光纤自动监测

光纤自动监测（共7篇）

光纤自动监测 篇1

1 引言

光纤通信已经成为铁路通信调度的主要手段,光纤传输网络运行的可靠性关系到铁路运输稳定和运营效益,目前普遍采用的被动式管理维护方式已经滞后于铁路运输对光纤传输网络稳定性的要求。光纤在线自动监测技术是针对常规监测方式的不足而开发的,该系统具有实时性、在线性、可靠性等方面的优点,实现了对光纤和光端机的实时监测、预警、预测、实时报警、故障定位、光纤光缆信息管理及对光纤通信质量的数字化、集中管理、分析等功能,它提高了光纤监测的管理质量,减轻了光纤通讯维护人员的工作负担,为光纤监测和管理带来了新概念,非常适合铁路通信专网的使用要求。

2 常规OTDR光纤监测方式的不足

目前普遍采用的光纤监测系统一种是利用OTDR(光时域反射仪)的故障定位特性,结合光开关切换机理作为应用基础,另一种就是人工加仪表(OTDR)定期检测,其实这一种不能真正称为监测系统[1]。但都是是基于OTDR的光纤监测系统,该系统存在着本身不可避免的缺陷,主要表现在:

(1)OTDR监测系统具有片面性,只能检测光纤性能,不能检测光端机性能变化。

(2)OTDR监测系统不具备实时监测功能,单位时间内只能对某一条光纤进行检测。

(3)OTDR监测系统在线会严重干扰通信质量,通常光端机的发送功率约为1m W(0 d B),而OTDR发出的光脉冲功率大约在100m W(+20 d B)左右,为达到收端信号指标要求需要串接一些衰减器,影响了信道传输指标。

(4)不能建立系统指标数学模型,OTDR只是1台仪器,不能存储分析大量网络数据,不能提前对网络指标劣化进行预警。

3 铁路通信专网对光纤在线监测系统的性能要求

为叙述的方便把光纤在线监测系统简称为OTS系统[2],一个适合于铁路通信专网的OMS系统应满足以下要求:

(1)全面性:一个光纤传输系统基本上由2部分组成,光端机和光纤网,一个O M S应具有完整、全面地监测这两部分的能力。

(2)实时性:OMS应能连续不断地监测光纤传输系统的运行状况,而不是断续地、即时地监测光纤传输系统。

(3)在线性:OMS应能在线监测光纤传输的质量,这一点是光纤传输的属性决定的,由于光纤传输的保密性能较好,不能用离线或旁路的方式采集出其传输信号,因此只能用在线的方式。但在线监测不能给其传输带来任何不良的影响,而且要使OTS引入光纤传输系统内的插入损耗降到最小。

(4)可靠性:OMS必须满足两个可靠性要求。第一,OMS本身故障率应当远远低于光纤传输系统的故障率;第二,万一OMS产生了故障,这些故障对光纤传输系统不应造成影响或将影响减小到最低的程度,即要求OMS中插入光纤传输系统的光学元件数量应减到最少。

(5)及时性:这包含2方面的内容。正常运行过程中,OMS能及时地指示光纤传输系统质量状况;发生故障时,告警及时、起动查找故障点及时。

(6)预警性:OMS应可设置数个预警门限值,当通信质量参数下降到这个门限值,且尚未达到引起通信中断的情况下,OMS将发出预警信号,要求维护或作其他处理。

(7)预见性:根据通信质量参数的累计记录和质量退化趋势,OMS就能分析每个光通道的变化和光纤的劣化、熔接点的渗漏等,预见将在何时可能会发生故障。

(8)独立性:OMS必需独立于光纤传输系统之外,在不受光纤传输系统的影响下对其进行监测。

4 光纤在线自动监测系统功能和应用分析

笔者在兰新铁路兰州西至武威南段增建二线及武威南-嘉峪关段施工中采用的是沈阳铁路信号工厂研制开发TJTG型光纤在线自动监测系统,是一种对光纤通信网络进行高速、实时、在线监测的系统。该系统不但具有OTDR模板测试功能,而且将光纤、光端机运行状态的质量进行了数据化和状态管理,故实现光纤传输系统由“故障修”变为“状态修”。

4.1 系统结构

TJTG型光纤在线自动监测系统结构如图1所示,分为监测管理中心、监测站及远端维护管理中心三级。监测站分布在光中继站的传输机房,负责监测传输系统的收发端光功率值,并根据其变化情况确定是否启动OTDR测试,将测试数据传给监测管理中心。监测管理中心一般安装在网管中心,主要负责管理本辖区内的所有监测站,并依据监测站传来的监测数据,完成告警,图形显示及数据管理等功能。远端维护管理中心一般设在上级管理中心,需要查看时,拨号连接到监测管理中心,观察各监测站的运行情况。

4.2 系统监测原理

系统监测有两部分测试功能,一部分是在用纤的光功率实时监测功能[3],它由光功率采集卡和光分路器等设备组成。其工作原理是:光分路器分别从光端机的收端和发端分出一定比例的光进入光功率采集卡,采集卡上的光电转换模块把采集到的光信号转换成电信号,监测程序实时采集光功率值,并把采集的光功率值定时向管理中心传送,使管理中心能够实时了解各监测站光端机和光纤的运行情况。维护人员可以设置预警值、告警值和严重告警值,当采集的光功率低于设置的阈值时,监测站能够提示相应级别的告警信息,并把告警信息及时传到管理中心。另一部分测试功能是断点测试,它由O T D R卡、光开关、W D M、滤波器等部分组成,其工作原理是,O T D R卡与光开关的入光端相连,光开关的出光端连接被测光纤。如果监测在用光纤,则要选用与通信光波长不同的O T D R卡,在用纤近端接波分复用器,把通信光和测试光合并送入外线光纤,在用纤的远端接滤波器,把测试光滤掉,以防进入光端机,影响通信质量。监测原理如图2所示。

4.3 系统主要功能特点

4.3.1 监测独立性

系统不依赖于光传输网络,因而能有效、可靠地对光传输系统进行监测和管理。

4.3.2 监测的全面性

系统不但可以对光缆线路进行实时监测和准确的故障定位,而且还可以对光端机发送的光信号进行实时、在线监测。

4.3.3 系统可靠性

系统采用稳定可靠的WINDOWS 2000操作系统作为软件运行平台,采用无源性光电器件,使系统的介入损耗降到最小。监测系统软件24小时连续运行,在运行过程中有极强的稳定性,监测系统软件发生异常时,工控机自动复位,以确保监测站在无人值守的情况下能够不间断正常运行。

4.3.4 维护自动实时化

系统能对光缆通信网络进行全天侯自动监测,使监测和管理无人化、实时化、自动化,从而实现了光缆维护体制由“故障修”到“状态修”的转变。

4.3.5 故障定位准确性

系统有机地将OTDR的故障定位功能和地理信息(GIS)相结合,迅速准确地进行故障分析定位,压缩维修故障历时。

4.3.6 测量分析数据化

系统以光功率作为光缆网络质量状态参数,进行数据化分析,从而实现数据化管理。

4.3.7 告警信息及时性、多样化

系统可设置多个提前报警值或故障阈值电平,以实现提前预警,当所管辖区段的光纤及光端机的衰减超过阈值时,即时告警,系统不但提供声、光、电、语音等告警手段,还可以通过传呼、电话、移动电话、传真等将告警信息传达给维护管理人员。

4.3.8 管理功能综合化

系统采用大型SQL SERVER数据库,实现对光缆网络设备、传输设备、传输线路和人力资源的综合管理。

4.3.9 操作方式宜人化

系统提供简体中文和图形化、智能话的人机操作界面,使维护人员的操作更为简捷、方便,并具有完善的数据查询、数据统计分析、报表打印等功能。

4.4 网络结构

TJTG型光纤在线自动监测系统网络单元由协议转换器、高速局域网交换机、通讯服务器、Modem等设备组成。工作站与管理中心通过64K协议转换器和用户提供的64K通道实现联网的,64K协议转换器应用在用户提供的64K传输通道的两端,各个监测站主机通过网线分别与相应的64K协议转换器连接而介入传输网络。监测管理中心主机通过高速局域网交换机分别与64K协议转换器、2M协议转换器连接从而与用户提供的64K通道和2M通道相连接起来,使监测站和监测管理中心相互连接起来,各个监测管理中心则通过2M传输网相互通信,以达到监测管理中心之间数据共享,为了确保传输系统安全,当监测站与监测管理中心不能通过64K传输通道连接时,监测站通过本地的Modem与监测管理中心的Modem通过PSTN进行连接,然后由管理MO-DEM的通讯服务器通过局域网交换机连接到监测管理中心主机进行数据传输。

4.5 系统的应用试验

为了验证光纤在线自动监测系统的技术指标,与厂家技术人员选了2条光纤路由进行试验:第1条是武威南至古浪方向的光纤线路;第2条是武威南至张掖方向的光纤线路。

4.5.1 具体试验说明

对古浪方向、张掖方向光端机的收端光信号先接到光纤在线自动监测系统的光分路器上,通过光分路器进行分光,将97%的光信号再送回古浪和张掖方向光端机的收信单元,2个方向的通信没有受到影响。对分离出的3%光信号进行光电转换、对电信号进行功率分析处理,根据所设定的多个提前报警值或故障阈值电平,到达临界状态输出告警信息。监测管理中心主机的显示屏实时显示对比所监视2条线路的光功率曲线与标准值的曲线,根据曲线的变化情况可以提前判断出故障,避免事故的发生。并且在古浪方向利用该系统的断点测试功能,在该段新设光缆备用纤上从黄羊镇车站(位于古浪-武威南之间)的ODF上将其断开,系统立即在电子地图上标出故障位置,与实际一致。另外可利用监测管理中心高速局域网交换机,通过网络将光纤在线自动监测系统接到值班室装有综合分析软件的微机上,可以显现出与控制主机同样的线路监测情况,并通过声音等多种告警输出,通知值班人员,系统可以实现24h的实时监控。

4.5.2 经过光分路器前后光信号实测衰减值

测量后,可以根据实际电路的具体情况设置不同级别的三级告警值,系统通过采样判断发出不同的告警信息。

5 结束语

通过试验表明,光纤在线监测系统适用于铁路通信专网的光纤网络监测,完全可以替代传统的人工加仪器的光纤传输网络的维护方式,它为线路的运行维护人员提供了一个自动化的维护与测试平台。实现了对光纤/光缆网络24小时实时自动化在线实时综合监测,从而通过对线路状况的全天候监测、预测,努力防患于未然,及时发现光缆故障和隐患,并迅速地对被监测光缆线路中的故障点进行准确定位,向监测管理中心报警以通知相关维护人员,有效压缩光缆故障点历时,保障光缆线路的正常运行。该系统在铁路通信专网中的应用将对光纤传输网络的维护提供有效、及时的参考和依据,使得对线路维护更加自动化、科学化、合理化。

参考文献

[1]郑亚娟等.基于OTDR技术的光纤式输油管道安全预警系统[J].化工自动化及仪表,2008,(2):45-49.

[2]李秋明.光纤在线自动监测系统在电力通信专网中的应用[J].电力建设,2006,27(1):60-62.

[3]吴聪华.光缆在线监测系统[J].光纤与电缆及其应用技术,2004,(6):26-28.

光纤光栅温度监测系统软件设计 篇2

在测温传感器中,光纤布拉格光栅(FBG)传感器与常规的电子类传感器相比具有响应速度快、不受电磁干扰、结构简单、稳定性好和易于实现准分布式实时检测等优点[1],在许多领域得到应用。目前FBG温度监测系统的上位机程序大部分都是基于组态软件开发的。组态软件具有很好的封装性,易学易用,对于用户来说不需要掌握太多的编程语言技术就能很好地实现一个复杂工程所需要的所有功能。但是组态软件在某些场合下也存在一些缺陷[2]:一是组态王集成了很多的功能和开发方式,给用户提供了很大的选择余地,但是很多功能用户不会用到,却消耗了大量的系统资源;二是对于某些监测系统的一些底层设备来说,用组态王进行软件开发不一定合适,因为组态王采用的是硬件狗加密方式,每一个运行的组态王系统都需要一个运行狗,即使是两个完全相同的系统也需要使用两个运行狗,导致应用不便,也增加了成本。

本文作者基于用于过程控制的对象链接和嵌入(OLE for Process Control,OPC) 技术[3],以Visual C++6.0为编程环境,开发了FBG温度监测系统应用软件,该软件界面清晰,功能齐全,交互性好且易于使用,生成的安装文件很小,直接安装便可以使用,有利于FBG传感系统的推广应用。

1 监测软件的结构及关键技术

FBG温度监测系统由一台PC上位机和最多64台采集温度数据的下位机(FBG解调仪)组成,每台下位机有16个通道,每个通道可以同时串接32个光栅,所以本系统最多可以同时监测32 768个温度点。系统的监测软件采用Visual C++6.0开发完成,软件的结构框图和关键技术如图1所示。

本软件采用了多线程技术,其中一个线程只负责波长的采集、滤波和波长温度转换,并通过OPC技术使解调仪能与其他OPC客户程序(如组态王)进行通信,以便充分利用监测系统的资源。

1.1 波长数据预处理

数据预处理包括去除噪声和去除突变。FBG解调仪采集波长数据时受环境影响会有一些噪声,由于本监测系统是对温度进行监测,温度变化一般不会太快,但解调仪采集数据的频率较快,故可以采用数据平均的方法来消除噪声干扰,即当解调仪每采集到一个数据时,系统便会将这个数据与先前的n-1个数据求平均,来修正当前波长。平均的个数n可以由用户根据实际情况而定,数据的个数越多,去噪能力越强,曲线越平滑。但是平均数据个数太多时,将会引起数据失真,所以这个量必须根据FBG解调仪的采集频率和软件的实际使用情况而定。图2和图3所示分别为平均处理前后的数据,可以看出数据平均处理在噪声去除中有明显作用。

在一些比较恶劣的使用环境下,采集的波长数据有时会在一个时间点上发生突变,突变后瞬间复原,突变速率可达到几百℃每秒,采用去除突变的方法可以消除这种现象,即如果当前波长与前一次波长之差超过了某一阀值,则剔除此波长,或用前一波长替代此波长。图4和图5所示分别为突变数据去除前后的结果,可以看出,一个小时内出现了3次巨大的突变,但修正后效果良好。

1.2 温度标定

由FBG传感器的工作原理可知,FBG受温度影响时,其Bragg波长变化ΔλB与温度变化ΔT的关系如下[4]:ΔλB/λB=(α+ζ)ΔT ,式中,α为光纤的热膨胀系数,ζ为光纤的热光系数,两者之和为温度系数。针对某一特定的光栅,在温度变化范围较小的情况下,Bragg波长变化与温度变化基本上呈线性关系。所以通过标定一个当前波长和其对应的当前温度,以及温度系数,就可以利用线性关系求出其他波长所对应的温度,这就是直线标定。

在某些特定的情况下,对温度的精度要求比较高,采用线性关系来标定时会存在较大的误差,这时可采用逐一标定的方法,即曲线标定。针对某一个光栅,它的波长和温度有一一对应的曲线关系,将标定的关系保存到数据库中,可以利用数据库查询的方式来确定对应的温度。

1.3 网格GridCtrl控件的使用

在Visual C++6.0中,要显示和编辑现有表中的数据主要是使用其内部自带的CListCtrl类,但是这个类的功能十分单一,要扩展这个类的功能则需要花大量的时间。本软件的温度标定采用GridCtrl控件,这个控件有类似于EXCEL的界面和功能,用户可以在开源代码网站上下载这个控件类的代码。GridCtrl控件的功能十分强大,其成员函数就达200个。图6所示为本软件温度标定中使用该控件的运行效果,控件具有数据查询、波长采集、波长保存和逐一编辑等功能。

1.4 示波器NTGraph.ocx控件的使用

在监测系统中,很重要的一个方面就是监测参数的动态曲线显示,故示波器的使用是十分必要的。然而Visual C++6.0中没有自带的示波器控件,这就要求事先计算好示波器的形状,然后利用最基本的设备描述表(DC)设备,从示波器的边框、坐标、文字、线条和背景开始,一笔一画做出来。整个过程很繁琐,要写大量的代码才能完成。

本软件进行温度动态显示所采用的策略是使用NTGraph.ocx控件。该控件功能强大,界面清晰,可以对示波器中的任何元素进行属性设置,可添加多条曲线、多个标签,可放大、平移等,接口函数非常简单,只需要调用几个函数就能实现所需要的功能。该对象类别扩充组件(Object Class Extension,OCX)控件及其源程序也可在开源代码网站下载。图7所示为这个控件的运行效果,图中示波器监测的是第1号设备第1号通道第1号光栅的温度曲线。

1.5 串口通信

为了简化程序,提高软件开发效率,使用了Microsoft公司的ActiveX控件——MSComm,该控件为应用程序提供了通过串行接口收发数据的简便方法。VC++6.0中提供了MSComm控件,用户可以在自己的应用程序中嵌入MSComm控件,利用它可以方便地进行计算机串口的通信管理[5,6]。

2 软件在电力系统温度监测中的应用

某高压电力线的温度监测系统原先采用热电偶,后来改装成了FBG传感器。图8所示为分别采用热电偶和FBG传感器的两个系统同时运行两天的测温结果,两条曲线基本上重合,说明本系统具有非常好的测温效果。在此期间,有多次停电和送电操作,而突然停电和送电会引起温度的变化,也会导致电磁场发生强烈变化。但石英玻璃光纤是电绝缘材料,光纤传感器测量和传输的信号是光信号,不受外界电磁环境的干扰。从图8可以看出,温度的升降是渐变的而不是突变的,停电与送电引起电磁场的变化对本系统没有影响,这也说明了基于FBG的温度监测系统具有很强的抗电磁干扰能力。

3 结束语

本文作者开发了FBG温度监测系统应用软件,对采集的数据进行去除噪声和去除突变预处理,采用直线标定或曲线标定方法对温度进行标定,测温效果较好。串口通信使多个PC机能够共享数据资源,可实现多台上位机同时监测同一温度点。本文还说明了两个重要控件——网格GridCtrl控件和示波器NTGraph.ocx控件的使用方法,这对其他监测系统的软件设计有参考作用。本文作者开发的软件具有功能强大、安装简单和容易使用等特点,有一定的扩展性,只需对标定系数进行修改,就可应用到对应变等参量进行测量的监测系统中。

参考文献

[1]董杰.光纤温度监测系统的设计[J].中国仪器仪表,2009,(03):92-94.

[2]谭赞.低压配电监控上位机系统的设计与研究[D].大连:大连理工大学,2005.

[3]杨锦园.基于OPC技术的光纤光栅传感器接口程序设计[J].工业仪表与自动化装置,2007,(5):25-28.

[4]李淑娟,张士娥,王哲,等.光纤光栅医疗多点温度监测系统的研究[J].山东科学,2008,21(6):64-67.

[5]金立江,李文,张继和.基于MODBUS协议的变频器VC++控制系统[J].自动化与仪表,2008,(4):32-34.

电力光纤状态智能监测技术的应用 篇3

关键词：光缆,状态监测,OTDR,光开关

0 引言

国家电网及省级电力公司通信设备集中巡检工作规定强调提升通信设备全寿命管理水平, 加强和规范通信设备状态监测管理, 及时发现和消除通信缺陷, 确保通信设备处于健康状态。规定对光缆维护的日常巡视、专业巡视、专业检测提出了具体要求, 其中包括主干光缆资源备纤测试一年两次, 其它光缆一年一次的专业检测要求。

目前, 主要使用手持OTDR、光源、光功率计等设备进行分段测试。淮安供电公司有变电所148个、供电所159个, 光缆资源约4 026km, 每年仅针对光缆专业巡检就必须组织大量人员去现场, 不仅耗费人力物力, 还效率低, 准确率不高。因此, 在光缆维护方面迫切需要一个能集中进行光纤状态检修的智能维护解决方案。

1 备选解决方案比较

目前, 主要有以下几种光纤网络集中监测解决方案。

1.1 在OLT上内置测试模块

在OLT上内置测试模块方案需要在每个通信设备板卡 (如OLT板卡) 上加装OTDR测试模块, 并需要对现有的OLT进行软、硬件升级改造。该方案受OLT内部空间、光电相互干扰、测试功能有限等限制, 且只适用于PON技术的接入网测试的场景, 对局间中继光缆等场景则无法实现测试, 因而可行性低[1]。

1.2 网管仿真与人工定位结合

网管仿真与人工定位结合方案主要通过软件访问、网管数据分析, 结合维护人员经验, 定性判断网络故障。该方案成本低, 但依赖于维护人员经验, 且对光纤链路故障只能定位到一个距离范围内, 无法准确定位, 对同一分光器后用户很少等场景, 也无法定性判断故障。

1.3 外置OTDR+用户终端加装反射器

外置OTDR+用户终端加装反射器方案需要独立于OLT等设备的专门测试设备OTDR, 并在每个用户终端 (ONU) 前需安装一个反射器。该方案由于需要在每个ONU客户入户安装一个反射器, 因此不仅成本非常高, 而且对每个ONU做入户安装导致其可操作性差, 同时每个反射器自身也会引入一个故障点。

1.4 外置OTDR+光开关

外置OTDR+光开关方案仅需在局端部署一台OT-DR, 在局端或模块局部署多台光开关 (光开关间可采用级联方式) , 即可满足同时对多条光纤链路的测试需求。该方案与方案1.3方案相比, 无需在用户终端安装反射装置, 成本降低, 可操作性增强。

2 光纤状态智能监测技术

综合分析几种解决方案的优缺点及可行性, 确定方案4能够满足该网络内光纤监测需要。方案4组网如图1所示。

2.1 ARD-OTDR (增强性光时域反射仪) 的应用

OTDR (光时域反射仪) 是利用光线在光纤中传输时的瑞利散射的背向散射和菲涅尔反射制成的精密光电一体化仪表, 是解决方案的核心硬件, 负责向被测光纤链路发送光信号, 并接收反射回的信号, 一般安装于局端机房内。

对于普通OTDR, 测试脉宽越大, 动态范围就越大, 意味着被测的是理想光纤时, 能测量的距离就越长, 因此对于全程衰耗大的光纤链路, 通常采用大脉宽来测量。但是, 大脉宽会使测得的反射事件的盲区增大, 分辨率降低, 无法区分开离得很近的两个事件, 并且测试精度也会降低, 所以在测试事件点离得很近 (如PON网络) 时只能采用小脉宽。然而, 小脉宽的功率小、动态范围小, 被测光纤链路的全程损耗受到动态范围限制, 因而普通OTDR无法穿透多级、大分光比的ODN网络。

通常, 利用增强型OTDR在一条光纤链路正常时进行一次测试, 保存该测试结果作为参考数据, 并称之为这条光纤链路的健康档案。再次测试的测试结果数据与该健康档案相比较, 后台专家分析系统通过各事件点的峰值、衰减等参数, 自动分析现在这条光纤链路是否正常。若有变化, 但不影响业务, 则给出预警提示;若因链路原因影响业务信号, 则给出告警, 并进入故障处理流程。这就要求监测系统自身需具有极好的稳定性和一致性。在OTDR中, 激光源的稳定性决定了监测系统的稳定性, 而决定激光源稳定性的主要因素是激光源温度。增强型OTDR激光源温度控制良好, 使得产品具有极强的稳定性与一致性, 因而保证了测试结果的可靠性。

2.2 主备用光纤的监测及故障自动诊断方式

监测站点主、备用光缆方式主要有点名测试、周期测试、EMS触发测试。

(1) 点名测试:检索光纤链路名称或ID, 发起手动测试。测试参数分为自动和手动。

(2) 周期测试:设置轮巡测试任务及优先级, 可在指定的周期、时间自动启动测试任务。

(3) EMS触发测试:与EMS服务器对接, 接收EMS服务器推送的各种告警信息。本次研究解决方案根据订阅的告警ID号, 将与光纤链路故障有关的测试链路信息发给测量平台, 系统检索出告警中光纤链路信息后, 可以在当前测试结束后, 立即启动EMS推送的链路测试。

系统软件需要自动给出智能分析结果, 精确定位故障位置, 并以迹线图、拓扑图、文字、短信等方式将检测结果呈现给管理人员、工程维护人员等, 以便快速排障。

2.3 主备光纤的远程自动切换

当监测到在用主干光纤链路有问题 (如断纤) 时, 系统可以远程控制, 结合网管数据, 自动将主用路由切换到最佳备用路由, 以保障通信, 同时为线路的维修赢得更多时间。

2.4 线路资源的统一管理

系统实时标准化管理线路上的所有网元及光缆资源, 包括光缆类型、数量、长度、各芯使用情况、用户基础资料信息等。对于基础资源数据的管理, 可通过目录树、树形拓扑图上实际走向路由等方式呈现。

2.5 告警管理

对于点名测试、周期测试、EMS触发测试中的故障被测光纤链路, 分颜色显示告警级别, 红色为一级告警, 橙色为二级告警, 黄色为三级告警, 颜色和告警级别的定义可根据用户需求定制;同时, 以光标闪烁、声音提示、相应光纤链路的目录树图标标红来提示测试管理员。具有权限的管理员 (如省级、市级) 可查询、统计各类告警, 清除、修改告警状态。

3 现场应用方案

下面以淮安电力通信网东主环介绍光纤状态智能检修维护系统的应用方案要点。

3.1 组网结构

淮安电力通信网的东主环包括水渡变、黄岗变、朱桥变、楚州营业厅、清河变、淮安 (主站) , 如图2所示。

3.2 系统配置

系统软件有服务器软件和客户端软件。服务器端又分为数据库服务器和应用服务器, 数据库服务器单独安装在一台计算机上, 应用服务器可以根据监控网络规模配置一台或多台计算机。

客户端软件可以安装在各变电站、县级公司运维中心。客户端连接到系统服务器, 可以向ARD-OTDR发起测试命令, 并查看测试结果和测试服务器上的数据。客户端软件根据工作需要定制了各类报表, 如根据点名测试、周期测试、EMS触发测试结果, 统计、分析出指定时间内的障碍历时、光纤老化趋势等报表。

在每个变电站部署一套ARD-OTDR的成本较高, 因此可根据实际需要在规模相对较小的变电站布放一台光开关 (含合波器) , 用一根拉远光纤 (局间光纤) 将此光开关与ARD-OTDR所在变电站的主光开关级联, 通过测试服务器或是客户端就可以监测远端变电站的光纤链路。

对于配线光缆的监测, 可将配网需要监测的光缆直接接至变电站主光开关, 或接至一台或多台光开关, 再通过一根测试光纤与主光开关的一个输出口相连。

3.3 运行、检测及处理

测试管理平台 (客户端或服务器后台) 发起测试命令时, 作为硬件核心的ARD-OTDR发出1 650nm波长的脉冲波[2]。测试脉冲经光开关倒换到被测的光纤链路端口, 通过与光开关集成在一起或安装在ODF架上的合波器, 导入被测光纤网络。ARD-OTDR接收光纤链路上各网元反射回的信号, 后台专家系统分析反射回的信号, 判断各链路状态, 给出链路正常、预警或告警结果, 并将结果返回测试客户端及服务器。

当主干环上被监测的主干光缆异常, 且修复需要一定时间时, 可通过控制主备用光纤远程切换开关, 自动将备用光纤链路切换到通信设备, 以减少障碍历时;同时监测原业务光纤链路, 以保证线路及时修复。

4 结束语

外置OTDR+光开关方案一体化应用后, 可以实现对光缆资源的实时化管理, 在90s左右即可准确定位故障;必要时, 进行主备光纤远程自动切换;管理人员可实时地统一管理辖区内所有光纤资源, 以获得各类客观的统计、分析报表。该方案以先进的检测、诊断手段为基础, 以现场大量的运行、检修、试验、不良工况等现场数据为参考, 结合有关标准、规程、导则和光缆设备信息, 实现对光缆状态评价、风险评估、检修决策、状态预警、故障诊断, 达到设备检修工作精细化管理目的, 避免失修和过度检修。

参考文献

[1]陈以炳.利用OTDR准确查找光缆线路障碍点[J].电信工程技术与标准化, 2008 (5) :72~74

基于光纤光栅的管道应力监测系统 篇4

目前,光纤光栅传感技术已成功应用于管道的泄露检测、滑坡监测及应力变形监测等不同场合[3,4,5];建立一个长久可靠的结构健康监测系统,除了要求硬件系统尤其是传感器能够经久耐用之外,开发高效实用的软件系统也是一个关键。笔者的目的就是以某管道应力应变监测为例,在研究应力监测系统组成的基础上,构建基于应力在线预警和离线数据统计相结合的软件开发模式。

1 应力监测系统组成

光纤光栅管道应力监测系统包括硬件和软件两部分,如图1所示,其中硬件由传感器子系统和数据采集与传输子系统组成,主要用于获取管道上关键部位的应力信息,并将传感器的信号送到数据处理和控制系统;软件包括数据管理子系统和数据分析处理子系统,主要对数据进行二次预处理、结果显示、存档及入库等操作,具有在线评估和离线评估功能,前者对监测数据进行实时安全性预警并进行初步评估,后者可进行信息提取和挖掘、损伤识别,实现安全性、耐久性评估等。

S1～S2——光纤光栅应变传感器;t1——纤光栅温度传感器

2 在线预警软件

在本监测方案中,解调系统选用美国Micro Optics公司的sm125-500低速光纤光栅传感解调仪,并配备sm041-416光开关扩展模块,以实现上百点的应变监测;监测软件为Micro Optics公司的ENLIGHT软件。MOI-ENLIGHT软件基于强大的.net开发环境,可把光学波长参数转换成应变、温度等实际的物理量,实现数据采集、处理和分析功能,其采集标签页(Acquisition)如图2所示。

由于光纤光栅同时受到温度和应变作用,在工程实际应用中通常串联温度传感器,因而计算应变时需要进行测量结果补偿,在软件界面的传感器标签页(Sensors)上,经温度补偿后的实际应变值设置为:

式中ε——待求应变值;

λ——实测中心波长;

λ0——初始中心波长;

KT——温度灵敏度系数;

Kε——应变灵敏度系数;

T——传感器实测温度;

T0——出厂时标定或初次安装时提供的传感器初始温度。

具体的设置界面如图3所示,在曲线显示标签页(Charts)中将实时显示补偿后的实际应变变化,并通过保存标签页(Save)可以连续或定时存储传感器或谱响应的实时采集数据。同时,可以设定传感器的报警阈值,进而在图形显示标签页(Image)中分别用绿色、黄色、红色的标记显示监测部位是否安全、超出预警及超出极限值等信息以提醒用户。另外,通过设置标签页(Settings),一旦超过阈值,可以在预警提示标签页(Alerts)中给出具体的提示信息、警告信息和报警信息,或触发的报警信号可经Email通知用户。

3 离线评估软件

上述的在线实时采集为管道提供了大量的、全面的应变监测数据。MOI-ENLIGHT软件自动保存监测点的谱峰波长或传感器应变数据,并自动追加详细时间及文件扩展名.TXT,这些文本数据利用“记事本”或“WORD”均可打开。

由于每个文件记录的仅是某一时刻的采集信息,因此要想分析管道监测部位的整体应变变化趋势或总结危险部位的受力变化规律,就必须将这些离线数据通过“EXCEL”软件或其他编程软件进行统计分析,为此基于.net平台下的C#开发环境,并采用SQL Server对数据进行管理,开发了后续数据管理与统计分析软件。首先将某一文件夹下所有文本数据导入SQL Server数据库。

软件可以直观显示所选区间内监测点的应变变化、应力变化和截面最大应力值变化曲线,如图4所示为2012年2～4月期间膨胀压缩机B压缩端出口管线上测点BY_E01、BY_E02和BY_E03的应力变化趋势,表明各点应力整体趋于稳定,缩小区间范围可以清晰发现测点BY_E02分别于2012-4-7日夜晚和2012-4-9日下午应力值突然增大,从而便于发现突变信息,进而早期诊断原因。

对于外在条件如地基沉降、滑坡滑动等是一个缓慢的累积过程,可以统计分析正常工作压力下每月、每季度甚至每年的应力均值及变化趋势,进而得到一月、一季度至一年来外在环境因素对管道应力变化的影响和贡献。图5所示为图4对应下每个月的均值及均方差变化曲线,可见不同时刻监测的应力值与当月的均值偏差较大,而由均值曲线可知随着时间的推移,应力总体趋势是增加的,这与实际的影响结果是一致的。

4 结论

4.1 将光纤光栅传感技术引入管道应力监测领域,开发了适合于高压、高温及低温等环境下的软硬件测试系统,满足了对管道重要部位进行全天候、无间断应力监测的要求。

4.2 在线预警软件实时在线监测关键部位是否超过警戒值而发出警告信息,确保采集数据的实时性和可靠性,为在役油气管道应力监测长期提供大量、全面的基础数据。

4.3 离线评估软件可进行管道应力突变诊断、损伤累积识别及外在因素等引起的安全趋势分析,并完成突发事件评估及年度评估,对其他重要结构的应力监测具有重要的借鉴意义。

参考文献

[1]宋小春,黄松岭,赵伟.天然气长输管道裂纹的无损检测方法[J].天然气工业,2006,26(7):103- 106.

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[3]Huang S C.Lin W W.Tsai M T,et al.Fiber Optic inline Distributed Sensor for Detection and Location of the Pipeline Leaks[J].Sensors and Actuators A: Physical,2007,135(2):570-579.

[4]陈朋超,李俊,刘建平,等.光纤光栅埋地管道滑坡区监测技术及应用[J].岩土工程学报,2010,32 (6):897-902.

光纤自动监测 篇5

关键词：光纤光栅传感器,虚拟仪器,数据库

随着技术的发展, 光纤光栅传感器广泛地应用在各个领域, 如电力电网、桥梁隧道、石油化工、航空航天, 实现了高精度、远距离、分布式和长期性监测的技术要求。本文针对光纤光栅传感系统, 提出了一种基于虚拟仪器技术的监测软件的设计与实现方法。为实际工程的管理提供了更加可靠的技术保障, 具有广阔的应用前景。

1 光纤光栅传感技术

光纤光栅是利用紫外光改变光纤材料性质, 在光纤上制作成的一种光学无源器件, 光纤光栅传感技术是利用测量环境对光纤的影响, 将所探测的物理量转化成光束波长的一种新一代光学传感技术。

光纤光栅的传感过程可以依据耦合模理论分析。当光入射到光纤光栅后, 对于满足布拉格条件的入射光会发生反射, 该反射光谱在布拉格波长位置处出现峰值, 其波长公式为λB=2neffΛ。当外界因素发生变化时, 会引起光纤光栅发生微小形变, 使Λ或neff发生变化, 致使光纤光栅的中心波长值发生改变, 产生传感效应, 然后由该波长值即可以计算出待测物理场的变化。

2 虚拟仪器

虚拟仪器采用特定软件在计算机屏幕上构成仪器面板, 同时配置相应硬件, 使计算机可以完成多种仪器功能。虚拟仪器的实质就是充分利用计算机技术来实现和扩展传统仪器的功能。

Lab VIEW是由美国NI公司开发和推出的, 是虚拟仪器软件开发工具之一, 可以应用在实验室、研究所和工业界。该软件采用的编程方式基于图形化, 提供了大量的工具和库函数, 满足了数据的采集、分析、显示以及存储;软件中采用向导式工具, 通过提示进行一步步操作, 完成与仪器的连接和参数的设置。

3 监测软件组成

3.1 数据采集

实验采用的解调仪器是通过TCP网络接口与Lab VIEW软件进行数据交换的。因为TCP网络接口是采用字符串格式发送数据的, 所以接收时要对接收数据进行处理。在数值处理程序中要将接收到的字符串转换成字节数组;然后将传输来的8位数据, 两两合并转换为16位数据, 最后将16位数据进行关系换算, 即可得到所需的光纤光栅中心波长数据。

3.2 海量存储

当监测的数据量很庞大时, 传统的文本存储容量已经不够用, 例如人们常用的Excel表格, 用它存储数据时, 每个表格只能存储65535行数据, 当一个Excel表格数据存储满后, 剩余的数据量只能重新建立表格继续存储, 应用起来很不方便。本监测软件采用采用SQL数据库解决了这个问题, 完成了海量数据的存储。

由于Lab VIEW软件不能直接访问数据库, 所以要先建立相应的连接。具体过程如下, 首先在NI公司网站上下载免费的Lab SQL压缩包, 解压到Lab VIEW目录里user.lib内, 然后启动软件, 会在用户库中发现Lab SQL模块。图1为数据库访问与存储模块。

3.3 超限预警

温度超限报警模块可以监测多点温度。当监测温度在温度设定范围内, 监测软件正常运行, 当监测温度超出设定范围后, 监测软件会发出声光报警, 提醒工作人员有异常情况发生。图2为温度报警模块。

4 监测软件测试结果与分析

本监测软件测量数据如图3所示。本监测软件对工厂设备的温度进行了多点实时监测, 测量结果可靠, 对工厂设备的正常运行提供了重要的保证依据。

基于虚拟仪器的光纤光栅传感监测软件测量精确, 数据可靠, 使用方便, 可以应用在安全监测、安防等方面, 有着很好的应用前景。

参考文献

[1]林升德, 侯丹.光纤光栅感温监测系统在电力设备接点测温中的应用[J].电气时代, 2007 (11) :98-100.

[2]李军.光纤光栅测温系统在电力电缆温度在线监测中的应用[J].华东电力, 2005, 33 (12) :61-63.

光纤自动监测 篇6

光纤传感器由于其无电传输,具有本质安全性,适于远距离在线测量,可工作于易燃易爆环境以及强电磁干扰环境,具有传感单元结构简单、稳定可靠等特点。近年来,光纤气体传感检测技术已成为热点研究领域。

可调谐半导体激光吸收光谱(Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy,TDLAS)是一种先进的气体检测技术,其具有灵敏度高、分辨率高、响应速度快等特点。利用半导体激光器的可调谐性和超窄谱宽的特性,通过扫描气体的某一条吸收谱线以实现快速检测气体的浓度,且避免了其他气体的交叉干扰。采用TDLAS测量技术往往需结合波长调制法,波长调制是将高频正弦波加载在低频的锯齿波上,并将叠加后的信号用来驱动光源发光,该光束通过气室被气体吸收后,带有气体浓度的光信号进入光电探测器,光电探测器将光信号转换为电信号,输出的电信号进入滤波锁相电路,被高频正弦信号的二倍频信号解调就能得到反映气体浓度信息的二次谐波信号。波长调制法可以有效地抑制高频背景噪声,使得探测极限可以达到10-6～10-7的吸收单位。与传统的测量方法相比,以可调谐半导体激光器为光源的TDLAS测量方法干涉小、成本低、器件性能稳定,可通过光纤远距离传输,避免了恶劣环境的干扰,在气体浓度测量方面具有广泛的应用前景。

1 波长调制原理

光通过含有某种气体成分的气室时会被吸收,根据比尔-朗伯特(Beer-Lambert)定律,可得入射光强I0、出射光强I、吸收路径及气体的浓度之间的关系式:

式中:α(v)为气体吸收系数;L为吸收路径的长度;C为气体的浓度。

当光源的中心波长为v0,若以频率ω、振幅vm对光源的出光频率进行调制,那么光源的瞬时波长为:

经过气体吸收之后的光强可以展开为Fourier级数:

式(3)中的An为不同谐波成分的幅值,其表达式如式(4)所示。

式中:θ=ωt 。

一般情况下,αCL≪1。则式(4)可改写为:

式中:α=Sχ(v);S为吸收线强;χ(v)为面积归一化的吸收线型。

从式(5)可以看出,谐波大小与气体的浓度、吸收强度和吸收路径的长度成正比。对于气体来说,其吸收谱线主要有两种展宽,一是由于分子碰撞而造成的均匀加宽,即洛伦兹展宽;二是由于分子热运动而造成的非均匀加宽,即多普勒展宽。然而,在通常情况下多普勒展宽占主要作用,此时吸收的线型可表示为χG。

式中:γD为多普勒展宽线型下的半峰谱宽;T和M分别为开尔文温度和分子量。

把式(6)分别带入式(5),就可以得到与气体浓度相关的二次谐波信号:

undefined

由式(8)可见,二次谐波信号与气体的浓度,气室长度和初始光强有关,检测二次谐波信号就可以获得气体浓度信息。

由于在实际测量时,气室长度一般不会发生变化,而初始光强却可能产生改变,因此笔者将二次谐波信号和输入光强的比值作为气体浓度标定值,这样可以消除光源波动、光纤接入、光纤传输等各种光强变化产生的影响。

2 系统设计

2.1 仪表设计

笔者设计的气体浓度检测仪由两大部分组成:一是仪表部分,主要由DFB激光器、光电探测器和信号处理运算电路组成;二是传感探头部分,主要由光纤、准直器和气室组成。其结构见图1所示。

如图1所示,气体浓度检测仪可以携带多个传感探头,传感探头和仪表之间通过光纤连接,含有浓度信息的光信号通过光纤传输到仪表进行处理。由于传感探头仅由无源器件组成,可以确保传感探头的本安特性和抗电磁干扰能力。分离式设计充分体现了光纤传感的无源和本质安全的特性,且可以实现分布式测量,特别适合于石油化工等易燃易爆的恶劣环境。

2.2 系统设计原理

图2为甲烷光纤气体传感器的系统原理图。

从图2可以看出,笔者设计的系统主要由光源驱动部分、光源温度控制部分、光电转换(PIN)、前置放大部分、传感探头部分、锁相乘法及滤波电路部分以及信号处理部分构成。其中,CPU控制DA产生低频的锯齿波,将模拟电路生成的高频正弦波加载在锯齿波上,以驱动光源发光。光源发光通过光分路器分成4路分别传输经4个气室吸收后,PIN将带有气体浓度信息的光信号转换成电信号,然后通过前置放大和高通滤波电路,滤除低频锯齿波,将带有气体浓度信息的高频正弦输入锁相乘法器,与二倍频的高频信号相乘后,再经低通滤波电路就得到反映气体浓度的二次谐波信号。通过二次谐波信号和光强的比值的变化,获得瓦斯气体标定值,并进行浓度运算、显示等处理,若浓度变化超过设定值,系统就会发出报警信号。

3 实验研究

笔者以煤矿瓦斯检测为例。煤矿井下环境恶劣、含有多种易燃易爆气体,且瓦斯含量丰富易发生瓦斯爆炸和瓦斯突出等灾害。为检验此技术研究的成效,将此新型瓦斯多通道光纤气体传感器安装在煤矿井下,测定不同位置处瓦斯浓度,并通过长期监控运行,考核该装置对矿井恶劣环境(高粉尘、高湿度、冲击、振动、电磁干扰等)的适应性。光纤瓦斯传感检测仪分别被安装在采掘工作面、回风巷道、机电峒室等位置,采用悬挂方式安装,安装位置距地面大约0.5 m,并在同一位置安装传统的瓦斯传感器与之对比。实验结果如图3所示。

如图3所示,两种传感器测量曲线基本一致,由于GJG4传感器对除CH4以外气体不敏感,曲线平滑;催化燃烧式传感器对环境温度及其他可燃性气体有反应,测量曲线有毛刺。而且传感器调校后安装井下,经过长期的井下测试,工作非常稳定,基本没有维护,相比现用的催化燃烧式传感器需要每周调校,大幅度减少了维修人员的工作量。

4 结 论

光纤气体传感技术采用分离式设计,无源传感摇头和有源仪表之间通过光纤连接,含有浓度信息的光信号通过光纤传输到仪表进行处理。首创性地应用于化工、石油、石化、天然气、煤炭及民用燃气等行业,以及储运、隧道交通和其他工业气体浓度监测和报警领域,为安全性和可靠性要求较高的环境恶劣、易燃易爆场所与设施,提供了危害气体报警新技术,能够实现现场非电、远程、长期在线、分布式气体浓度监测预警。在一定条件下,还可以对灭火抢险救援现场进行探测,及时有效地提供气体监测信息,提高消防员的个人防护能力。经过实验研究,该技术相对于传统气体浓度探测技术,具有本质防爆、不受其他气体成分干扰、传输距离远、造价适中、反应速度快、分辨率高、精度高、稳定性好,基本免维护,不受电磁和恶劣环境影响,抗干扰能力强等特点,具有广阔的应用前景。

参考文献

[1]李政颖,王洪海,姜德生,等.多种气体一体化测量的光纤传感技术研究[J].应用激光,2006,26(6):436-442.

[2]李政颖,王洪海,程松林,等.光纤气体传感的双光路相位保持方法[J].光学学报,2009,29(3):728-732.

光纤自动监测 篇7

笔者首先介绍了光纤光栅的传感原理,以虚拟软件LabVIEW作为开发平台设计了一套基于光纤光栅传感的用于往复式压缩机振动检测的系统。

1 光纤光栅传感原理

由耦合理论可知,只有满足布拉格条件的光波才能最大限度被反射,光纤Bragg光栅的反射或透射波长光谱主要取决于有效折射率neff 和光栅常数Λ[5],布拉格公式为:

λB=2neffΛ (1)

外界扰动使这两个参量中任何一个发生改变,均会使光栅波长发生漂移。对式(1)进行微分可得:

ΔλB=2·Δneff·Λ+2·neff·ΔΛ (2)

有外力作用时,其有效折射率neff 和光栅常数均会发生改变。外力作用于光纤光栅,光弹效应使折射率发生改变,而外力引起的形变则使光栅常数Λ发生改变;外界温度发生改变时,热膨胀引起的形变导致光栅常数Λ改变。先忽略温度与应力交叉敏感,波长漂移量则为:

undefined (3)

式中 α——材料膨胀系数;

ξ ——热光系数;

pe ——有效弹光系数。

当外界的振动干扰作用于FBG时,会产生一个周期性的应变,FBG中心反射波长也将产生同周期的漂移。通过检测周期性的波长漂移信号就可以达到对振动量检测的目的。

2 实验系统组成

振动在线监测系统,主要是通过布置在压缩机关键部位的光纤光栅加速度传感器,将采集到压缩机的振动状态信号进行软件处理,从而得到压缩机的运行状况。

2.1 系统硬件组成

系统硬件主要有:光纤光栅解调仪、高灵敏度光纤光栅加速度传感器和光纤耦合器。其中光纤光栅加速度传感器采用本实验室自制产品,其测量范围为±25m/s2,频率测量范围为3～65Hz,灵敏度50pm/(m·s-2)。光纤光栅波长解调设备采用美国Micon Optics公司的OS-130型解调仪,该设备解调频率为1kHz,波长分辨率为1pm。由于所测压缩机的转速为333r/min,根据往复式压缩机振动检测标准和采样定理,计算振动烈度需要检测主频的十倍频,即55.5Hz,每个周期需要超过10个采样点才能相对准确的计算幅值,所以采样频率至少要大于600Hz,本实验采用的OS-130型解调仪完全可以满足要求。

2.2 系统软件组成

系统软件部分采用美国NI公司的LabVIEW进行编写。压缩机振动监测系统软件部分主要包括:数据解调、信号滤波 、振动有效值计算、结果的输出和保存。在系统中,使用振动烈度(振动速度有效值)作为压缩机振动评价量。软件部分主要是通过时域及频域分析,得到振动烈度、历史趋势图、三维瀑布图,为压缩机状态监测和故障分析提供有用数据。整个系统结构如图1所示。

2.2.1 数据的传输与解调模块

UDP协议在传送数据的过程中没有建立连接,也不进行检查,因此在优良的网络环境中,其工作效率较TCP协议高,故采用UDP/IP作为解调仪与工控机通信协议。由于解调仪与工控机之间的通信协议是以UDP/IP作为底层通信承载,所以数据通过解调仪传输到计算机,必须通过数据解调才能作为后续数据处理的数据源。程序中对于数据的解调是依靠LabVIEW中UDP模块函数来编写。

2.2.2 数据分析模块

数据分析模块主要是将解调后的波长信号转变加速度信号,然后进行时域和频域分析。时域分析包括振动总量和相关;频域分析包括FFT和功率谱。

在对所采集的信号进行分析之前,需要进行一系列的数据预处理,包括工程单位的转化、滤波等。程序中,滤波器选用了巴特沃兹低通滤波器对信号进行滤波处理。FFT点数的选择将直接影响FFT的结果,由于系统需要在线实时分析并显示结果,故将FFT点数设置为512。在时域分析中,首先将采集到的波形信号转化成加速度信号,再对加速度信号进行换算,计算出设备的振动烈度,并以柱状图的形式示出。该模块的部分程序框图如图2所示。

2.2.3 数据显示与控制模块

数据显示模块主要包括机组概貌图、单值棒图、时域波形图、振动趋势图、FFT图和三维瀑布图。根据需求,在LabVIEW的前面板上选择所需的控件,对所选控件进行控件自定义,最后在前面板上把所有控件组合排列后构成用户界面。系统中,将不同的显示项目分页放置,通过按钮点击可以实现界面跳转。在不同的数据显示项目中,旁边都给出了图中数据的一些详细信息。例如在振动趋势图中,在图的右侧给出了振动总量的最大值和最小值;对于FFT频谱图,利用LabVIEW中波形波峰监测函数,在FFT频谱图的右侧也列出了图中峰值及各个峰值所对应的频率。

另外,考虑到LabVIEW控件显示三维瀑布图效果不佳,程序中采用动态链接技术,不仅可以实现该功能,也有助于节省内存。通过VB编程实现后生成动态链接库DLL,在LabVIEW中调用该DLL,完成三维瀑布图功能的实现。

2.2.4 数据保存与查询模块

数据分析结果需要实时的保存到数据库中,这样就可以通过数据查询对数据进行回放,也可以作为历史数据方便后期的查询。系统中的数据保存与查询模块通过LabSQL来连接Access数据库。LabSQL 与数据库之间是通过 ODBC 连接,这需要在Access数据路中先建立好数据库及所需表格,然后在 Windows ODBC数据源中创建数据库的数据源名称DSN,再将数据源中的数据库路径指向Access环境下建好的数据库。程序中,运用数据库语言中INSERT和SELECT语句来完成数据库的写入和记录集的查询。

3 振动测试实验结果

为了测试系统的可行性和实用性,用该系统在某石化公司的往复式氢气压缩机上进行了测试。测试以GB-T777-2003为依据,对压缩机汽缸端部的3个相互垂直方向进行振动测试,最后测得的振动烈度有效值分别为:径向垂直方向2.2m/s,径向水平方向2.0m/s,和活塞往复方向2.5m/s。参照JB/T 8541-1997标准3个方向的振动烈度均低于2.8m/s,对于平衡对称式压缩机,2.8m/s值的烈度等级为A级——优秀。并且该测试结果与用手持式振动测试仪所测试结果相符,因此认为本测试系统所测试的结果有效。

4 结束语

利用虚拟仪器开发平台LabVIEW,开发了一套基于光纤光栅的振动在线监测系统,将光纤传感技术应用于石化设备的振动的在线监测。与其他同类监测系统相比,该系统不仅拥有一般分析、显示、保存功能外,安全性能也得到很大的提升。系统的监测数据保存于数据库当中,为随后的故障诊断的研究和开发提供了数据和软件支持。

摘要：提出了应用光纤传感技术对石化设备进行振动监测的方法。开发了基于虚拟仪器Lab-VIEW的监测系统,分析了故障判断原理。该系统既实现监测数据的远程传输与在线分析功能,又具有完善的离线分析与显示功能。利用该系统对某型号往复式压缩机进行了现场测试,结果表明该系统具备了对石化设备进行实时监测的能力。

关键词：石化设备,光纤传感,振动监测,LabVIEW

参考文献

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