分布式光纤测温技术在煤仓温度监测系统的应用_白永强
分布式光纤在矿井温度监测中的应用
摘 要： 提 出采用分布式 光纤测温技 术对煤矿井 下温度进行 监测 以及 预警 ， 给 出了分 布式光纤测 温系统
的组成 、 原理 ， 根据系统监测的空间温度场来确定火灾的可能性从而及时做 出预报 ， 可为煤矿安全生产提 供先进可靠 、 经济实用的火灾预警预测系统 ， 对保证矿井 的安全运行与生产具有非常重要的意义。 关键词 ： 分布式光纤 ； 拉曼散射 ； 温度监测 ； 煤矿安全
Ｃ Ｌ Ｃ ｎ ｕ ｍｂ ｅ ｒ ： Ｔ Ｄ７ ５ ２
Ｄ ｏ ｃ ｕ ｍｅ ｎ ｔ ｃ ｏ ｄ ｅ ： Ａ
Ａｒ ｔ ｉ ｃ ｌ ｅ Ｉ Ｏ： １ ０ ０ ３ － ０ １ ０ ７ （ ２ ０ １ ３ ） １ ０ — ０ ０ ４ ７ 一 Ｏ ３
分布式光纤测温系统在电缆温度监测中应用
分布式光纤测温系统在电缆温度监测中应用肖恺;李平;罗巧梅;张静;杨峰;赵浩【摘要】In view of the present fire detection problems for power cable safety,a distributed fiber temperature detecting system is proposed in this paper. The optical time domain reflection technology and Raman scattering technique are adopted in the system,which is composed of temperature detection host computer,temperature detection cable and CSM host,and has high sensitivity and positioning accuracy. The surface temperature of power cable is got by the fiber cable,passed to the temper-ature detecting host computer for data analysis,and displayed the power cable temperature status and alarm on the CSM host. In order to verify the effectiveness of the distributed fiber temperature detecting system,a temperature detecting experiment was car-ried out in a domestic tunnel. The experimental results proved that the system can accurately response the real-time status of field running power cable,timely find and position the temperature abnormal points;when the cable surface temperature ex-ceeds the preset warning temperature value,the system outputs an alarm signal immediately to avoid the accident of the power line.%针对目前电力电缆安全中突出的火灾探测问题，提出了一种分布式光纤测温系统，该系统采用光时域反射技术和拉曼散射测温技术，由测温主机、测温光缆及CSM主机构成，具有极高的灵敏度和定位精度。
分布式光纤温度测量系统在电缆温度测量的应用
分布式光纤温度测量系统-----------------电缆温度测量的应用引言光纤传感技术是在上世纪七十年代伴随着光纤通信的蓬勃发展而提出来的,它与光时域反射技术密切结合迅速崛起,经过几十年的发展而在多个领域广泛应用。
与传统的传感器相比,光纤传感器具有轻质,耐腐蚀,耐高温,防水防潮,抗电磁干扰等一系列优点,因此在恶劣环境中颇具用途。
而分布式光纤传感技术除具备上述特点以外,还具备实时获取在传感光纤区域内随时间和空间变化的测量分布信息的能力。
准确的说,它可以精确测量光纤沿线上任一点的温度信息,如果把光纤纵横交错连接成网状,则可以构成规模庞大的地毯式动态监测网,实现对目标的实时全方位检测。
特别是在我国，每年发生的有关电器的火灾事故大多是因为电线或电缆长期运行过热烧穿绝缘所引起，所以对于温度的监测十分重要，这也是本文设计的分布式光纤温度测量系统的重要应用。
结构与测量原理分布式光纤温度传感器获取空间温度分部信息的原理是利用光在光线中传输能够产生向后散射。
在光线中诸如一定能量和宽度的激光脉冲，它在光线中传输的同时不断产生后向散射光波，这些广播的状态受到所在光纤散射点的温度影响而改变，将散射回来的光波经波分复用、检测解调后，送入信号处理系统便可将温度信号实时显示出来，并且由光线中光波的传输速度和背向光回波的时间可对这些信息定位。
1 拉曼散射原理微观世界中任何分子和原子都在不停地运动,光纤的分子和原子也不例外,存在着分子振动。
泵浦光通过分子时打破了分子振动原有的平衡,振动分子将与之发生能量交换。
当产生光子的能量小于泵浦光子的能量(分子振荡吸收泵浦光子的能量)时,称为斯托克斯散射。
当产生光子的能量大于泵浦光子的能量(分子振荡的能量传给光子)时,称为反斯托克斯散射。
斯托克斯散射和反斯托克斯散射统称为拉曼散射。
拉曼散射过程的能级示意图如图1所示。
其中, E1、E2 分别表示分子振动的两个能级,两个能级之间相差h Δν,即E2 = E1 + h Δν。
分布式光纤测温技术在煤矿采空区中的应用
2021年$46卷第2期Vol.46No.2与管理Energy Technology and Management175doi:10.3969/j.issn.l672-9943.2021.02.067分"式光纤测温技术*煤矿采空区01应用张灿明，李卫龙（安徽省煤炭科学研究院煤矿火灾热害防治研究中心，安徽合肥230001）［摘要］针对淮北矿业集团芦岭煤矿！929综放工作面复杂的地质条件，提出在采空区机、风巷预埋分布式光纤对采空区的温度进行实时监测技术，为采空区的防火工作提供参考依据。
现场应用表明，分布式光纤测温技术能准确定位、快速地对采空区的温度进行检测及预警,进一步完善了煤矿采空区自燃预警技术。
［关键词］分布式光纤测温技术；实时监测；自燃预警；准确定位［中图分类号］TD75［文献标识码］&%文章编号］1672-9943（2021）02-0175-030引言煤自燃的发生和发展是一个极其复杂的9动态变化的、自动加速的物理化学过程，其实质是一个缓慢地自动氧化、放热、升温最后引起燃烧的过煤自燃是煤与氧自发产生的氧化放热反应,始于物理吸附，然后发生化学吸附和化学反应，放出热量。
因此,采空区内遗煤自燃状况最直接的体现就是煤的温度变化。
自然发火所采用的综合性防治措施，如均压、喷注阻化剂、注、化 ，煤炭自燃起一的用，存在盲目性，往往耗资大，缓自然发火现，的生产［2：o如在综放，地采空区内温度变化，煤自燃状况，是自燃防治的o煤：929综放煤的自燃况开展。
1采空区分布式光纤测温监测技术研究温用，，性、、展性、化 ，［$"。
现实况，在、施性性，最大度采空区内温度变化⑷。
煤；929体况，现巷铺设l路光纤、风巷铺设3路。
每沿链板机向采空区的纵深深入30m,风巷3路的埋入间隔为30m。
埋入采空区内的采用筛管，在上下隅角采用压油管。
光铺设后，应加强维护，提防级,保证正常测温、取样。
布置设计如图l所示。
分布式光纤测温系统在陈四楼煤矿的应用
电气与信息工程河南科技Henan Science and Technology总第811期第17期2023年9月收稿日期：2023-03-29作者简介：时培源（1985—），男，本科，工程师，研究方向：煤矿机电；邓高鹏（1987—），男，本科，工程师，研究方向：煤矿机电。
分布式光纤测温系统在陈四楼煤矿的应用时培源邓高鹏（河南能源化工集团永煤公司陈四楼煤矿，河南商丘476600）摘要：【目的】介绍陈四楼煤矿分布式光纤测温系统的组成、原理、实施方法及应用效果。
根据陈四楼煤矿井下现场状况，提出矿井分布式光纤测温的具体实施方法。
【方法】该系统由光纤传感器、光纤仪表、可调谐噪声抑制装置、数据传输装置及远程服务器组成，能实现长距离、高精度、高可靠性的环境温度测量和实时在线显示，适用于煤矿井下各种精确温度测量任务。
【结果】从应用范围来看，该系统可用于煤矿井下各种精确测温任务，如变电所电缆温度、机房硐室环境温度、大巷温度等。
【结论】分布式光纤测温系统能有效测量煤矿井下温度，误差小。
该系统结构简单，维护和使用方便，为煤矿井下光纤测温的研究提供新的解决方案。
关键词：光纤；测温；分布式中图分类号：TD727.2；TP274文献标志码：A文章编号：1003-5168（2023）17-0010-04DOI ：10.19968/ki.hnkj.1003-5168.2023.17.002Application of Distributed Optical Fiber Temperature MeasurementSystem in Chensilou Coal MineSHI Peiyuan DENG Gaopeng(Chensilou Coal Mine,Yongmei Company,Henan Energy and Chemical Industry Group,Shangqiu 476600,China)Abstract:[Purposes ]This study introduces the composition,principle,implementation method,and ap⁃plication effect of the distributed fiber optic temperature measurement system in Chensilou Coal Mine.Based on the on-site situation of Chensilou Coal Mine,a specific implementation method for distributed fiber optic temperature measurement in the mine has been proposed.[Methods ]The system is composedof fiber optic sensors,fiber optic instruments,tunable noise suppression devices,data transmission de⁃vices,and remote servers.It can achieve long-distance,high-precision,and high reliability environmen⁃tal temperature measurement and real-time online display,and is suitable for various precise tempera⁃ture measurement tasks in coal mines.[Findings ]From the perspective of application scope,the system can be used for various precise temperature measurement tasks in coal mines,such as cable temperature in electrical substation,ambient temperature in machine room and cavern,roadway temperature,etc.[Conclusions ]The distributed fiber optic temperature measurement system can effectively measure the underground temproture of coal mines with minimal error .The system has a simple structure and is easy to maintain and use,providing a new solution for the research of underground optical fiber tempraturemeasurement in coal mines.Keywords:optical fiber;temperature measurement;distributed引言煤矿井下温度过高，会导致瓦斯放散量增加，容易发生瓦斯爆炸，导致安全系数降低，严重危及煤矿作业人员的生命安全。
分布式光纤测温系统在煤矿井下电缆温度监测中的应用
感 温 光 纤 的 安 装 采 用 直 线 敷 设方 式 ，按 照 配 置 方 案 ，将 感
温 光纤 直接 沿着 矿井原有 电缆 的表 面进行铺 设 ，并每隔１ ． ０ ｍ～
１ ． ５ ｍ 用扎 带 进 行 固定 ，使 光 缆 始 终处 在 电缆 的温 度 场 中 。在 感 温 光纤 走 向改 变 或 转 角 处 ，应 做 到光 缆 大 于 电缆 长 度 的 光缆 ， 满 足在 敷 设 时感 温 光 纤 最 小 半 径 要求 。对 于设 备易 发 热 点 ，如 电缆 接 头 ，测 温 光 纤 采 用 双 环 形 缠绕 方式 固定 在 其 部 位 ，保 证 紧 密接 触 ，进 行 重 点 监 测 ，完 成 精 确 定位 。通 过 对 电力 电缆 进 行 在 线 实 时 温 度 监 测 ，保 证 电缆 在 允 许 运 行 的 温 度 工 作 状 态 下 ，极 大地 发挥 了输 送 能 力 。
电缆 温度 实 时监 测和预警 ，并 给 出了系统的应用 原理 、结构
和 特 点 。 该 系统 安 装 方 便 ， 可靠 性 强 ，应 用 前 景广 泛 。
１引 言
电缆 作 为保 证 煤 矿 生 产 供 电 系统 稳定 的必 需 品 广 泛 应 用 于 我 国 的矿 井 ，鉴于 煤 矿 井 下 作 业场 所 的 特殊 性 ， 我 国对 矿 用 电 缆 有 着严 格 的产 品 标 准 和 要 求 ，但是 电缆 遍 布 范 围 广 泛 ，加 之
２ ． ２系统 结构
分 布 式 光 纤 测 温 系 统 的 检 测 点连 续 ，覆 盖 范 围 广 ，能 够 对
各个工作点 的情况进行全面的监测 ，可掌握任意时刻 、任意点 的温度状况 ，得到并分析各点的温度提升速率和趋势 。具有耐
分布式无源光纤测温系统在煤矿采空区应用中存在问题的分析研究
分布式无源光纤测温系统在煤矿采空区应用中存在问题的探究陕煤蒲白建庄矿业公司王志荣摘要：煤矿采空区是一个密闭无风温度相对恒定的环境，如果采空区温度变化了，那么，采空区就会存在空气流动，进入采空的氧气就会与采空区内剩余的煤发生氧化反应，采空区就可能会发生自燃爆炸的重大安全隐患。
研究采空区温度和气体变化就可以分析采空环境变化，及时发现采空区存在的问题，从而采取有效的防治措施，将采空区隐患消灭在萌芽状态，确保矿井安全生产正常有序进行。
目前，煤矿引入了一种分布式无源光纤在线测温技术应到了对采空区温度变化进行实时监测，但是在实际应用中还存在一些亟待解决的问题，如果这些问题解决不好，那么，这种系统对煤矿安全管理来说自身就是一种安全隐患，不但起不到安全预警作用反而使煤矿放松了安全管理。
关键词：采空区、无源、测温温度预警光缆长度、过滤屏蔽煤矿开采过程中，采空区常常给煤矿的正常生产带来危害。
由于在煤矿开采过程中采空区存在大量的遗留的浮煤，浮煤的存在为煤矿自燃提供了物资条件。
煤矿自燃严重威胁着煤矿的安全生产、制约着煤矿的生产，而采空区煤矿自燃在煤矿自燃发生总体中占有重要的部分，我国国有重点煤矿中采空区煤矿自燃占自燃火灾的60%。
水火无情，防火关键是预防，而分布式无源光纤测温系统系统的技术特点看似非常适宜对采空区的温度进行实时监测，预先铺设在采空区内的光缆对采空区内温度进行实时监测，通过温度变化能及时发现采空区存在自然倾向，当温度预警后，实施相应的安全措施从将采空区安全隐患消灭在萌芽状态，确保矿井安全生产的正常进行。
1，分布式无源光纤测温系统在煤矿应用中存在的问题某矿于2014年6月引入分布式无源光纤测温系统，安装在1012工作面，2014年7月调试完成，随做工作面的推采，发现系统与当初的设想偏差很大，根据分布式无源光纤测温系统的温度报警对采空区采取注氮和灌浆措施以降低采空区温度，措施实施后并没有将采空区温度降下来，报警也没有消除，反复几次证明是系统误报，误报警不但造成财力物力人力的浪费，使人们对分布式无源光纤测温技术在煤矿采空区的应用产生了质疑。
分布式光纤测温技术在矿井供电系统温度监控中的应用
取相应的措施， 对矿井安全生产具有重要的意义。 １ 分布式光 纤测温技术原理
分 布式光纤 测温系统 ， 是 近年发展 起来 的用于
实时测量空间温度场分布 的传感系统 ，是一种分 布式 的 、 连续 的 、 功能 型光纤温 度传感器 测温 系统 ，
接收 ， 经放 大 电路 后 由高速 数据 采集 模块 采集 ， 并 上 传至 上位 机 ，经数 据处 理后 显示 光纤 温度 分 布 曲线等 信 息 。 如果 温度 达到 预设报 警 阈值 ， 则上 位 机 响应 后 显示 图像 ，同时通 过继 电器输 出或者 以
Ｏ Ｔ Ｄ Ｒ技术实现定位 。激光器驱动 电路发送高速
光缆 ３ 部分。 （ １ ） 测 温主 机 。 用 于发 送激 光信 号 ， 探 测返 回
（ ２ ） 上位机 。接 收由测温主机上传的原始温
度信息， 采用高级算法对温度信息进行再处理。 上 位 机 内置应 用软 件 ，能够 实 时显示 温度 曲线 和温
度值 ， 及 时发 现 和定位 温度 异 常点 ， 并 能将 相关 的
２ ０ １ ７ 年第 ４ ２ 卷第 １ 期
Ｖｏ １ Ｊ ４ ２ Ｎｏ ． １ ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ￣ ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ６ ７ ２ － ９ ９ ４ ３ ． ２ ０ １ ７ ． ０ １ ． ０ ５ ９
能 源 技 术 与 管 理
Ｅ ｎ ｅ ｒ ｇ ｙ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｙ ｇ ａ ｎ ｄ Ｍａ ｎ ａ ｇ ｅ ｍｅ ｎ ｔ １ ６５
０ 引 言
煤矿井下火灾是影响煤矿安全生产的主要灾 害 之一 ，一旦 发 生火灾 将很 可能 引发 更大 范 围 的 安全事故 ， 危害极大。 煤矿火灾发生的主要外因有 电气产生的电弧火花 、 电缆着火等 。 由于电缆集 中 敷设 ， 一 旦起 火 影 响范 围广 ， 修 复 时 间长 ， 造 成 的 损失大。 目 前一般通过监测各机电设备或环境 的 温度 变化 来衡 量各设 备是 否运 转 正常或 区域环 境
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点区域大小。每个热点探测系统可配备 ８ 个温度报 警点，用户可按需要设置报警温度值。 ３．３ 中文操作软件
温度监测软件具有友好的中文操作界面，强大 的数据处理和管理功能，具有以下特点：
（１）可显示全程分区图及其温度分布曲线；可显 示系统监测曲线、系统参数；可显示重点监测点的温 度随时间变化曲线；
图 １ 分布式光纤测温系统示意图
２．２ 分布式光纤拉曼散射测温原理［６，７］ 分布式光纤传感系统原理是同时利用光纤作为
传感敏感元件和传输信号介质，采用先进的 ＯＴＤＲ 技术，探测出沿着光纤不同位置的温度和应变的变 化，实现真正分布式的测量。
当主处理机中的激光光源向光纤注入 ９０５ｎｍ 的 光脉冲后，由于光的散射会引起能量的损耗，脉冲大 部分能传到光纤末端并消失，但一小部分（携带了有 用信息）后向散射光会沿着光纤反射回来，对这一后 向散射光进行过滤， 很容易将拉曼散射光与其他后向 散射光区分开，由于拉曼散射光与温度有着密切的关 系，对这部分拉曼散射光进行 ＤＳＰ （Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）处理，从而提供给用户有关温度的信息， 实质上输出的就是整条光纤（最长 ３０ｋｍ）上的温度分 布图。
（２） 具有定温报警 （设定最大温度 ／ 最低温度 值）、差温报警（实时温度与平均温度差别过大，用于 判别局部过热点）、温升过快报警、光纤破坏报警、装 置异常等报警功能；可手机短消息报警，报警分工作 级和管理级两层，按照事件的重要级别发送到工作层 人员和管理层人员；
（３）分区测量 、查 询 功 能 、分 析 功 能 、报 表 功 、 ＴＣＰ／ＩＰ 接入等功能。 ３．４ 系统特性优点
（收稿日期：２０１３－４－２１）
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（２）随着工作面向前推进，地表下沉值、水平移 动值等不断增大，地表影响范围不断扩大。当达到充 分采动后，地表影响范围仍然继续增大，但下沉盆地 会出现平底，并随着工作面向前推进而增大，地表最 大下沉值达到最大值不再增加。
参考文献：
（ｃ）工作面推进 ３００ｍ
（ｄ）工作面推进 ４００ｍ
图 ９ 随工作面推进地表移动变形图
［Ｄ］． 西南交通大学硕士学位论文， ２０１０． ［７］ 刘扬， 侯思祖． 基于拉曼散射的分布式光纤测温系统的分
析研究［Ｊ］． 电子设计工程， ２００９， １７（１）：２３－２５．
作者简介：
白永强：（１９８３ 年－）男，河南省武陟县，硕士研究生，主要 研究方向：２Ｄ 与 ３Ｄ 视频编码与传输、智能仪器设计。
［２］ 李东印，任耀，姜敏．ＭＳＤＦＶＳ 系统在开采沉陷预测中的应用 ［Ｊ］．煤矿安全，２０１２，４３（７）：１１３－１１５．
［３］ 孙祥畅，栾元重，颜世英，等． 曲线拟合与插值模型在矿区变 形预测中的应用 ［Ｊ］． 有色金属 （矿山部分），２０１２，６４（１）： ６６－６９．
［４］ 任耀，李晓辉，姜敏．特厚煤层综放开采地表移动规律实测 研究［Ｊ］．采矿技术，２０１２，１２（３）：６５－６８．
罐壁测温保护装置可使用线性分布式光纤感温 探测器，系统安装方式如图 ３ 所示：
图 ３ 感温光缆安装示意图
（１）分布式光纤感温传感器沿与槽仓侧面的两 斜面的夹角处向下安装到底部，底部做弯头过渡到 另外两斜面的夹角至斜槽顶部再连接至另外一个斜 槽，传感光纤外套用 ５０ 的镀锌钢管保护，镀锌钢管 用螺纹连接，用来保护传感光缆，传感光缆选用防水 和防冲击光缆。
本 系 统 采 用 ＤＴＳ （Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｓｅｎｓｉｎｇ）系统，对煤矿煤仓火情进行温度实时在线监 测，做到早期预警，具有如下特点： ３．４．１ 分布式高精度
分布式光纤温度测量传感系统可以连续实时测 量光纤沿线几公里内各点的温度，定位精度可以达 到米的量级，实现连续监测信号，任意温度点报警。 同时测温精度可达 １℃，非常适合用于大范围多点测 温的场合。 ３．４．２ 先进性
通过采用不同的外护套材料的光缆，ＤＴＳ 监测 系统可以适应各种环境，如采用合金材料外护套光 缆可以在 ５５０℃高温下生存 ３ｈ 以上，同时光缆的抗 压性、抗冲击性和抗破坏性的保护大大提高； ３．４．３ 准确性
激光发射装置每秒钟会发射上万次的光脉冲， 并将取样温度值进行用数学统计方法计算的的平均 值输出到显示系统，基本消除误差；ＤＴＳ 监测系统是 一个连续的监测信号，可设置多级定温报警，如 ３０℃ 初报警，４０℃预报警，５０℃采取措施等，并且可以根 据环境不同进行修正；为避免误报发生，定温报警的 同时，还可以设定差温报警，或是两者的结合，基本 消除误报。 ３．４．４ 抗干扰性
式就可表示为时间函数，即（公式），其中 Ｓ 为后向散 射因子；为单位长度上的光后向散射系数；为入射 光的单位长度上的损耗系数。时间的不同又对应着光 纤位置的不同，这就意味着光电探测器探测到的光功 率为光纤位置的函数，那么不同光纤位置 Ｌ 处的光 功率均可被探测器探测到。随着 Ｌ 的逐渐增加，探测 器就实现了对沿光纤分布待测温度场的空间分布式 测量。故利用光时域反射技术，可确定光纤处的损耗、 光纤故障点、断点的位置，对温度测量点进行定位。
［５］ 黄福昌，倪兴华，等．厚煤层综放开采沉陷与治理技术［Ｍ］．北 京：煤炭工业出版社，２００７．
３ 结论
（收稿日期：２０１３－５－２８）
（上接第 ８６ 页）
４ 结束语
基于拉曼散射的分布式光纤温度传感器是具有 广阔应用前景的新型传感技术。它利用光纤作为信 号的传输和传感媒质，可以测量光纤沿线的温度分 布信息，它对于电力自动化的推广起到了不可估量 的促进作用。本文利用该技术的长距离和精确的测 温优势，成功地给出了煤仓多点温度在线实时监测 这一难题的解决办法，具有本质绝缘、耐高压、不受 电磁干扰、防爆、防燃、抗腐蚀、不怕水淹、不怕水浸、 本质安全、长期可靠、易扩展等特点，监测方式更安 全、更可靠、更方便，可以为整个仓储系统的安全运 行提供了强有力的保障。
由图 ９ 可以看出，在工作面实际回采过程中，随
着工作面不断向前推进，地表受采动影响的范围也
逐渐扩大，地表下沉值从工作面推进 １００ｍ 时的
１．４ｍ 到推进 ５００ｍ 时的 ４．６ｍ，采空区范围也由小到
大，达到充分采动时形成“碗”状下沉盆地，其地表发
育情况符合一般规律。
［１］ 栾元重，等．动态变形观测与预报［Ｍ］．北京：北京中国农业科 学技术出版社，２００７．
激光脉冲在光纤中传输时，由于光纤中存在折 射率的微观不均匀性，会产生瑞利散射，在时域里， 入射光经背向散射返回到光纤入射端所需时间为 ｔ ， 激光脉冲在光纤中所走过的路程为 ２Ｌ，２Ｌ＝ｖｔ，ｖ 为光 在光纤中传播速度；ｖ＝Ｃ／ｎ 。Ｃ 为真空中的光速，ｎ 为 光纤折射率。在 ｔ 时刻测量到的就是离光纤入射端距 离为 Ｌ 处局域的背向瑞利散射光。而接收光功率公
２ 分布式光纤测温原理
本系统采用分布式光纤测温系统，其主要工作 依 据 是 光 时 域 反 射 计 原 理 （ＯＴＤＲ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｔｉｍｅ Ｄｏｍａｉｎ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｅｒ） 和 光 纤 的 后 向 拉 曼 散 射 （Ｒａｍａｎ Ｂａｃｋｓｃａｔｔｒｉｎｇ）温度效应［３］。分布式光纤测温系 统利用先进的 ＯＴＤＲ 技术进行定位，利用拉曼散射 效应进行测温。 ２．１ 光纤光时域反射（ＯＴＤＲ）原理［４，５］
１ 引言
随着煤矿现代化生产水平的日益提高，煤仓在 煤炭生产系统中的重要地位日益凸显，特别是当煤 铁路外运中断时，可以长时间存储产品煤，以保证矿 井生产的连续性。但当煤仓中堆积的煤与空气接触 时，会产生氧化现象放出大量的热，在一定外界条件 下，局部热量积聚，加速其氧化速度，可能会自燃引发 火灾，因此实时监控煤场的温度数据可作为煤堆火 灾预防报警的一个重要手段。
（２）分布式光纤感温传感器可以沿着内壁，通过 走线槽，连接到现场信号控制柜中。信号控制柜中有 光纤分布式温度探测主机，通过对信号的处理，得出 煤仓煤堆热点的温度、位置和热点区域大小等。这些 信 息 可 通 过 ＲＳ４８５ 总 线 （Ｍｏｄｂｕｓ／ＲＴＵ 协 议）或 Ｅｔｈｅｒｎｅ（ＲＪ４５ 接口）远传到控制室去。
现在常用的温度监测系统，一般有常规感温电缆 探测系统和光纤分布式温度探测系统两种。常规感温 电缆探测系统功能比较简单，只能够在特定的温度点 进行报警，误差较大，也不能够确定热点位置；光纤分 布式温度探测系统功能较为强大，能够提供实时的温 度监测和确定热点位置，精度也较高［１，２］。
本文针对煤矿的煤场分布特征，提出了一种采 用分布式光纤温度传感系统的煤场温度智能测量的 应用方案，该方案解决了对煤场温度实时连续检测 的问题。
煤矿现代化
２０１３ 年第 ５ 期
总第 １１６ 期
分布式光纤测温技术在煤仓温度监测系统的应用
白永强
（义煤集团千秋煤矿，河南 义马 ４７２３００）
摘 要 本文重点介绍了应用最为广泛的分布式光纤测温技术的基本原理，并针对煤矿的煤场分布特 征，提出了一种煤仓温度智能监测应用方案，该方案有效的解决了对煤场温度实时连续检测的问题。 关键词 分布式光纤测温技术；煤仓；拉曼散射 中图分类号：ＴＰ２１２．１＋ ４ 文献标志码：Ｂ 文章编号：１００９－０７９７（２０１３）０５－００８５－０３
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煤矿现代化
２０１３ 年第 ５ 期
总第 １１６ 期
３ 分布式光纤测温系统架构
３．１ 系统架构 煤仓温度监测系统由探测主机、感温光缆以及
光纤连接器件等构成，如图 ２ 所示。
图 ２ 煤仓温度监测系统示意图
３．２ 感温光缆的安装 探测光缆是测量现场环境温度的探测器。考虑
到实际使用环境的需求，感温探测光缆应具备良好 的耐高温、抗啮咬、抗震特性。本系统用来连接 ＤＴＳ 控制器的光纤为耐高温传感光缆。该探测光缆采用 铠装单芯光缆结构，由耐高温光纤、铠装层、耐高温 护套层构成。具备坚固的护套，提供良好的防护特 性，但同时也可以提供良好的温度传导性能，保证快 速的火灾探测。