一种城市地下综合管廊的多物理量监测系统技术方案

本发明专利技术公开了城市地下综合管廊的多物理量监测系统。所述系统由计算机、第一通讯接口、第二通讯接口、激光器组，多路光开关，多模光纤传感组、单模光纤传感器组、光纤光栅传感器组、光纤气体传感器组，光电探测器组、数据采集器构成。它可自动控制并切换激光器组输出激光与多路光开关相关光输出口输出光路，由通讯接口控制多路光开关实现对传感器组的轮询采集，实施管廊内多物理量多点超长距离监测与控制，可靠实现城市地下综合管廊的有效综合监控，与现有技术相比具有突出的实质性特点与显著的进步。还具有定位功能强、测量精度高、使用寿命长、多功能集一管廊、管廊利用率高、适合城市推广等优点。

Multi physical quantity monitoring system for urban underground integrated pipe corridor

The invention discloses a multi physical quantity monitoring system of an urban underground integrated pipe corridor. The system is composed of computer, the first communication interface and the second communication interface, laser group, multi-channel optical switch, optical fiber sensor group, single-mode fiber sensors, fiber grating sensors, optical fiber gas sensor, photoelectric detector group, data collector. It can automatically control and switch the laser output laser with multi-channel optical switch group related optical output optical path by the communication interface control realize multichannel polling to collect sensor group of optical switch, the implementation of multi tube multi physical quantity in the gallery of long distance monitoring and control, to achieve effective and reliable monitoring of city underground pipe Gallery compared with the existing technology, has prominent substantive features and obvious progress. The utility model also has the advantages of strong positioning function, high measuring accuracy, long service life, multifunction, collection of a pipe corridor, high utilization rate of the pipe corridor, and popularization of the city.

【技术实现步骤摘要】
一种城市地下综合管廊的多物理量监测系统
本专利技术涉及城市地下管廊监控技术，具体说是涉及对城市地下管廊的温度、湿度、应力变化与气体等多个物理参数进行测量与监控。并有效消除地下安全隐患的多功能城市地下管廊监控技术。
技术介绍
城市地下管廊是城市基础设施的重要组成部分。长期以来，我国城市地下管廊呈现的是多政府部门、多辖区、多使用单位、多仪器装置的管理混乱状态。严重影响了城市运行的质量和效率。随着大规模都市的建立，城市地下管廊的综合管理得到国家及各级政府的高度重视，使城市管廊建设从过去的探索阶段正式步入政府调控、多方融资、统一规划和总体运营的平稳发展阶段。城市地下综合管廊建设包括供水、排水、燃气、热力、电力、通信、广播电视、工业等多个城市重要管线的有序安装与控制，然而目前管廊监控距离超长，监控内容复杂，监控种类繁多，要求精准度高，已有的控制装置根本无法满足现代化都市城市地下管廊管理工作的需要。因此，研发一种城市地下综合管廊的多物理量监测系统便显得十分重要。
技术实现思路
本专利技术在于提供一种城市地下综合管廊的多物理量监测系统，主要是解决现有城市地下综合管廊监控距离超长，监控内容复杂，监控种类繁多，要求精准度高，已有的控制装置不适用，无法满足监测需求的问题。本专利技术包括计算机，还包括将计算机的控制指令传输给激光器组的第一通讯接口；接收第一通讯接口的控制指令，由输出口向外发送对应波长的激光，经激光输出光路至多路光开关光输入口的激光器组；将计算机的控制指令传输给多路光开关，接通与激光器组对应波长激光相关的光输出口输出光路，且以0.5秒的时间间隔对多路光开关输出光路进行自动切换的第二通讯接口；接收激光器组发送的激光信号，并在第二通讯接口控制下自动接通相关光输出口输出光路，同时将对应光输出口输出光路的传感反馈信号至反馈接收光路的多路光开关；对应接收多路光开关光输出口输出光路的激光，与被测介质或对象作用形成传感反馈信号经校准至多路光开关，并由20-40个传感器并联或串联构成的多模光纤传感器组、单模光纤传感器组、光纤光栅传感器组、光纤气体传感器组；接收或采集多路光开关反馈接收光路的反馈光信号，将光信号转换成电信号，再传输给数据采集器的光电探测器组；采集光电探测器组的传输数据，并送入计算机的数据采集器。本专利技术由于采取了所述结构，可利用计算机和第一、第二通讯接口自动切换激光器组输出激光与多路光开关相关光输出口输出光路，实现对光纤传感器数据的轮询采集，加上光电探测器组、数据采集器和计算机程序的有机配合，通过对温度、湿度、液位、应力变化与气体多物理量及多点超长距离的监测与控制，可靠实现城市地下综合管廊的火灾内涝、地质沉降、管线的伸缩变形以及氧气、硫化氢、甲烷多种气体有效综合监控，可形成10公里范围内管廊监测的基本模块。多个模块叠加能够实现多管廊和多个10公里范围的测量。与现有技术相比具有突出的实质性特点与显著的进步。还具有定位功能强、测量精度高、使用寿命长、多功能集一管廊、管廊利用率高、适合城市推广等优点。附图说明图1是本专利技术整体结构示意图；图2是光纤传感器连接示意图。具体实施方式图1、图2所示本专利技术的一种城市地下综合管廊的多物理量监测系统是目前城市管理建设中的重大技术创新项目。该系统由计算机1、第一通讯接口（称485协议接口）2、第二通讯接口（也称485协议接口）3、数据采集器4、激光器组5、光电探测器组6、多路光开关7、多模光纤传感器组8、单模光纤传感器组9、光纤光栅传感器组10、光纤气体传感器组11组成。所述数据采集器4安装在计算机1的PCI插槽内，计算机1设有第一通讯接口）2和第二通讯接口3，其中第一通讯接口2是将计算机的控制指令传输给激光器组5。激光器组5由激光控制器与全波段（1100-1850nm）激光器组成。激光器组5设有激光输出口，向外发送对应波长的激光，经激光输出光路12至多路光开关7光输入口。即对应于多路光开关7的COM端，同时，由第二通讯接口3将计算机的控制指令传输给多路光开关7，接通与激光器组对应波长激光相关的光输出口输出光路即13、131、132、133中任意一个，以此来控制多路光开关7各光输出口的开通，并以0.5秒的时间间隔对输出光路进行自动切换，进而实现计算机1轮询采集各个传感器组数据之目的。在多路光开关7的光输出口的输出光路13、131、132、133对应设置了多模光纤传感器组8、单模光纤传感器组9、光纤光栅传感器组10和光纤气体传感器组11，所述每一传感器组由20-40个并联或串联的传感器构成。如图2给出的是20个传感器相并联构成的传感器组11的情况。所述各传感器根据传感光纤光栅的不同由计算机排序编码。而且所述多路光开关7的每个光输出口至少能带载8-16个通道。所述多路光开关7还将对应光输出口输出光路的传感反馈信号经反馈接收光路14至光电探测器组6，而光电探测器组6除接收或采集传感反馈信号外，还将光信号转换成电信号，然后传输给计算机1内部的数据采集器4，由计算机1读取并显示。使用本监测系统对城市地下综合管廊的多物理量实施测量时，应将多模光纤传感器组8中各传感器安装于热力管道、供水管道等液体管道外侧及管廊内需测温位置进行管道漏点及管廊内温度测量；将光纤光栅传感器组10传感器安装于集水坑内或需测湿位置，可测量管廊内积水液位或管廊内湿度；同时还可针对某一点进行应变测量。将光纤气体传感器组11传感器置于地坪附近可进行氧气浓度测量，而硫化氢测量和甲烷气体的测量则将所述传感器安装于管廊通风口处；对于应变测量和振动测量是将单模光纤传感器组9的传感器分别安装在管道、廊壁或所需被测适当位置，同时满足管廊地质沉降和机械设备噪声的测量。本系统工作时，由计算机程序控制，首先计算机1通过第一通讯接口2向激光器组5发出控制指令，激光器组5接收指令由激光输出口向外发送对应波长的激光（如发出1550nm激光即为测温，而C﹢L波段激光即为测湿，不同波段激光将对应于多路光开关7不同的输出光路13、131、132、133。也就是选择被测介质或对象不同）。该激光经输出光路12到达多路光开关7。与此同时，计算机1也经第二通讯接口3向多路光开关7发送控制指令，多路光开关7接收控制指令后，选择性开通多路光开关7中一光输出口对应的输出光路例如133。同时接通与其并联的20只传感器构成的传感器组11。所述20只传感器根据传感光纤光栅的不同由计算机排序编码如图2所示1101、1102……1120。此时传感器内的激光与被测气体形成波峰并校准后经单模光纤即输出光路133传至多路光开关7，再经反馈接收光路14进入光电探测器组6，光电探测器组6在采集光路信号的同时将光信号转换成电信号，传输给数据采集器4，再由计算机1进行读取并显示器显示。本专利技术由计算机1的第二通讯接口控制，每0.5秒相应开通传感器组8、9、10、11中的一路，并联的20-40个传感器数据即刻存入计算机1，即完成一次轮询采集并自动切换，本专利技术设置四个光输出口，每个光输出口至少能带载8-16个通道，每个通道是20-40个传感器，其具有如此强大的带载能力也是多点、超长距离的多物理量监测获得成功的重要因素。以此类推，根据所述实施方式可完成以上所述城市地下综合管廊中其它物理量的多点超长距离的监测本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种城市地下综合管廊的多物理量监测系统，包括计算机（1），其特征在于：它还包括：将计算机（1）的控制指令传输给激光器组（5）的第一通讯接口（2）；接收第一通讯接口（2）的控制指令，由输出口向外发送对应波长的激光，经激光输出光路（12）至多路光开关（7）光输入口的激光器组（5）；将计算机（1）的控制指令传输给多路光开关（7），接通与激光器组（5）对应波长激光相关的光输出口输出光路（12），且以0.5秒的时间间隔对多路光开关（7）输出光路（13、131、132、133）进行自动切换的第二通讯接口（3）；接收激光器组（5）发送的激光信号，并在第二通讯接口（3）控制下自动接通多路光开关（7）相关光输出口输出光路（13、131、132、133），同时将对应光输出口输出光路的传感反馈信号至反馈接收光路（14）的多路光开关（7）；对应接收多路光开关（7）光输出口输出光路（13、131、132、133）的激光，与被测介质或对象作用形成传感反馈信号经校准至多路光开关（7），并由20‑40个传感器并联或串联构成的多模光纤传感器组（8）、单模光纤传感器组（9）、光纤光栅传感器组（10）、光纤气体传感器组（11）；接收或采集多路光开关（7）反馈接收光路（14）的反馈光信号，将光信号转换成电信号，再传输给数据采集器（4）的光电探测器组（6）；采集光电探测器组（6）的传输数据，并送入计算机（1）的数据采集器（4）。...

【技术特征摘要】
1.一种城市地下综合管廊的多物理量监测系统，包括计算机（1），其特征在于：它还包括：将计算机（1）的控制指令传输给激光器组（5）的第一通讯接口（2）；接收第一通讯接口（2）的控制指令，由输出口向外发送对应波长的激光，经激光输出光路（12）至多路光开关（7）光输入口的激光器组（5）；将计算机（1）的控制指令传输给多路光开关（7），接通与激光器组（5）对应波长激光相关的光输出口输出光路（12），且以0.5秒的时间间隔对多路光开关（7）输出光路（13、131、132、133）进行自动切换的第二通讯接口（3）；接收激光器组（5）发送的激光信号，并在第二通讯接口（3）控制下自动接通多路光开关（7）相关光输出...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔刚，
申请(专利权)人：崔刚，
类型：发明
国别省市：吉林,22