分布式光纤监控预警系统简介
分布式光纤及电缆测温系统
分布式光纤及电缆测温系统目录一、分布式光纤温度监测系统 (1)1、系统概述 (2)2、分布式线型光纤感温火灾报警系统技术指标 (2)3、分布式光纤感温光缆 (3)4、系统技术特点 (4)5、行业应用 (6)二、XSJ-2000型电缆温度在线监测预警系统 (7)1、系统概述 (7)2、系统组成 (7)3、总线系统 (9)4、设计方案 (9)三、XSJ-2000型电缆隧道自动防火门系统 (10)1、概述 (10)2、系统硬件构成 (10)3、系统结构图及设计图 (11)一、分布式光纤温度监测系统1、系统概述分布式线型光纤感温火灾报警系统主要是一种时域分布式光纤监测系统，它的技术基础是光时域反射技术OTDR，是近几年发展起来的一种用于实时测量空间温度场分布的高新技术，它能够连续测量光纤沿线所在处的温度，测量距离在几公里到几十公里范围，空间定位精度达到米的量级，能够进行不间断的自动测量，特别适用于需要大范围多点测量的场合，它具有精度高、数据传输及读取速度快、自适应性能好等优点。
系统具有防燃、防爆、抗腐蚀、抗电磁干扰、在有害环境中使用安全，实现实时快速线性测温并定位, 是光机电、计算机一体化技术的集成。
XSJ-2000基于拉曼散射技术的温度传感系统，其系统结构如图1。
图1拉曼散射温度传感系统结构2、分布式线型光纤感温火灾报警系统技术指标●测温范围：-50～150℃；●额定动作温度：35 ～115℃；●空间分辨率：1m；●定位精度：±1.0m；●采样速率（空间采样间隔）：100MHz(1m)；●测量时间：10s；●测量元件类型：感温电缆直接接入主机；●温度分辨率：±1.0℃；●温度稳定性：1.0℃；●温度显示：显示连续温度曲线；●测温方式：无盲区连续测试；●系统联网方式：RS485，可以远程数据传输；（同时支持TCP/IP,232接口）；●分布式线型光纤感温探测系统主机能够进行手动报警复位和协议报警复位功能；●分布式线型光纤感温探测系统主机能够远程输出报警开关量信号，实现系统报警与控制联动效应；●分布式线型光纤感温探测系统主机有输入(键盘与鼠标)与显示(液晶)功能，可视人机交互界面；●分布式线型光纤感温探测系统主机可配接备用电源；●分布式线型光纤感温探测系统主机可与报警控制器相配接；●使用温度：-25～60℃；●使用湿度：20～90%（无冷凝）；●输出信号：开关量输出；3、分布式光纤感温光缆光缆特点：中心松套管光纤，采用不锈钢软管护套，再外包上外径3mm的聚合物材料，光缆外形如图2所示。
分布式光纤监控预警系统在智能安防的应用
分布式光纤监控预警系统在智能安防的应用作者：刘姣来源：《中国科技纵横》2013年第17期【摘要】在分析目前现有安防系统存在问题的基础上，提出了分布式光纤监控预警系统与视频、红外等安防监控系统的联动解决方案。
就系统结构、传感光缆敷设方式、监控中心的设计等问题进行了详细的阐述，分析了分布式光纤监控预警系统的特点。
【关键词】光纤监控预警分布式智能安防周界探测随着社会的发展，人们安防意识的提高，各类安防技术手段得到了广泛的应用。
在一些重要的区域，为了防止非法入侵和各种破坏活动，采取了“人防+物防”相结合的安全措施。
传统的“人防+物防”措施表现为：在这些区域的外围周界处设置一些（如铁栅栏、围墙、钢丝篱笆网等）屏障或阻挡物，安排人员加强巡逻。
现代安防系统解决方案如红外点对点对射方案、电子围栏、电网、感应电缆等虽为安防做出了应有的贡献，但技术上受客观条件的限制，存在着这样那样的一些缺陷。
红外点对点对射方案，防护等级较低，对于蓄意侵入者而言，很容易发现、跨越或规避；而电子围栏、电网等方案防卫级别又过高，会对一般的入侵人员造成一定伤害，产生不必要的麻烦。
对于大范围监控，电网、感应电缆等，本身没有定位功能，无法及时、准确地确定危险地点，无法及时阻止侵入行为。
由此可见，先进的周界安防系统要能够对各种入侵事件及时识别响应，且须具有长距离监控、高精度定位功能、另外还应具有低能源依赖性、高环境耐受性、抗电磁干扰、抗腐蚀等特性。
因此，安装应用先进的光纤周界探测监控预警系统就成为一种必要措施。
1 光纤周界探测监控预警系统概述光纤周界探测监控预警系统能对各种传统安全防范技术和手段进行集成、整合，组成光纤传感探测网，建立一套以光子智能化管理为中心的现代化安防系统，采用高科技的光子技术防范手段，加以人防和物防，进一步提高管理水平和工作效率，同时有效的预防和制止意外或非法事件的发生提供必要的保障。
一旦发现入侵者可立即发出报警，好像在重要区域的周界处增加了一道人眼看不见的“光子围墙”。
分布式光纤传感技术的分类
分布式光纤传感技术的分类一分布式光纤传感监测系统原理光的传播有一种叫做闪射现象。
闪射：当光束通过不均匀媒质时，部分光束将偏离原来方向而分散传播，从侧向也可以看到光的现象，叫做光的散射。
然后光的散射可以分成弹性散射跟非弹性散射。
弹性闪射主要有瑞利散射和米氏散射；非弹性散射包括布里渊散射，拉曼散射，康普顿散射等。
而分布式光纤传感监测系统，是采用不同的散射实现的，有基于拉曼光谱（Raman spectra），布里渊散射，瑞利散射等。
二分布式光纤传感监测系统分类分布式光纤有几种类型，经常看到的有DTS分布式光纤测温、DVS分布式光纤、DAS分布式光纤声波监测系统。
1. DVS防区型是通过划分防区进行监测的，而且当某个位置入侵后不能准确定位到具体位置，只能知道在某个防区，所以划分防区就很重要。
我们一般建议是50m-200m 一个防区，总防区一般为16个以内。
这样就能快速的定位到入侵位置（因为距离比较短）。
主要用在一些建筑的周届安防上，而且安装比较复杂，不能应用于长距离传输，价格不贵，当长距离定位型的DVS 价格降下来后，防区型的DVS慢慢没有优势了。
2. 分布式光纤振动传感系统（DVS）根据振动进行测量的，基于瑞利后向干涉；定位精度，跟监测距离长度是2个比较重要的指标；目前国内领先水平是40km左右,定位精度在5米这样，再高的距离到50KM,60KM，相比于防区型，DVS能够准确的定位出入侵位置，所以定位精度很重要。
目前该系统功能完善，可提供用户需要的功能。
可视化报警显示：提供形象的可视化显示界面，通过图形组态模块将光纤位置映射到图像上，一旦某点发生入侵事故，报警信息直接显示在图像上，形象直观。
振动曲线显示：系统可以实时显示整个光缆的振动信号分布曲线，当某处振动信号应变异常时，通过曲线可以显示该处实时信息分区/ 分级事件报警：提供多种灵活的报警方式，报警参数可以分级、分区域设置。
历史统计分析：提供历史振动数据统计分析功能，包括：a. 某时刻光缆不同位置的振动分布曲线b. 某时段光缆某点的振动变化曲线3. 分布式光纤声波监测系统（DAS）该系统检测声音，原理是基于振动测量；跟DVS的区别是DAS相位解调，能线性还原声音，DVS没有相位调解，无法还原声音；在能源，石油，燃气管道等等场景中开始使用。
分布式光纤das原理
分布式光纤das原理
分布式光纤 DAS（Distributed Acoustic Sensing）原理基于光
纤的互相关技术，将一根长达数公里的光纤作为传感器来监测声音、
震动等物理量的变化。
具体原理如下：
1. 在一根单模光纤中注入一束激光光束，在光纤中形成一个光
波束。
这个光波束在光纤中以极高的速度传递，并在每个位置上反射。
这些反射光波形成了一个干涉仪，可以用来探测物理变化。
2. 当光波束在光纤中遇到物理量的变化时，例如声音、振动等，会导致波长发生微小的变化，这些变化会引起反射波的相位产生细微
的改变。
3. 利用光纤的互相关技术，可以非常精准地测量相位的微小变化，通过这个变化可以进行声音、振动等物理量的监测。
4. 通过在光纤中不同位置的反射波的相位变化，可以实现对物
理量的空间位置的定位。
通过在不同时间的反射波的相位变化，可以
实现对物理量的时间变化的监测。
5. 分布式光纤 DAS 可以实现对数百公里的光纤进行监测，可以
应用于油气管道、高速铁路等领域的安全监测和预警。
分布式光纤监控预警系统简介
﹡石油、天然气长输管道 ﹡城市供水、供热管道、电力系统 ﹡各类输送危险或高价值化工品管道等
● 通信和电力线缆保护
多种应用解决方案——周界安防
9光缆敷设于围栏上
这种敷设方式可探 测到攀爬、翻越、剪 网等入侵方式。
多种应用解决方案——周界安防
9光缆敷设于围墙上
这种敷设方式可防 范入侵者凿墙、挖地 道和翻越等行为。
分布式光纤（振动）传感监测与定位技术
采用光纤（光缆）作为传感传输合二为一的器件，通过对直接 触及光纤（光缆）或通过承载物，如覆土、铁丝网、围栏等，传递 给光纤（光缆）的各种扰动，进行持续和实时的监控，采集扰动数 据，经过后端分析处理和智能识别，判断出不同的外部干扰类型， 如攀爬铁丝网、按压围墙、禁行区域的奔跑或行走，以及可能威胁 周界建筑物的机械施工等，实现系统预警或实时告警，同时实现精 确定位。从而达到对设防区域的侵入威胁行为进行预警监测的目 的。
分布式光纤监控预警系统组成
系统功能框图
光发送模块 干涉光路与传感系统 传感光缆 光终端主机
光接收模块
信号采集与处理模块
监控系统与管理模块 软件单元
系统由光发送、传感光路、光接收、信号采集与定位、信号处理 与模式识别以及监控系统与管理主要部分组成。
分布式光纤监控预警系统
基本原理 位置确定 定量检测 种类判别 性能指标 关键技术 具体应用
分布式光纤传感技术
分布式光纤传感技术又是光纤传感技术中最具前途的技术之 一，是适应大型工程安全监测而发展起来的一项传感技术，它应 用光纤几何上的一维特性进行测量，把被测参量作为光纤位置长 度的函数，可以在整个光纤长度上对沿光纤几何路径分布的外部 物理参量变化进行连续的测量，同时获取被测物理参量的空间分 布状态和随时间变化的信息。
分布式光纤温度故障在线监测系统在变电站的应用
分布式光纤温度故障在线监测系统在变电站的应用分析1．概述电力行业是非常重要的能源供应基地，安全、可靠、经济对发电、供电至关重要。
根据国家电力安全事故通报统计，全国每年多次发生的电力事故，导致大面积停电、被迫停机，给企业造成重大经济损失和重大社会影响，许多领导（或投资者）也因此遭到了无妄之灾。
而这些事故的根源多以设备过热和电动力所致。
设备长期恶性循环过热，往往是大型事故的隐患,这也是企业管理者和工程师们长期头痛而没有很好办法解决的问题。
设备过热的主要原因不外忽是设备质量问题、工程质量问题、运行质量问题、设备长期运行老化问题和技术手段问题等，而技术手段滞后于生产力发展要求的事情屡见不鲜。
例如在发电厂（变电站）中高压开关柜的动静触头及其他连接处、电缆接头、电缆中间连接处、高压电缆的局部放电等位置过热是大型事故发生的主要隐患,也是事故多发的重灾区。
如何实施在线检测？检测设备如何安装在高压带电体上？如何进行设备安全预测和温度趋势变化分析？如何通过实时数据对设备质量、工程质量、运行环境、运行方式、设备老化疲劳状态、负荷不平衡等进行科学分析？多少年来由于技术水平的限制使电力系统安全运行水平受到一定限制。
虽然曾利用红外测温仪、红外成像仪、感温电缆、传统的点式测温系统希望解决上述问题，但都无法实现开关柜内如断路器﹑刀闸联接点和触头测温；对全封闭金属铠装柜更是无能为力；无法检测高压电缆的局部放电问题，无法实现在线检测，无法为安全、经济运行、高效检修提供科学依据，无法将故障、事故消除在萌芽状态。
分布式光纤感温故障预警系统彻底地解决了这一疑难杂症，实现了电力系统一次运行设备的实时在线检测，通过对设备实时数据的分析和预测，防止事故的发生。
真正地作到防患于未然。
其次也为今后实现状态检修，提高检修效率，大大降低检修成本和管理成本起到关键的作用。
发电厂（变电站）使用目前国际最先进的分布式光纤温度在线故障预警系统将会给电力系统的安全运行带来很大的效益，将会得到良好的经济回报和社会效益的回报，是非常必要的。
分布式监控与告警系统的架构与应用
分布式监控与告警系统的架构与应用随着互联网的快速发展，大规模分布式系统的出现日益增多。
为了保证这些系统的高可用性和稳定性，监控与告警系统成为必不可少的组成部分。
本文将重点讨论分布式监控与告警系统的架构和应用。
一、分布式监控系统的架构分布式监控系统的架构主要包括数据采集、存储与处理以及可视化展示三个核心组件。
1. 数据采集组件数据采集组件负责从各个分布式系统中收集指标数据。
通常采用的方式包括主动和被动两种。
主动采集方式是通过在被监控系统中嵌入代理，定期主动采集系统的运行指标数据。
被动采集方式则是依赖于系统发送的日志和事件消息，通过解析日志和事件消息提取指标数据。
2. 存储与处理组件存储与处理组件负责接收和存储采集到的指标数据，并进行处理和分析。
常用的存储技术包括关系数据库、时序数据库和分布式文件系统等。
为了提高系统的扩展性和性能，通常会采用分布式存储技术。
3. 可视化展示组件可视化展示组件将采集到的指标数据进行处理和分析，并通过直观的图表、仪表盘等形式展示给用户。
用户可以通过可视化界面实时监控和查看系统的运行状态，并进行故障诊断和性能调优。
二、分布式监控系统的应用分布式监控系统在各个领域都有广泛的应用。
以下以云计算和物联网两个领域为例进行说明。
1. 云计算领域云计算是一种基于网络的计算模式，通过将数据和应用程序分布在多个服务器上实现资源的共享和利用。
在云计算领域，分布式监控系统可以监控和管理云平台中各个虚拟机的运行状态、网络负载、存储容量等指标数据，及时发现和解决系统故障和性能瓶颈。
2. 物联网领域物联网是指通过互联网将各种智能设备和传感器连接在一起，实现设备之间的互联和数据的共享。
在物联网领域，分布式监控系统可以监控和管理各种智能设备的运行状态、功耗、温度等指标数据，及时发现异常情况并采取相应的措施。
三、总结分布式监控与告警系统是保证分布式系统高可用性和稳定性的重要组成部分。
本文介绍了分布式监控系统的架构和应用，并以云计算和物联网为例进行了说明。
分布式光纤应用于道路桥梁健康监测系统简介(中科院广州电子)
分布式光纤应用于道路桥梁健康监测系统简介中科院广州电子技术有限公司企业简介中科院广州电子技术有限公司（以下简称广州电子）的前身为“广东省701研究所”,于1970年成立·1978年并入中国科学院，更名为：中国科学院广州电子技术研究所，2001年转制为院属企业，更名“中科院广州电子技术有限公司”，成为中国科学院国有直属控股管理的下属机构职工176人，其中科技人员124人，占公司人员的70%以上；其中高级技术人员38人，中级技术人员68人，是一支功底深厚、具有开拓创新能力的光纤传感专业队伍。
公司注册资本3060万元，净资产3900多万元，拥有三座总面积约一万七千多平方米的综合实验楼。
目录一、前言与分析 (4)二、桥梁健康监测意义 (5)三、传统桥梁检测方法 (6)四、分布式光纤应力监测系统 (7)4.1系统原理图 (7)4.2系统组成 (8)4.3系统功能 (7)4.4监测内容 (7)4.5系统软件主要功能 (8)一、前言与分析多年来 ,桥梁结构的安全状况一直是政府有关部门和公众特别关心的问题。
目前国内外许多桥梁都存在不同程度的安全隐患。
比如西方发达国家在经济腾飞时期建造的大批桥梁面临剩余寿命的评估问题 ,其中美国的69万座公路桥梁中有一半以上的使用年限已超过50年;三分之一以上的桥梁使用效率很低或者干脆荒废 ,每年用在桥梁维修上的费用超过50亿美元。
在国内,由于质量控制滞后于桥梁的建设速度致使桥梁倒塌事故逐年增加。
1999年1月重庆的彩虹大桥倒塌,导致41人死亡、14人受伤的悲剧。
1996 年12月广东韶关特大桥梁坍塌,32 人死亡,59人受伤。
另外近几年的铁路提速,对于那些设计最大时速仅有120 公里/ 小时的大批铁路桥梁来说也面临严峻的考验。
2002年6月,洪水冲垮了陇海铁路西安段的一座铁路桥梁 ,使得铁路停止运营数日 ,造成了重大的经济损失。
造成这些事故的原因很复杂 ,抛开设计与施工方面的原因不谈 ,这些桥梁长期处于超负荷运营状态 ,致使许多构件的疲劳损伤加剧 ,是导致倒塌的重要原因。
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分布式光纤（振动）传感监测与定位技术
基本原理
采用光纤（光缆）作为传感传输合二为一的器件，通过对直接 触及光纤（光缆）或通过承载物，如覆土、铁丝网、围栏等，传递 给光纤（光缆）的各种扰动，进行持续和实时的监控，采集扰动数 据，经过后端分析处理和智能识别，判断出不同的外部干扰类型， 如攀爬铁丝网、按压围墙、禁行区域的奔跑或行走，以及可能威胁 周界建筑物的机械施工等，实现系统预警或实时告警，同时实现精 确定位。从而达到对设防区域的侵入威胁行为进行预警监测的目 的。
分布式光纤监控预警系统组成
系统功能框图
光发送模块
干涉光路与传感系统
传感光缆 光终端主机
光接收模块
信号采集与处理模块
监控系统与管理模块 软件单元
系统由光发送、传感光路、光接收、信号采集与定位、信号处理 与模式识别以及监控系统与管理主要部分组成。
分布式光纤监控预警系统
基本原理
位置确定 定量检测 种类判别 性能指标 关键技术 具体应用
真正实现沿着光纤的分布式测量
分布式光纤（振动）传感监测与定位技术
采用光纤传感技术，对外界微小扰动信号 （如震动波、力学波、声波等）进行检测。通 过光信号的调制、处理技术和光电信号的处理 技术，再经过计算机处理和模式识别，能准确 地检出扰动源的状态、种类，计算出其位置， 并根据扰动源的有害判别，作出处理方案选 择。
分布式光纤传感技术
分布式光纤传感技术又是光纤传感技术中最具前途的技术之 一，是适应大型工程安全监测而发展起来的一项传感技术，它应 用光纤几何上的一维特性进行测量，把被测参量作为光纤位置长 度的函数，可以在整个光纤长度上对沿光纤几何路径分布的外部 物理参量变化进行连续的测量，同时获取被测物理参量的空间分 布状态和随时间变化的信息。
一芯光缆就是一条智能化的安全防卫线
分布式光纤监控预警系统
光纤传感技术
光纤传感技术是20世纪70年代中期发展的基于光导纤维的新型 传感技术，是在光通讯技术和光信息处理技术、电信息处理技术 基础上发展的新型技术。光纤传感技术使光纤既是信息载体，又 是感知外界信号的敏感媒介；既保持了光纤具有极大容量的高速 传输信息的特点，又具有通过光的振幅、相位、频率、偏振态各 种参数的调制和处理，灵敏感知外界各种物理量和化学量细微变 化的传感特性。
技术背景 光纤和光通信技术迅速发展的产物
光为敏感信息载体，光纤为传递敏感信息的媒质 同时具有光纤及光学测量的特点
技术特点
①无源：被测信息区域不需电源； ②本质防爆：适合于易燃、易爆等危险物品检测 ； ③电磁绝缘：适合于高电压场合检测 ； ④高灵敏度：光信号对任何微小物理量、化学量变化均能检出； ⑤抗电磁干扰：被测信号的传感和传输均是光信号，不受强电磁 场干扰；
分布式光纤（振动）传感监测与定位技术
一种本征型光纤传感器，所有敏感点均分布于一根传感光纤上 以光纤的后向散射光或前向散射光损耗的检测技术－光时域分布式
光时域反射技术（Optical Time-domain Reflectometry，OTDR） 以光波长检测为基础的－波长域分布式(喇曼散射，布里渊散射) 光纤某一点受温度或应力作用时，该点的散射特性将发生变化 损耗与光纤长度对应，检测外界信号分布于传感光纤上的扰动信息
系统主要功能
单根光纤集成侵入检测和定位功能； 长距离侵入监测（周界全程任意时刻监测定位）；
（任意位置入侵报警、多点同时入侵报警、定位精度） 对多种侵入方式进行模式识别； 对特定高危地区实行语音监听； 与 视 频 监 控 系 统 、 声 光 报 警 等 系 统 联 动 ； 历史事件追溯、报表统计功能。
系统主要性能指标
响应时间： 瞬间 最大防护距离（单根光纤）：50Km 定位精度：优于±50m（20～50Km周界）
优于±30m（20Km以下周界） 误报率：<5% 模式识别功能：触摸，攀爬，跨越，挖掘 模式识别精度：>95% 工作状态： 全实时7×24小时监控 报警灵敏度：用户可自行设定；
干涉光路与分布式光纤传感技术相结合，实现沿传 感光纤长度方向的应变（振动、声音等）感知 可通过时域、频域反射技术得知应变位置，也可通 过光信号处理技术得知具体位置
通过信号处理方式
通过信号变换与模式识别
长度、定位分辨率/精度、频响、模式探测限度
光路设计、全程监测、侵入判别、智能影像 地下、围栏、管道、大型建筑物等处沿线监 测、军事安全防卫、等等
相 初始脉冲 对 回 波 光 功 率
作用点 终端费涅尔回波
脉冲激光光源
3dB 后向散射回波 传感光纤
光电检测与 信与定位技术
国际国内技术水平
相同技术水平（即分布式光纤传感监测与定位技术）的同类 产品国际上仅有三家OPTELLIOS、 SENSOPTICS、FFT公司。 国内尚无其他厂家有同类产品得到验证和产业化应用。 该系统技术目前处于“国际先进、国内领先”的水平。
光纤传感技术
技术特点
⑥化学稳定：抗腐蚀，耐高低温，能于恶劣化学环境、野外 环境下工作；
⑦低损耗、大容量、高精度、尺寸小、重量轻、非接触式；
⑧能形成全光纤分布式传感网络，光纤分布全程连续传感； ⑨性价比高：长距离、大范围检测，性价比高。
技术应用
测量位移、速度、加速度、液位、应变、压力、 流量、振动、温度、电流、电压、磁场等物理量
美国:SENSOPTICS公司 美国:OPTELLIOS公司
分布式光纤监控预警系统
“分布式光纤周界监控预警系统”，具有自主知识 产权，是基于带定位功能的分布式光纤传感监控监 测与定位技术的新型周界安防产品，是利用激光、 光纤传感和光通信等高科技技术构建的安全报警系 统，是一种对威胁公众安全的突发事件进行监控和 警报的新型现代防御体系。
分类 内容
光纤传感器
电类传感器
调制参量 振幅、相位、频率、偏振…
电阻、电容、电感等
敏感材料 传输信号 传输介质
电光、热光、磁光、声光… 温-电敏、力-电敏、磁-电敏
光
电
光纤光缆
电线、电缆
光纤传感技术
基本定义 光纤传感器(FOS, Fiber Optical Sensor)
20世纪70年代中期发展基于光导纤维的新型传感器