Sensori di temperatura a fibra ottica INNO ,sistemi di monitoraggio della temperatura.
Principle of distributed optical fiber monitoring for long-distance cable conduits
Rilevamento distribuito in fibra ottica (DFOS) technology is a new type of sensing technology that has the advantages of long sensing distance, passività, forte capacità anti-interferenza, good durability and matching, e un collegamento in rete semplice. It has become the preferred technology for implementing distributed monitoring.
The principle is to simultaneously use optical fibers as sensing sensitive elements and transmission signal media, and adopt advanced Optical Time Domain Reflectometer (OTDR) technology to detect changes in strain and temperature at different positions along the optical fiber, achieving truly distributed measurement. In terms of sensing technology, there are mainly three implementation methods: based on Rayleigh scattering, based on Raman scattering, and based on Brillouin scattering. La tecnologia di rilevamento distribuito in fibra ottica basata sullo scattering Brillouin ha raggiunto una maggiore precisione di misurazione, intervallo di misurazione, e risoluzione spaziale in temperatura e deformazione rispetto ad altre tecnologie di rilevamento, e ha ricevuto ampia attenzione e ricerca. Lo scattering Brillouin è un processo di diffusione della luce che si verifica quando le onde luminose e le onde sonore si propagano nelle fibre ottiche, con conseguente collisione anelastica. La tecnologia di rilevamento a fibra ottica utilizza le caratteristiche uniche delle fibre ottiche per rilevare la temperatura, pressione, e vibrazioni acustiche (suono) cambiamenti lungo la linea in fibra ottica, trasformando la fibra ottica in un sensore in fibra ottica distribuito a lunga distanza. Interrompendo i cavi in fibra ottica vicino alle condutture o collegandoli alle condutture, gli operatori possono monitorare continuamente la salute strutturale e lo stato operativo di queste risorse critiche.
Metodo per il monitoraggio distribuito in fibra ottica della temperatura nei cavidotti a lunga distanza
Il distribuito sistema di monitoraggio della temperatura in fibra ottica è sviluppato sulla base dei principi dello scattering Raman e della riflettometria ottica nel dominio del tempo (OTDR) posizionamento. Ha funzioni come la generazione di segnali ottici, conversione fotoelettrica, amplificazione del segnale, ed elaborazione, e ha buoni indicatori di prestazione e stabilità del sistema. Il sistema adotta un cavo ottico di rilevamento della temperatura dedicato come sensore di temperatura, computer che integra, comunicazione in fibra ottica, rilevamento in fibra ottica, photoelectric control and other technologies. Presenta i vantaggi della sicurezza intrinseca, resistenza alla corrosione, e immunità alle interferenze elettromagnetiche. Può monitorare continuamente le informazioni sulla temperatura ambientale a lunga distanza e su larga scala, fornendo soluzioni di monitoraggio della temperatura di alta qualità per campi come l'elettricità, petrolio, estrazione del carbone, Calore, e trasporto. Il cavo di rilevamento utilizza normali fibre ottiche multimodali standard per collegare DTS per la misurazione della temperatura distribuita, che può essere personalizzato in base alle esigenze dell'utente. Le strutture comuni dei cavi di rilevamento includono la fibra ottica multimodale da 0,6 mm, tubo metallico in acciaio inossidabile, Kevlar, strato intrecciato in acciaio inossidabile, e guaina in PVC. Sensore di temperatura distribuito (DTS) La tecnologia è ottenuta combinando i principi della retrodiffusione Raman del laser e della riflessione ottica nel dominio del tempo. Questa tecnologia può soddisfare le esigenze delle lunghe distanze, distribuito, e monitoraggio in tempo reale.
Tecnologia di monitoraggio della sicurezza distribuita in fibra ottica per condotti di cavi a lunga distanza
La tecnologia di rilevamento distribuito in fibra ottica ha importanti applicazioni nel monitoraggio della sicurezza dei cavi a lunga distanza. Prendiamo come esempio la soluzione di allarme in fibra ottica per il gasdotto, si basa sui vantaggi della sicurezza intrinseca della fibra ottica, facile implementazione, e copertura per tutte le stagioni. Può raccogliere e monitorare le vibrazioni all'interno dell'ufficio di monitoraggio per l'analisi e il posizionamento, ed è un nuovo strumento per l'ispezione delle condutture. Questa soluzione può ottenere ispezioni e avvisi automatici di alta precisione 24/7 attraverso dispositivi di rilevamento della luce e motori di algoritmi di rilevamento. Quando si verifica una costruzione esterna attorno alla pipeline, la fibra ottica di accompagnamento dispiegata lungo la tubazione raccoglie le informazioni sulle vibrazioni e le trasmette alle apparecchiature di rilevamento ottico dispiegate nella stazione dell'impianto o nella sala valvole. La precisione del riconoscimento degli eventi può raggiungere 97%. La soluzione di allarme in fibra ottica per la pipeline incorpora un innovativo modulo potenziato con un potentissimo algoritmo di correzione dei punti ciechi, che può correggere e modellare la fase dei segnali deboli raccolti, migliorando notevolmente l’efficacia dei segnali deboli. Compared with the industry average, it can increase the effective signal acquisition rate to 99.9%. The vibration ripple recognition engine can analyze and restore construction events from multiple dimensions. For each construction vibration occurrence point, phase information can be obtained and multi-dimensional features (such as voiceprint, frequenza, spazio, time sequence, durata, ecc.) can be extracted. Multidimensional deep convolution recognition compares samples, improving the accuracy of event recognition to 97%, exceeding the industry average level. And in cooperation with relevant geological research universities in China, importing a large amount of geological data can achieve daily iteration of new event samples, continuous evolution, and continuously improve the accuracy of perception and warning. Nel frattempo, le apparecchiature di rilevamento in fibra ottica possono eseguire iterazioni in base ai nuovi dati sul comportamento di costruzione e ai diversi scenari dell'ambiente geologico nel database.
Punti chiave per il monitoraggio distribuito delle vibrazioni in fibra ottica di condotti per cavi a lunga distanza
La tecnologia di monitoraggio distribuito delle vibrazioni in fibra ottica si basa sul principio di base dello scattering di Rayleigh, combinato con φ – OTDR (riflettometria nel dominio del tempo sensibile alla fase) tecnologia e algoritmi di analisi ed elaborazione del segnale, per ottenere il monitoraggio del rilevamento delle vibrazioni in fibra ottica. Sensori di vibrazione distribuiti in fibra ottica, come componenti importanti nelle tecnologie relative ai sensori in fibra ottica, presentano i vantaggi dell'interferenza non radiativa, buona resistenza alle interferenze elettromagnetiche, e la buona stabilità chimica tipica dei comuni sensori a fibra ottica. Hanno anche la caratteristica della distribuzione spaziale continua unidimensionale che possiedono i sensori in fibra ottica. Nelle applicazioni pratiche, come la ricerca sui sistemi di allarme intelligenti in fibra ottica per la sicurezza delle condutture a lunga distanza, i segnali di intrusione attorno alla pipeline vengono raccolti da un sistema di rilevamento in fibra ottica distribuito chiamato OTDR (Riflettometria ottica nel dominio del tempo sensibile alla fase), Memoria a breve termine, reti neurali profonde completamente connesse vengono utilizzate per stabilire un modello di riconoscimento e ottenere il riconoscimento dei segnali di passaggio. Dopo la formazione e il test alla cieca, il modello di riconoscimento per gli eventi temporanei costruito ha buoni effetti di riconoscimento e posizionamento negli ambienti reali di monitoraggio in fibra ottica a lunga distanza, riducendo efficacemente il tasso di falsi allarmi del sistema di allarme.
Meccanismo di allarme di perdita distribuito in fibra ottica per condotti di cavi a lunga distanza
Esistono vari metodi e meccanismi per il monitoraggio distribuito in fibra ottica nel monitoraggio delle perdite di condotti di cavi a lunga distanza. Il sistema di monitoraggio delle perdite delle condotte DAS può monitorare in modo sincrono il funzionamento di centinaia di chilometri di condotte a lunga distanza sulla base di quattro indicatori in tempo reale. Grazie al suo software avanzato e all'algoritmo di riconoscimento dei dati degli eventi, può garantire l'accuratezza del monitoraggio degli eventi di perdita coprendo anche l'identificazione di potenziali minacce come vibrazioni del terreno e delle costruzioni. Adotta il rilevamento acustico in fibra ottica distribuito (IL) tecnologia e si basa su un riflettometro ottico nel dominio del tempo sensibile alla fase (Φ – OTDR) per rilevare il segnale di diffusione di Rayleigh all'indietro generato dalla luce pulsata coerente che si propaga nella fibra, e in base a questo, rilevare e ricostruire eventi di perdita. È costituito principalmente da fibra ottica, amplificatore/demodulatore di segnale ottico, Sorgente laser ad impulsi ad alta coerenza, e analizzatore di elaborazione dati. Dispone di un'esclusiva modalità di monitoraggio degli eventi di perdita in 4 modalità:
centrale nucleare (Impulso di pressione negativa): Questa caratteristica viene generata immediatamente durante l'evento di disturbo principale e si propaga rapidamente in entrambe le direzioni all'interno dell'oggetto misurato; Il segnale viene accoppiato con l'oggetto misurato e ricevuto da una fibra ottica esterna continua. Questa è solitamente la modalità di rilevamento più sensibile e un segnale piuttosto unico.
PAURA (Rumore di eventi): Quando si verifica un evento di perdita nella tubazione, the flow of the leaked material at the leakage port will generate corresponding and detectable noise signals. Noise signals are generally high-frequency sound signals and will be generated at the moment of pipeline leakage. Small disturbance events only produce very small acoustic components, so fiber optic cables need to be placed as close as possible to the measured pipeline.
Environmental strain (deformation of the measured object): In underground pipeline leakage events, gas or liquid leakage will cause compression, permeation, and filling of the surrounding medium, which will lead to deformation of the medium near the pipeline leakage port. The DAS system can accurately locate the leakage location by monitoring the environmental strain. For large disturbances or deformation events, an alarm will be immediately triggered. For small disturbances or deformations, no alarm will be issued before the event effect reaches the fiber optic cable. The length of this period depends on the offset and direction of the fiber optic cable.
DTGS (Distributed Temperature Gradient Sensing): Pipeline contents generally have a certain temperature difference from the external environment. When leaked materials (gases or liquids) escape into the external environment of the pipeline, due to the high sensitivity of backward Rayleigh scattering light in the optical fiber, even small temperature changes can have a demodulated effect on its phase. The alarm requires a disturbance event (or temperature effect) to reach the fiber optic cable, and usually only appears after a delay of some time. Questo periodo dipende dall'offset del cavo, la condizione e la direzione dell'oggetto misurato. Inoltre, esiste un metodo per il monitoraggio delle perdite nelle tubazioni utilizzando un rilevamento distribuito delle vibrazioni in fibra ottica (DVS) sistema basato su un algoritmo di fusione dei dati spaziali multidimensionali. Il cavo ottico di rilevamento è fissato sul lato della tubazione, e il segnale di perdita della tubazione viene rilevato dal sistema DVS. Il segnale di perdita della tubazione viene mediato nel dominio spaziotemporale in base alla finestra temporale e alla risoluzione spaziale, e viene impostata una soglia adeguata per completare il monitoraggio e l'allarme delle perdite della tubazione. Nell'esperimento, sono state testate la perdita a punto singolo e la perdita a più punti, e il rapporto segnale-rumore del segnale di perdita della tubazione a punto singolo è aumentato di 4.5 dB. Il tasso di allarme di perdita della tubazione a punto singolo più alto è aumentato di 19.53%, e il più alto tasso di allarme di perdita di tubazioni multipunto è aumentato di 2.29%. Monitoraggio in tempo reale e allarme 0.2 Sono state raggiunte perdite nella tubazione MPa.
Sensore di temperatura a fibra ottica, Sistema di monitoraggio intelligente, Produttore di fibra ottica distribuito in Cina
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