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        國產DTS分布式光纖測溫系統哪家好

        發表時間: 2019-05-13 09:42:31

        作者: 福州英諾科技

        來源: 分布式光纖測溫系統

          

        福州英諾熒光光纖測溫儀價格聯系方式 

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        DTS拉曼分布式光纖測溫方法


        隨著5G技術的快速發展,通信機房快速新建及擴容,機房內設備的數量與功率驟增,傳統電子測溫方式存在測溫點數有限、敷設傳輸電纜復雜、不利于維護管理等缺點,針對此類通信機房及設備溫度監測難題,提出基于拉曼散射與時域反射相結合的分布式光纖測溫方法,有效提高系統測溫空間分辨與降低系統敷設難度,可為機房效能分析與動態仿真平臺提供高質量溫度數據,并通過實驗應用,驗證了系統可行性,為后續通信機房高能效建設規劃提供參考數據來源。





        國產DTS分布式光纖測溫系統哪家好


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        分布式光纖測溫主機在通信機房的應用

          

        下一代5G無線網絡不斷推進實施,其信息傳輸速率、傳輸延遲、傳輸可靠性等方面均進行了大幅提升。而通信機房作為信息收集、存儲、處理和發送的基礎設施也已開始擴容。機房內服務器、存儲設備、交換設備、撥測儀、列頭柜等設備數量不斷增加,導致機房內熱管理難度日益提高。如何快速提高通信機房內部各關鍵部位溫度實時監測,并通過系統調節實現通信機房內部熱平衡、熱穩定,有效避免局部溫度過高或者局部溫度過低等難題成為亟待解決的問題。以往針對通信設備關鍵部位實施點式溫度采集的方式,溫度監測空間分辨率低,溫度監測數據來源局限存在一定分析盲點且敷設傳感器信號采集線纜較為復雜,不利于施工與后期維護。福建英諾科技利用光在光纖中傳輸發生拉曼散射效應與光在光纖中傳輸發生 OTDR( 光時域反射 ) 的原理,采用一根光纖通過合理路由在通信機房通信設備、供電設備、電纜傳輸管道、母線槽等關鍵設施內部進行敷設實現全機房的分布式溫度監測,配合機房能效分析及動態仿真平臺可實現機房內部溫度分布的 3D 顯示,進一步提高機房內部溫度監測數據的智能化和可視化水平。



          

        分布式光纖測溫原理


        分布式光纖測溫主要基于光的拉曼散射與光的OTDR原理。OTDR 過程為激光器產生一個脈沖調制的入射光,并注入光纖中。光在光纖傳輸過程中 :一部分光能量沿著光纖傳輸媒介不斷向前方傳播 ;一部分被散射至光纖外層中或者傳輸媒介系統吸收形成傳輸損耗 ;還有一部分能量經過散射后被反向傳輸回光入射端口。通過在入射端口監測發射光強可以推測光纖各位置的散射光功率,從而通過散射光功率與溫度的相關性,解調出光纖各個位置的溫度,實現分布式溫度測量當入射脈沖光入射至光纖中開始計時,光從某一位置發生散射后,再返回至光輸入端口,在光纖入射端口接收到的光信號成分中包括 :由于光纖折射率的波動而形成的瑞利散射光,其特點為與入射光的波長相同,且光信號強度較大 ;拉曼散射光,其中含反斯托克斯成分與斯托克斯成分 ;布里淵散射,在散射譜中瑞利散射光強度最強,易于探測。但其僅與光纖折射率相關,隨溫度變化十分不明顯,不利于溫度監測。拉曼散射與布里淵散射強度較弱,但與溫度相關性較大,對溫度變化較為敏感,常用于作為溫度監測的特征信號。如果僅用斯托克斯散射光強度或者僅用反斯托克斯散射光強度進行溫度解調,通常會受入射光強度波動、光纖彎曲等因素影響。為抵消相關影響通常采用將反斯托克斯散射光作為參考,使用斯托克斯和反斯托克斯散射光強的比實現溫度解調,解調公式如下 :1/T = 1/T 0-[k/(hΔv)]{ln[Na(T)Ns(T 0)]/[Na(T 0)Ns(T)]} 式中,T 為監測點溫度,T 0 為光入射點溫度,Δv為聲子振動頻率,Δv=1.32×1013 Hz,k 為玻爾茲曼常數,h 為 Planck 常量,Ns(T 0) 為光纖起始點斯托克斯散射光強、Na (T 0) 為光纖起始點反斯托克斯散射光強、Ns(T) 為監測點斯托克斯散射光強與 Na (T) 監測點反斯托克斯散射光強,通過兩個成分對比進行光纖測溫解調。由于該方法實現難度和成本較低、技術相對成熟,已經廣泛應用于分布式光纖測溫。該方法可以有效抑制入射光的功率波動、光纖傳輸環境及光纖鋪設所受應力等影響。

          


        DTS分布式光纖測溫主機系統的優點


        光纖傳感器作為一種新型的光纖溫度監測傳感手段,由于其無需電信號進行測量,所以具有抗電磁干擾、有毒有害與高溫等惡劣環境適應性強等諸多優點。分布式光纖測溫與傳統電信號傳感器測溫方式對比如下。

          

        (1)溫度探測方式 :分布式光纖溫度傳感器可以實時獲取整根光纖所敷設的各個位置的溫度值,監測溫度空間分辨率較高 ;而傳統電子溫度傳感器僅可以完成有限點位局限范圍內溫度測量。

          

        (2)傳感器使用安全性 :分布式光纖傳感器傳輸敏感信號為光信號,無需電信號傳輸。具有較強的電磁兼容性,不會影響機房內主設備工作,自身也不會受主設備影響,安全可靠 ;而傳統電子溫度傳感器傳輸信號為電信號,對系統電磁兼容性具有一定影響且可靠性也具有一定隱患。

          

        (3) 安裝便捷性 :分布式光纖溫度傳感器只需將一根光纖按照需要監測位置進行合理路由沿線敷設即可 ;而傳統電子溫度傳感器需針對每一個監測位置埋設一個傳感器,且一個傳感器一根電纜,系統信號傳輸電纜復雜。

          

        (4) 維護保養 :分布式光纖溫度傳感系統光纖一旦敷設完畢,不易破壞,即使局部破壞可通過設備自檢精確定位故障點,進行再次熔接即可 ;而傳統溫度傳感器發生故障需全線路排查,工作量較大,排故難度大。

          

        分布式光纖測溫系統主機設計


        分布式光纖測溫在通信機房熱效能分析中的應用,主要包括有分布式光纖溫度傳感器調制解調主機與測溫光纖兩部分組成。其中分布式光纖溫度傳感器調制解調主機主要完成脈沖光信號的生成與測溫光纖反射回光信號的處理與分析。測溫光纖為系統的傳感器部分,主要通過合理路由敷設到機房各個關鍵設備溫度敏感部位,測溫光纖感受周圍溫度形成不同強度的散射信號,并將光信號反射回發射端,供調制解調主機進行信號分析。

          

        分布式光纖測溫主機傳感器調制解調由處理器、激光器、雙通道定向耦合器、波分復用器、光電轉換電路、高速信號采集電路以及通信接口等組成。處理器驅動激光器產生脈沖光信號,脈沖光信號通過雙通道定向耦合器入射至測溫光纖進行溫度監測,經過光纖反射后的光信號通過雙通定向耦合器輸入至波分復用器,波分復用器進行波長選擇,濾除其余波長光,分別從兩個通道輸出拉曼斯托克斯與拉曼反斯托克斯波長的光信號,兩路反射光信號通過光電轉換電路轉換為電信號,再通過高速信號采集電路變換為數字信號,輸入至處理器進行分析處理,最終解調出測溫光纖各空間分布點的溫度數據,通過通信接口將溫度數據上傳至中央處理器供效能分析與動態仿真平臺進行展示。

          

        設計中選擇使用 Y 型雙通道定向耦合器,能夠使光順利通過其入射至測溫光纖。同時使反射光信號順利通過其入射至波長復用器,而不進入激光器輸入端,光可以從 1 端口入 2 端口出,或者從 2 端口入 3 端口出 ;1-2 端口通道與 2-3 端口通道光傳輸衰減較小,而 1-3 端口通道與 2-1 端口通道的隔離度較大。反射回來的復合光通過隔離器進入光波分復用器,進行濾光處理,最終輸出拉曼斯托克斯與拉曼反斯托克斯波長的光信號。


        光波分復用器原理

          

        光首先通過微透鏡進行調整,使光變為平行光,輸入至分光片,分光片按照固定比例將光分為兩路分別輸入至各自反射片,反射片將照射到其上的光反射至光濾波組件,斯托克斯濾波組件只允許拉曼反斯托克斯波長的光信號輸出,而反斯托克斯濾波組件只允許拉曼斯托克斯波長的光信號輸出,從而實現從復合光中分別選出兩個特定波長的光的目的。

          

        測溫光纖選用大芯徑以及較大數值孔徑的光纖作為測溫光纖,可以有效提高傳感光纖的溫度分辨率,但同時由于光纖的大芯徑以及較大數值孔徑通常會帶來較大傳輸損耗,且光纖制作時很難保證光纖中摻雜一致性。故綜合考慮選擇使用普通通信多模光纖作為傳感光纖,可以有效降低成本且增大了測溫光纖的可互換性,便于后期維護更換。

          


        分布式光纖測溫系統對通信IDC網絡機房監測溫度解決方案



        分布式光纖溫度監測試驗機房內布置設備有邊緣網關、直流電源、交換機、路由器、模擬量采集器 RTU 等。

          

          需要采集機房環境、機房空調設備、主設備機架等關鍵敏感部位溫度數據,用于機房效能分析與動態仿真平臺進行機房溫度現場的呈現與能效分析模型構建以及動態仿真。通過對機房現場的實際地勘察調研,以真實測量數據為依據,根據機房建筑結構、空間設備布局等進行機房 3D 建模。分布式光纖測溫系統的工程實施主要包括主機的安裝以及測溫光纖的敷設。

          

          (1) 主機安裝 :綜合考慮通信機房的結構以及設備取電的便捷性,分布式光纖測溫主機采用壁掛方式進行安裝。

          

          (2) 測溫光纖的敷設 :測溫光纖采用普通多模光纖且外層每隔 0.5 m 進行標識,方便光纖測溫定位。測溫光纖敷設需覆蓋機房內部所有設備機柜以及走線槽 ( 架 ),實現最精準測溫與最精確的定位。

          

          光纖可以通過設備機柜前柜門或者后柜門逐個敷設,部分關鍵敏感部位可以將光纖繞圈粘貼于其表面進行測溫。測溫光纖安裝對拉升與彎曲半徑要求較為嚴格,應盡量避免拉升與小半徑彎曲。

          

          分布式光纖測溫系統在某通信機房進行實驗驗證,并將采集數據實時上傳至該通信機房效能分析與動態仿真平臺,進行機房內部分布擬合展示的效果。

          

          分布式光纖測溫系統可以為效能分析與動態仿真平臺提供高空間分辨率,高實時性溫度數據。

          

        光纖測溫系統利用光纖溫度傳感器可以分布式連續測溫、測溫空間分辨率較高、敷設方便、抗電磁干擾、使用維護方便等特點,提出采用分布式光纖測溫的方式實現通信機房溫度檢測,為通信機房效能分析與動態仿真平臺提供高質量的數據。但該方法在通信機房溫度監測領域仍屬于一種嘗試,可為后續通信機房建設與規劃設計提供一種參考測溫方式。希望通過后續探索應用、積累以及系統的不斷完善,最終為通信機房溫度監測提供可靠保障。


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