光纖測溫裝置
一、概述
ZWX6礦用分布式光纖測溫裝置是我公司研發的新一代光纖解調裝置，適應于煤礦井下的溫度測量。裝置采用光纖的拉曼散射和光時域反射技術，用光信號進行測量和傳輸。實現了測量現場的無電檢測。感溫光纜不帶電，封裝滿足阻燃抗靜電，本質安全，適用于煤礦井下﹑易爆﹑強電磁干擾的環境。具有測量準確，安裝方便，穩定可靠,應用面廣泛的優點。可廣泛應用于礦井采空區、皮帶機沿線、掘進巷道的環境溫度監測以及對煤炭自燃的監測。通過網絡傳輸將井下信息實時上傳到地面控制室。二、結構和工作原理● 結構由礦用分布式光纖測溫裝置與計算機、顯示器及礦用感溫光纜配套使用。結構示意圖如圖1所示。
圖1
● 工作原理
工作原理是依據后向拉曼（Raman）散射效應。激光脈沖從光纖中的一端進入，在向前傳播中光纖分子相互作用，發生多種類型的散射。其中拉曼散射是由于光纖分子的熱振動產生一個比光源波長長的光，稱斯托克斯（Stokes）光，和一個比光源波長短的光，稱為反斯托克斯（Anti-Stokes）光。反斯托克斯光信號的強度對溫度影響比較敏感。從光波導內任何一點的反斯托克斯光信號和斯托克斯光信號強度的比例中，可以得到該點的溫度信息。利用光時域反射（OTDR）原理即通過光纖中光波的傳輸速度和背向光回波的時間對這些熱點進行定位。利用以上技術原理即可實現對沿光纖溫度場的分布式測量。
● 主要技術指標
4.1 環境條件
裝置在下列環境條件下應能正常工作：
a) 環境溫度：-20℃～+40℃
b) 平均相對濕度：≤96%RH（+25℃時）
c) 大氣壓力：80kPa～110kPa
d) 在有甲烷、煤塵爆炸性混合物的煤礦井下使用。
4.2 電源額定條件
4.3.1 額定電壓：AC127V，額定電流：395mA。電壓波動范圍：標稱值的80～110%。
4.3.2 源頻率：48～52Hz。
4.3.3 源電壓失真：總的諧波分量不大于10%。
4.3 基本性能
4.4.1 光功率輸出
輸出光波長1550nm，輸出光功率范圍-20～0dBm。
4.4.2 傳輸
4.4.2.1 傳輸方式：10M/100M以太網傳輸；
4.4.2.2 傳輸信號峰峰值電壓:1～10V。
4.4.2.3 傳輸信號電流小于5mA。
4.4.2.4 傳輸距離為1～10米。
4.4.3 裝置本安參數（網絡信號）：Uo：5VDC Io：5mA Co：1μF Lo：1mH
4.4.4 裝置能夠測量環境溫度，通過顯示屏顯示儀器工作狀態、設備故障、傳感器故障、溫度報警。
4.4.5 裝置測量參數及允許的基本誤差應符合表1：
光纖分布式測溫裝置技術參數
● 應用領域
1、煤礦采空區自燃發火監測
煤炭自燃是煤礦開采過程中的主要自然災害，目前我國有60%的礦井在開采具有自燃傾向性的煤層。隨著近年來開采強度的增大，新技術的不斷發展，礦井的不斷延伸和深部開拓特別是遠距離煤層開采帶來的問題，以及通風系統的復雜化，使得煤礦自燃性有明顯增大的趨勢。分布式測溫裝置可對采空區內部、回風巷的溫度進行實時在線監測和定位。
2、皮帶機分布式火點預警
皮帶機長時間連續運轉將會產生大量的熱量，在煤塵堆積的情況下極易產生火災，引發一系列的安全事故。目前皮帶運輸機的巡視檢查主要采用人工巡檢及紅外測溫的方式進行溫度監測，人工判斷各主動輪與從動輪的運行情況，巡視一次時間長，勞動強度大，效率低，而且很難發現皮帶運輸機的異常情況。本裝置采用光纖技術對皮帶機沿線溫度進行實時在線監測，實時掌握皮帶的運行狀態，及時發現局部熱點極早預警，從而增加設備運行的安全性，實現皮帶機無人值守運行。
對皮帶機槽鋼、軸承、滾軸、機頭、機尾等關鍵位置的實時溫度監測和定位，上位機軟件具有實時溫度曲線顯示、溫度歷史數據查詢等功能。
3、高莊電纜接線裝置溫度在線監測
裝置具有本質安全，長期可靠，不受電磁干擾，測溫精度高，實時在線等優點，實現了電力系統運行設備的實時在線監測，通過對設備實時數據的分析和預測，將故障、事故消除在萌芽狀態，真正地做到防患于未然。
裝置可實時在線溫度監測，過程監測，實現無人值守，節約維護成本，降低停電、火災事故，減少經濟損失。測量精度高，使用壽命長。
4、機電設備在線監測
皮帶機、水泵、電機、通風機、提升機等機電設備是煤礦上非常重要的自動化設備，它們的運行狀況直接影響煤礦的安全及生產運營，主要依靠人工定時巡檢的方式進行檢測，耗時耗力且效率低，難以實現設備故障的早期預警和診斷。機電設備安全狀態監測能夠對機電設備的溫度進行實時在線監測與分析，實時、客觀的反映機電設備的運行狀態，通過在線故障診斷趨勢分析，實現設備故障早期預警。
