[发明专利]光纤光栅阵列油罐火灾报警监测系统的故障自动复用系统及方法

说明书

本发明公开了一种光纤光栅阵列油罐火灾报警监测系统的故障自动复用系统及方法，该系统中每个待监测的油罐顶端敷设有两根光纤光栅阵列探测光缆，通过光纤光栅阵列探测光缆对油罐温度进行实时监测；光开关用于控制光路的通断，每个油罐上连接的两根光纤光栅阵列探测光缆均能通过光开关实现自动切换复用；包括一台监测测量主机和至少一台备用监测测量主机，用于对光纤光栅阵列探测光缆传输过来的油罐温度信号进行解析，监测测量主机和备用监测测量主机通过光开关实现自动切换复用；远程终端实时监测解析后的油罐温度信息，当油罐温度超过阈值时发出报警信号。本发明能自动切换备用测量主机，实现无缝监控，具有低成本、可操作性强、避免风险等优点。

技术领域

本发明涉及光纤传感技术领域，尤其涉及一种光纤光栅阵列油罐火灾报警监测系统的故障自动复用系统及方法。

背景技术

储罐区在石油化工生产过程中担负着中转、储运的重要任务，它是油品存储基地和供应中转站。由于石油产品本身的理化特性，储罐区存在较大的火灾危险性。例如，油品固有的火灾危险性；爆炸性火灾多，火灾危害大；蔓延速度快，火场温度高；扑救难度大。近年来，石油化工企业的火灾事故频频发生，给企业造成了很大的损失，也给人们带来了巨大危害。

现有的光纤传感技术可以实现油罐火灾报警监测，光纤光栅阵列技术，能够达到厘米级的温度感知，米级的空间定位以及公里级的监测范围，能够在火灾发生之前及时、准确的监测石油储罐温度的变化并发出预警。该监测系统的探测距离较长，一般一台监测主机可以同时监测多个油罐，若在火灾监测运行过程中监测主机出现故障或者探测光缆出现断纤故障，则存在被监测的油罐同时失去保护的风险。因此发明一种监测系统故障后自动切换到备用系统的技术来规避风险，实现无缝监控具有重要意义，意味着石油储罐火灾监测技术将进入全时段、无死角的双机热备监测模式。为我国石油储罐的安全监测提供了新的技术路线，加快了智能化油罐火灾监测的建设步伐，更好的稳固我国能源安全政策同时将节省油罐火灾监测双机热备的复用成本，有着非常广阔的市场前景。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中的缺陷，提供一种光纤光栅阵列油罐火灾报警监测系统的故障自动复用系统及方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

本发明提供一种光纤光栅阵列油罐火灾报警监测系统的故障自动复用系统，该系统包括远程终端、光纤光栅阵列油罐火灾监测主机、光开关、光纤光栅阵列探测光缆，通过该系统对油罐进行实时火灾报警监测；其中：

光纤光栅阵列探测光缆，每个待监测的油罐顶端敷设有两根光纤光栅阵列探测光缆，通过光纤光栅阵列探测光缆对油罐温度进行实时监测；

光开关，为多通道的光开关，用于控制光路的通断；光开关一端与光纤光栅阵列油罐火灾监测主机连接，另一端与监测各个油罐的光纤光栅阵列探测光缆连接，每个油罐上连接的两根光纤光栅阵列探测光缆均能通过光开关实现自动切换复用；

光纤光栅阵列油罐火灾监测主机，包括一台监测测量主机和至少一台备用监测测量主机，用于对光纤光栅阵列探测光缆传输过来的油罐温度信号进行解析，监测测量主机和备用监测测量主机通过光开关实现自动切换复用；

远程终端，通过网络与光纤光栅阵列油罐火灾监测主机远程连接，用于实时监测解析后的油罐温度信息，当油罐温度超过阈值时发出报警信号。

进一步地，本发明的光纤光栅阵列探测光缆为感温光缆，通过在单模光纤上刻写若干个间距一定的光栅而制备得到。

进一步地，本发明的感光光缆采用光敏特性沿纤芯轴向形成的折射率周期性分布的结构，反射光的波长由光栅周期决定，根据不同的监测环境，设置感光光缆的方法为：

当温度为唯一变量时，由于热膨胀效应、热光效应及弹光效应的共同作用，光纤光栅中心波长将产生漂移，光栅中心波长λ_B变分形式表示为：