阵列光栅传感技术及应用-电缆火灾ppt课件

,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,光纤传感技术国家工程实验室,武汉理工光科股份有限公司,（股票代码：,300557,）,2018,年,8,月,阵列光栅传感技术及应用,电缆火灾监控,目 录,现有电缆火灾监测技术,新一代光纤传感技术,阵列光栅传感技术,阵列光栅传感技术在电缆火灾监测的应用,光纤传感技术国家工程实验室,武汉理工光科股份有限公司,现有电缆火灾监测技术,新一代光纤传感技术,阵列光栅传感技术,阵列光栅传感技术在电缆火灾监测的应用,光纤传感技术国家工程实验室,武汉理工光科股份有限公司,电缆运行现状,电缆,隧（廊）道、电缆夹层、电气地下室、电缆沟和车间内电缆桥架等建筑或,区域,电缆密集度,很,高,、,火灾发展速度,快、扑救,困难,、,火灾的原因,：,电缆,短路、电缆过热、切割火花和钢渣引起的小规模火灾占到电缆,火灾的,90,%,小规模,火灾的,特点,：,热源,尺寸小、,无明火,、,辐射,小、且沿电缆长距离分布,。,电缆安全监测系统,要求：,高,空间分辨、长探测距离和快响应,速度,现有电缆火灾监测技术,感温电缆,DTS-,基于拉曼散射原理的光纤传感技术,光纤光栅传感技术,电,光,一般，感温电缆由两根导体组成，导体外面有一层感温且绝缘的材料，当环境温度上升到预定温度的时候，两根导体产生短路，输入模块检查到短路信号后立即产生报警，属于“开关量”感温电缆。预定温度由产品型号确定，不能根据现场需要更改设定。,新一代的“模拟量定温式”和,“,模拟量差定温式”感温电缆一般有四芯组成，火灾报警由不可恢复变成可恢复,。,感温电缆,信号抗干扰能力差、传输距离短,传感温度易出现漂移,报警温度的设置、报警定位、定量测温方面存在较大局限,DTS,光纤分布式测温技术,基于拉曼散射原理的分布式测温技术（,R-OTDR,）,光纤传感,实现温度的长距离、分布测量,DTS,光纤分布式测温技术,温度测量精度低,温度测量速度慢,不能满足国标响应,10cm,小规模火的规范,这种系统是基于对微弱的散射光的测量，容易受光源起伏、损耗等多种因素的干扰；它的测量精度和响应时间相互制约，无法同时实现短的响应时间和高的测量精度。,光纤光栅传感原理,芯层,包层,d,入射光波,折射率,n,1,折射率,n,2,折射率,n,2,选择性反射光波,2nd,透射光波,d+,d,入射光波,光纤,光栅检测,技术,波分复用,S,1,S,2,S,3,Sn,波长,光,强,T,宽带光源,S1,S2,S3,Sn,1,2,3,n,光纤光栅传感技术,典型的应用,典型的特点,非电传感，本质安全，抗电磁干扰,数字量检测，测量精度高,信号传输距离远,寿命长、长期可靠性好,全国,90%,以上的油罐火灾报警,7000,公里的隧道火灾报警,大型结构安全监控,周界安防,主要局限：,不能满足国标响应,10cm,小规模火的规范,应用场景,-,不同负载电缆敷设方式,大负载（或大直径）,中、小负载（或小直径）,相关国标,GB16280-,性能规范,GB50116-,使用规范,根据国标规定，上述,光纤光栅传感技术,和拉曼散射原理的,DTS,系统，在国标的某些应用场景中，,不能满足,国标的要求。,12.3.3,线型感温火灾探测器采用“,S”,形布置或有外部火源进人可能的电缆隧道内，应采用能响应火焰规模不大于,100mm,的线 型感温火灾探测器,12.3.4,线型感温火灾探测器应采用接触式的敷设方式对隧道内的所有的动力电缆进行探测；缆式线型感温火灾探测器应采用 “,S”,形布置在每层电缆的上表面，线型光纤感温火灾探测器应采用一根感温光缆保护一根动力电缆的方式，并应沿动力电缆敷设,现有电缆火灾监测技术,新一代光纤传感技术,阵列光栅传感技术,阵列光栅传感技术在电缆火灾监测的应用,光纤传感技术国家工程实验室,武汉理工光科股份有限公司,传统光纤光栅的制作方法,纤芯,包层,保护层,剥除保护层,激光刻写光栅,二次涂敷,传统光栅制作方法的缺点,单支光栅逐个制作，工艺繁杂，一致性差,光栅需要焊接制作光缆，损耗高，可靠性低,不适应大容量、长距离应用,拉丝塔在线,制作阵列光栅传感,光纤,紫外激光器,阵列光栅在线制备,拉丝塔在线制作,阵列光栅传感,光纤,采用工业生产标准、工艺拉制传感光纤,光栅重复性好，传感性能一致,连续多点写入传感光栅，光栅间无需焊接，无接点损耗,避免传统光栅制备需剥除涂覆层工艺，提高光纤的机械强度,光栅间距可调，能感知,10cm,小火源,1500,个光栅反射谱,阵列光栅传感,光纤,的传感原理,-,波,分,+,时分混合复用技术,时分复用实现不同位置光栅的精确定位，波长解调实现温度变化的精确检测。,22,能够,克服传统电类、光类传感技术的,不足,结合,光纤光栅技术、,光时域反射技术,于一体,传感,信号强,比瑞,利、布里渊,散射光高,几,个数量级,无需通过累加平均就可以获得高信噪比的,传感,信号,温度,测量速度快,、能够反映温度瞬时变化,温度测量精度高、定位准确,测量规模大、测量距离远，满足大规模、长距离监测的需要,目前国际上仅有德国,IPHT,、,FBGS,公司和武汉理工大学光纤传感技术国家实验室掌握拉丝塔在线制备光纤光栅阵列技术,阵列光栅传感,光纤的技术优势,项 目,感温电缆,喇,曼,散射,阵列,光栅,监控系统自检能力,无,无,（保障系统有效监控）,电缆接头状态监测,无,一般,（可监控运行温度）,检测量类型,开关,量,、模拟量,模拟量,测量精度,低,低,响应时间,较短,长（受测量精度、监测距离影响）,（,与测量精度、监测距离无关）,监测距离,短,较长,安全性,低（非本质安全防爆）,高,（本质防燃防爆）,（,本质防燃防爆）,使用寿命,短,长,不同监测技术的对比,数字量,高,长,长,高,短,强,好,项 目,可恢复式差定温感温电缆,阵列光栅,防护等级,IP65,IP68,报警功能,定温为出厂设置，不可调,只能报警，不能预警,定温业主可自行设置，可实时在线,监测温度，既能报警又能预警,系统功能,无法显示环境温度,无法精确定址定位,1.实时精确显示廊道内电缆桥架的温度分布,2.为系统运行、荷载调配、维修养护提供检测依据,3.可以精确定址定位,不同监测技术的对比,现有电缆火灾监测技术,新一代光纤传感技术,阵列光栅传感技术,阵列光栅传感技术在电缆火灾监测的应用,光纤传感技术国家工程实验室,武汉理工光科股份有限公司,实时监控电缆廊道内电缆桥架沿线温度变化情况，监测局部温度过高或温升异常，避免出现局部温度异常导致的电缆损坏或火灾发生隐患；,精确掌握电缆廊道内电缆桥架的温度分布情况，为系统运行、荷载调配、维修养护提供检测依据。,应用目标,电缆火灾,监测,我们的方案,系统构架,独立电缆敷设方式,线缆桥架敷设方式,符合国家标准,GB16280,、,GB50116,灵敏度高，响应速度快，能够对,10cm,小火（热）源及时报警,同时具有定温和差温报警功能，差定温参数可根据需要设定,具有自检功能，确保系统工作正常,具有可恢复报警功能，产品可重复使用,探测距离远，单通道最大探测距离可长达,5,公里,单根探测光缆无熔接点，机械强度高、可靠性好、维护成本低,我们的方案,系统特点,我们的方案,设计规范,应用案例,二号船闸电缆廊道长,650,米左右，共敷设测温光缆五根，总长,5.5,公里，检测信号通过网络进入监控中心。,监控系统,监控界面,监控数据,10#,测点一天,监控数据,8#,、,13#,、,14#,一周,现有电缆火灾监测技术,新一代光纤传感技术,阵列光栅传感技术,阵列光栅传感技术在电缆火灾监测的应用,光纤传感技术国家工程实验室,武汉理工光科股份有限公司,1979,年，姜德生院士开始从事光纤传感技术研究,光纤传感器国家重点工业性试验基地,光纤传感器国家高技术产业化示范工程,“光纤传感技术与信息处理”教育部省部共建重点实验室,湖北省光纤传感技术工程研究中心,国家科技部,863,计划成果产业化基地,2009,年，光纤传感技术国家工程实验室,姜德生教授,中国工程院院士,武汉理工大学首席教授,光纤传感国家工程实验室主任,光纤传感材料与传感技术专家,光纤传感技术国家工程实验室,中国领先的,光纤传感技术研发基地,完成“,863”,、“,973”,课题、国家自然科学重点项目等各类项目近,50,项,在光纤传感技术方面取得了一系列技术突破和创新成果，为国家大型工程、重大装备以及易燃易爆危险恶劣场所提供了先进可靠的安全监测方案,成功应用于数千座大型油罐、,7,000,多千公里公路隧道和,几十,座特大型桥梁的长期安全监测,先后多次获得国家科技进步和技术发明二等奖,中国光纤通信技术的开拓者和领导者,中国光纤通信领域中的众多关键技术，大都在武汉邮电科学研究院率先取得突破，而且实现产业化和规模应用,中国第一根实用化通信光纤,中国第一个长波长半导体激光器,中国第一个实用化光纤通信工程,中国第一台商用化掺铒光纤放大器,集团现有员工,20,000,多人,年销售,300,多亿,赵梓森院士,“中国光纤之父”,余少华院士,“电信传输网,SDH,与互联网融合的开拓者”,武汉邮电科学研究院,(WRI),烽火科技集团,烽火通信科技股份有限公司,(600498),武汉光迅科技股份有限公司,(002281),武汉虹信技术有限公司,(,光纤通信系统与光纤光缆,),(,通信光电子器件,),武汉理工光科股份有限公司,(300557),(,光纤传感与安全监测系统,),武汉烽火众智技术有限公司,(,移动通信、智能天线,),(,平安城市、智慧警务,),武汉长江通信股份有限公司,(600345),(,智能化应用,),成立于,2000,年,8,月。主要从事光纤传感器与智能仪器仪表、光纤传感系统、物联网应用系统的研究、开发、生产、销售与技术服务，是业界第一家光纤传感公众公司。,理工光科概况,理工光科概况,拥有以中国工程院院士姜德生教授为首席科学家的专职技术研究人员,100,余人，在光纤传感与应用系统领域处于业界领先地位,同时得到,光纤通信企业国家重点实验室,与,光纤传感技术国家工程实验室,两大国家级科研平台支撑,业界少数具有产业链垂直整合能力,(one stop shop),材料,传感器解调仪表传感系统解决方案,研究开发,产业布局,恶劣工况环境下,的安全监测与物联网应用系统,解决方案,服务四大领域,消防领域,安防领域,综合监测,结构监测,中国,领先,的,光纤传感器产业化基地,公安部科学技术一等奖,国家技术发明二等奖,省市多项奖项,高新技术企业,软件企业认证,计算机信息系统集成二级资质,消防设施工程专业承包二级资质,电子与智能化工程专业承包二级资质,安防工程设计施工维护能力一级资质,资质与荣誉,光纤传感工程技术领域,第一个国家标准,国家标准：,GB/T 21197-2007,线型光纤感温火灾探测器,光纤传感工程技术领域,第一个,3C,认证用国家标准,国家标准：,GB16280-2014,线型感温火灾探测器,在多个行业领域,积极推动了光纤传感技术标准的制定,公安部标准：,GA/T1217-2015,光纤振动入侵探测器技术要求,公安部标准：,光纤振动入侵探测器验收测试技术要求（报批稿）,通信行业标准：,YDT-1850-2013,：物联网用光纤光栅总规范,通信行业标准：,泛在网物联网在重点基础设施的应用（报批稿）,武汉市建委：,光纤传感物联网桥群健康安全联网监测平台技术规定,中石油：,CDP-S-OGP-TE-009-2012-2,油气管道光纤预警设备技术规格书,积极推动国家标准,/,行业标准的制定,国家六大战略储备油库,火灾报警监测,世界规模最大公路隧道,火灾报警,秦岭终南山隧道,国内规模最大隧道群,火灾报警,沪渝高速湖北隧道群,国内第一条海底隧道,火灾与结构监测,厦门翔安隧道,国内知名海底隧道,火灾与结构监测,港珠澳大桥,国内第一条过长江隧道,火灾报警监测,武汉长江隧道,国内最长湖底隧道,火灾报警监测,武汉东湖隧道,世界最高面板坝,渗漏与结构长期安全监测,世界最大煤码头,关键装备运行安全实时在线监测,国内最大港口机械,装备运行安全实时在线监测,中缅石油天然气管线,站场周界入侵监测,世界跨度最大、承受荷载最重,公铁两用斜拉桥健康安全监测,标志性工程应用,光纤传感行业之最,谢谢！,