控單元內部的定值進行設置或更改；

液晶顯示模塊及指示燈，均與所述主控單元輸出端相連接，其中，液晶顯示模塊用於顯示測量值和定值；

和系統供電模塊，與所述主控單元相連接。

需要進行說明的是：本實用新型中涉及的主控單元、光纖振動監測模塊、光纖溫度監測模塊、電氣微光監測模塊、後臺監控系統、按鍵操作模塊、液晶顯示模塊、指示燈和系統供電模塊均為現有技術，本實用新型的創新點在於各模塊之間的連接關係，其中主控單元、後臺監控系統中涉及的程序均為現有的程序，此處不再贅述。

上述後臺監控系統通過光纖、485或GPRS/GSM形式與所述主控單元相連接；檢修人員的手機或手持終端通過GPRS/GSM形式與所述主控單元進行通信。

上述指示燈包括系統運行燈和工作狀態指示燈。

上述定值為光纖振動監測數據定值、光纖溫度監測數據定值、電氣微光監測數據定值和動作時間定值；測量值為光纖振動監測數據值、光纖溫度監測數據值和電氣微光監測數據值。

本實用新型的有益效果如下：

1、微光監測技術可在周圍環境發生局部放電時就啟動預警機制，達到事前主動預警的目的；

2、本實用新型可實現城市管廊的全方位智能感知、實時監測、異常報警，後臺監控系統可以對主控單元進行遙調、遙控；

3、採用本實用新型後如果發現數據異常，即刻通過多種手段發出告警信號，危及情況時系統根據設定好的定值進行動作；

4、採用光纖傳感技術，實現早期探測預警、發生火災時及時報警，報警準確率高；

5、避免內部環境因素對設備管線的影響及對工作人員的傷害。

附圖說明

圖1為本實用新型的一種基於光纖傳感及微光監測技術的城市管廊在線監測系統原理框圖。

具體實施方式

為使本實用新型實現的技術手段、創作特徵、達成目的與功效易於明白了解，下面結合具體實施方式，進一步闡述本實用新型。

本實用新型提出了基於光纖傳感及微光監測技術的城市管廊在線監控系統，能夠實現地下綜合管廊專業管線的全方位、實時在線監控、實時報警，大大提高城市地下綜合管廊運行管理的快速反應和安全防控能力。

參見圖1，本實用新型的基於光纖傳感及微光監測技術的城市管廊在線監控系統包括以下幾個模塊：

主控單元：主控單元可以完成光纖振動監測數據的採集、光纖溫度監測數據的採集、電氣微光監測數據的採集，並具有數據通信的功能。

光纖振動監測模塊：可採集管廊環境內由於外界機械振動或自身振動產生的振動數據並傳給主控單元。

光纖溫度監測模塊：可採集管廊環境內指定點(如電氣連接點或其他連接點等)的溫度數據並傳給主控單元。

電氣微光監測模塊：當監測範圍內發生局部放電等微弱弧光時，微光監測單元可採集到微弱弧光，將採集到的微光信號轉換成電信號並進行信號放大處理，傳送給主控單元。

液晶顯示模塊：該系統採用人性化面板設計，配置全中文液晶顯示器，按級操作各菜單頁面，根據菜單提示可對系統採集的各種數據及各種事件進行監視、記錄等操作。

按鍵操作模塊：配有按鍵，操作人員可通過按鍵對裝置及人機界面菜單進行操作。

指示燈：配有裝置運行燈及工作狀態指示燈，操作人員可直觀地了解系統的工作狀態、運行狀態、通訊的運行狀態等信息，一目了然。

系統供電模塊：本系統通過接入AC220V提供工作電源。

後臺監控系統：通過光纖、485或GPRS/GSM形式與主控單元相連接，主控單元將光纖振動監測、光纖溫度監測和電氣微光監測的實時遙測、遙信、故障事件信息上傳至後臺監控系統，同時後臺監控系統也對主控單元進行遙調、遙控。工作人員可通過後臺監控系統直觀地看到目前設備的運行情況。

檢修人員的手機或手持終端：與主控單元通過GPRS/GSM形式進行相連接，主控單元可以通過GPRS/GSM形式將遙測、遙信、故障事件信息發送到檢修人員的手機或手持終端上，方便檢修人員及時查看。

本實用新型採用先進的光纖傳感技術及微光監測技術研發一種城市管廊在線監測系統。通過光纖振動監測模塊、光纖溫度監測模塊、電氣微光監測模塊可實現地下綜合管廊的全方位實時在線監控、實時報警，大大提高城市綜合管廊運行管理的快速反應和安全防控能力。融合了微光監測技術的城市管廊在線監測系統可在周圍環境發生局部放電時就啟動預警機制，達到事前主動預警的目的。很好的解決了目前市場上還未出現將光纖傳感技術和微光監測技術綜合運用到城市管廊實時在線監測的行業中來，為城市管廊在線監測提供了一個新的研究方向。

本實用新型的有益效果如下：

微光監測技術可在周圍環境發生局部放電時就啟動預警機制，達到事前主動預警的目的。該技術為目前城市管廊在線監測的研究提供了新的思路和方法，很好的解決了目前這個技術領域的難題。採用該技術後可實現城市管廊的全方位智能感知、實時監測、異常報警、自動控制。採用該技術後如果發現數據異常，即刻通過多種手段發出告警信號，危及情況時系統立即動作。採用先進光纖傳感技術及微光採集技術，可實現早期探測預警、發生火災時及時報警、報警準確率高。避免內部環境因素對設備管線的影響及對工作人員的傷害。

以上顯示和描述了本實用新型的基本原理和主要特徵和本實用新型的優點。本行業的技術人員應該了解，本實用新型不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本實用新型的原理，在不脫離本實用新型精神和範圍的前提下，本實用新型還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本實用新型範圍內。本實用新型要求保護範圍由所附的權利要求書及其等效物界定。