[发明专利]一种地下管廊监测光缆

说明书

技术领域

本发明涉及监测光缆技术设备领域，特别涉及一种地下管廊监测光缆。

背景技术

地下综合管廊是城市的超级大动脉，它将给城市带来从内到外的活力，而地下管线建设规模不足、管理水平不高等问题亦日益凸显。一些城市相继发生大雨内涝、管线泄漏爆炸、路面塌陷、设施被盗等事件，严重影响了人民群众生命财产安全和城市运行秩序。

现有技术中，综合管廊属于地下封闭空间，湿气渗透直接影响监控设备有效运行；强烈电磁干扰会造成设备故障；火灾会迅速消耗管廊内部氧气，并产生大量有害气体，甚至引起爆炸；管廊内部环境十分恶劣，抢修难度很大，对抢修人员也将造成人身安全威胁；现有技术的缺点是：传统监测传感器无法适应高湿、强电磁干扰和腐蚀性环境，对地下管廊的温度监测实时性差、位置准确性差。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种地下管廊监测光缆，针对现有技术中的不足，设计监测光缆进行温度监测和位置监测，采用特氟隆作用外护套，增加耐腐蚀、耐高湿性能；采用碳化硅芳纶纤维防护层应对地下管廊的特殊环境条件，碳化硅的耐热性、耐氧化性和高强度有利于监测光缆的适应性；采用金属屏蔽网和不锈钢铠管作为搞电磁干扰层，内置多根监测光纤，感知温度和位置信息，传输温度信号；使得对地下管廊的温度监测灵敏、实时性好，监测位置准确。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：一种地下管廊监测光缆，包括外护套、金属屏蔽网、碳化硅芳纶纤维、不锈钢铠管、涂覆层、包层、纤芯，其特征在于：

所述监测光缆从外至内依次紧密设置有外护套、金属屏蔽网、碳化硅芳纶纤维、不锈钢铠管和多根监测光纤，所述监测光纤从外至内依次设置有涂覆层、包层和纤芯；所述外护套材质为聚四氟乙烯，其商品名为“特氟隆”(Teflon,Flu on),其耐腐蚀、耐高温和密封性均适合于地下管廊的恶劣环境；所述碳化硅芳纶纤维由碳化硅纤维和芳纶纤维混合编织而成，为光缆提供高搞拉强度和耐热性、耐氧化性防护以及良好的介电性和化学稳定性；所述金属屏蔽网和不锈钢铠管为监测光缆提供搞电磁干扰和监测光纤的信号屏蔽作用；所述涂覆层材质为聚丙烯酸酯，所述包层为掺杂的二氧化硅，所述纤芯材质为二氧化硅，作用监测温度信号、采集位置信号和传输光信号。

优选的，所述外护套外径尺寸范围为3.3±0.10mm；所述金属屏蔽网采用0.07mm不锈钢编织丝，6×16锭编织丝编织，覆盖面积达50％以上，单边壁厚为0.07mm，用于屏蔽辐射，光缆满足长期1000N的拉力强度，光纤不发生断裂，编织后外径尺寸范围为3.0±0.10mm。

优选的，所述碳化硅芳纶纤维，用10股碳化硅纤维和10股3160D进口芳纶混合编织成碳化硅芳纶纤维，具有不吸收潮气，不产生老化、分解的特点，适用于地下管廊密封性空间，无需经常性更换。

优选的，所述不锈钢铠管采用304材质不锈钢螺旋制成圆形管径，保证监测光纤在不锈钢铠管内自然弯曲，具有耐高压，抗强拉优点，单边壁厚为0.4mm，所述不锈钢铠管管径为1.9mm—2.1mm。

优选的，所述涂覆层、包层、纤芯合成0.6mm紧包监测光纤，所述监测光纤采用多根0.6mm着色紧包光纤×6芯0.6mm紧包光纤。

所述监测光缆具有耐腐蚀性，抗氧化性，抗老化性；满足工作温度在-40℃到+150℃之间，无光纤断裂及护套开裂；长期工作压力600N,短期我作压力800N，光纤信号不受影响；敷设允许弯曲半径达到20倍缆径。

本发明的工作原理为：光缆在线监测系统采用拉曼散射原理和光时域反射技术实现温度和距离的测定；拉曼散射原理是依据光在光纤中传播过程中，产生后向拉曼散射光谱的温度效应；当入射的光量子与光纤物质分子产生碰撞时，产生弹性碰撞和非弹性碰撞，弹性碰撞时，光量子和物质分子之间没有能量交换，光量子的频率不发生任何改变，表现为瑞利散射光保持与入射光相同的波长；在非弹性碰撞时，发生能量交换，光量子可以释放或吸收声子，表现为产生一个波长较长的斯托克斯光和一个波长较短的反斯托克斯光；由于反斯托克斯光受温度影响比较敏感，系统采用以斯托克斯光通道作为参考通道，反斯托克斯光通道作为信号通道，有两者的比值可以消除光源信号波动、光纤弯曲等非温度因素，实现对温度信息的采集；光时域反射技术(即OTDR原理)是对空间分布的温度实现空间测量的理论基础，根据激光脉冲在光纤中传输时入射光经过背向散射返回到光纤入射端所需时间，然后乘以光速即可测得激光脉冲在光纤中传播的长度，进而实现定位。