[发明专利]光纤型集成分布式温度及气体泄漏安全监控系统及应用

说明书

本发明公开了一种光纤型集成分布式温度及气体泄漏安全监控系统及应用，系统包括信号采集模块和信号解调模块；信号采集模块包括气体环境探测单元和传输探测光纤，传输探测光纤具有温度探测和/或振动探测的传感元件，探测到的温度和/或振动的信号和气体环境探测单元探测到的气体环境信号通过传输探测光纤传输到信号解调模块；信号解调模块包括气体信号解调部分、温度信号解调部分和/或振动信号解调部分、信号解调光开关；信号解调光开关用于分时切换气体信号解调部分、温度信号解调部分和/或振动信号解调部分。本发明可实现环境无源式监测，远程监控安全性能高，不受电磁干扰，能及时反馈环境气体、温度/振动等多种维度的情况，侵入性弱。

技术领域

本发明属于石化园区或用液氨制冷的冷库行业或冷藏运输船的安全监控技术领域，特别涉及到一种环境气体、温度以及振动扰动的光纤型安全监控系统。

背景技术

石化园区、用液氨制冷的冷库行业或冷藏运输船存在易燃易爆气体、有毒有害物质泄漏风险，如何通过全面、可靠的监测技术提升安全系数成为亟需解决的问题。以氨气为例，它是一种有刺激臭味的无色有毒气体，极易溶于水，水溶液呈碱性，易液化。氨气在制冷、工业脱硫等生产过程中应用广泛，但氨气泄露事故可能会对大气质量、人体健康等造成极大的危害。在众多的化工园区污染因素中，氨气占了很重要的一部分，氨气的臭气不仅会影响居民生活质量，而且有毒有害易爆炸。氨气在适当压力下液化成液氨，一般储存于储罐中。液氨作为制冷剂在我国冷库行业被普遍应用，接触液氨可引起严重冻伤，液氨泄漏会造成重大伤亡事故，泄漏后主要监测目标也是氨气，当氨气与空气或氧气混和会形成爆炸性混合物，储存容器在受热时极易发生爆炸。空气中的氨气会侵袭湿皮肤、粘膜和眼睛，可引起严重咳嗽、支气管痉挛、急性肺水肿，甚至会造成失明和窒息死亡。因此在储存、运输、使用等环节，应当采取必要的防火及泄露监测措施，以防止发生泄漏爆炸事故的发生。

发明内容

为了克服现有安全监控系统的不足，本发明的目的是提供一种光纤型集成分布式温度及气体泄漏安全监控系统及应用，可实时监控石化园区、用液氨制冷的冷库行业或冷藏运输船环境，监控包括气体、温度和/或振动等多维信息。

一种光纤型集成分布式温度及气体泄漏安全监控系统，包括信号采集模块和信号解调模块；

所述信号采集模块包括气体环境探测单元和传输探测光纤，所述传输探测光纤具有温度探测和/或振动探测的传感元件，探测到的温度和/或振动的信号和气体环境探测单元探测到的气体环境信号通过传输探测光纤传输到信号解调模块；

所述信号解调模块包括气体信号解调部分、温度信号解调部分和/或振动信号解调部分、信号解调光开关；所述信号解调光开关用于分时切换气体信号解调部分、温度信号解调部分和/或振动信号解调部分。

所述温度信号解调部分包括温度监测光源子模块和温度监测信号处理子模块；所述温度监测光源子模块发出的光经过所述传输探测光纤携带温度信号返回并传递至所述温度监测信号处理子模块；所述温度信号处理子模块通过接收到的拉曼散射光的时延判断探测点位置，通过反斯托克斯拉曼光的强度反映温度的变化。

所述振动信号解调部分包括振动监测光源子模块和振动监测信号处理子模块，所述振动监测光源子模块发出的光经过所述传输探测光纤携带振动信号返回并传递至所述振动监测信号处理子模块；所述振动信号处理子模块通过无源零差正交解调法解调由振动产生的相位差，通过陷波法判断振动源的位置。

所述温度信号和振动信号由所述信号解调光开关分时控制采集，或由多根所述传输探测光纤同时采集。

所述气体信号解调部分包括气体监测光源子模块、气体监测信号处理子模块以及气体监测光源光开关，所述气体监测光源子模块设有与待监测气体相应波长的光源，所述气体监测光源光开关根据待监测气体开启或切换光源的波长；所述气体监测光源子模块发出的光经过所述传输探测光纤传到所述气体环境探测单元后携带光信号返回并传递至所述气体监测信号处理子模块，根据吸收谱线吸收线形、线宽及强度参数推算出被测气体的性质或浓度信息。