温度测定系统以及异常检测方法技术方案

本发明专利技术提供一种能够在初始阶段检测在化工厂、炼油厂以及火力发电站等设施中发生的异常的温度测定系统以及异常检测方法。温度测定系统具有光纤(30)、温度分布测定装置(31)、以及数据处理装置(32)。温度分布测定装置(31)向光纤(30)射入光并检测后方散射光，根据其检测结果来取得沿光纤(30)的长度方向的温度分布。数据处理装置(32)存储由温度分布测定装置(31)取得的温度分布，并且针对运算当前时刻的温度分布和过去的温度分布的差值而得到的差值温度分布实施信号处理，并根据其结果来判断异常的有无。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】温度测定系统以及异常检测方法
本专利技术涉及温度测定系统以及异常检测方法。
技术介绍
在如化工厂、炼油厂以及火力发电站等那样处理大量的可燃物、爆炸物或者危险物的设施中，尽早检测配管、罐等的腐蚀、变薄来预先防止重大事故是很重要的。为此，有时采用将光纤用作温度传感器的温度分布测定装置(DistributedTemperatureSensor：DTS，分部式温度传感器)。例如，在配管、罐的周围敷设光纤，并将光纤的端部与温度分布测定装置连接。而且，从温度分布测定装置向光纤内照射激光，利用温度分布测定装置检测在光纤内产生的拉曼散射光来取得配管、罐等的温度，并根据其结果来判断异常的有无。由于在化工厂、炼油厂以及火力发电站等设施中，异常检测的耽搁与重大事故相关，所以期望能够在尽早的阶段检测出发生异常的系统。专利文献1：国际公开第2010/125712号
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种能够在初始阶段检测出在化工厂、炼油厂以及火力发电站等设施中发生的异常的温度测定系统以及异常检测方法。根据公开的技术的一个观点，提供一种温度测定系统，该温度测定系统具有：光纤；温度分布测定装置，向上述光纤射入光并检测后方散射光，根据其检测结果来取得沿上述光纤的长度方向的温度分布；数据处理装置，存储由上述温度分布测定装置取得的温度分布，并且针对运算当前时刻的温度分布和过去的温度分布的差值而得到的差值温度分布实施信号处理，根据其结果来判断异常的有无。根据公开的技术的另一个观点，提供一种异常检测方法，具有：通过温度分布测定装置向光纤的一端侧射入光并取得后方散射光的工序；通过数据处理装置存储由上述温度分布测定装置取得的后方散射光的强度分布，并且针对运算当前时刻的温度分布和过去的温度分布的差值而得到的差值温度分布实施信号处理，根据其结果来判断异常的有无的工序。根据上述一个观点涉及的温度测定系统以及异常检测方法，能够在初始阶段检测在化工厂、炼油厂以及火力发电站等设施中发生的异常。附图说明图1是表示数据中心的计算机室的构造的示意图。图2是对使用了光纤的温度测定系统进行说明的图。图3是表示在温度约为23℃的环境中配置光纤，并将5m的位置作为中心的一定的区间加热至55℃时，利用温度分布测定装置取得的温度分布的图。图4是表示传递函数的一个例子的图。图5是表示图4的传递函数的反函数的图。图6是在三台机架上敷设光纤，并通过温度分布测定装置测定了光纤的长度方向的温度分布的结果的图。图7是表示温度分布测定方法的流程图。图8是表示通过温度分布测定装置取得的温度分布的图。图9是表示求取传递函数的各分量时使用的步进式(step)实际温度分布以及与其对应的测定温度分布的图。图10是表示超分辨率信号处理的效果的图(其一)。图11是表示超分辨率信号处理的效果的图(其二)。图12是表示超分辨率信号处理的效果的图(其三)。图13是表示在温度为25℃的环境下将光纤的一定的区间加热至55℃时，利用温度分布测定装置取得的温度分布的图。图14是表示测定了室内的温度分布的结果的图。图15是表示实施方式所涉及的温度测定系统的结构的框图。图16是对使用了实施方式所涉及的温度测定系统的异常检测方法进行说明的流程图。图17是表示当前温度分布、过去温度分布以及差值温度分布的图。图18是表示异常发生之前的差值温度分布、对该差值温度分布进行微分而得到的微分温度分布、以及使FIR滤波发挥作用而得到的温度分布的图。图19是表示异常发生时的差值温度分布、对该差值温度分布进行微分而得到的微分温度差分布、和使FIR滤波发挥作用而得到的温度差分布的图。图20是表示将异常区域A设为有限测定温度分布区域，并作为非负约束进行了超分辨率信号处理的结果的图。图21是表示当前温度分布、过去温度分布以及差值温度分布的图。图22是一并表示差值温度分布、对差值温度分布进行微分而得到的微分温度分布、使FIR滤波作用于差值温度分布的结果、以及使FIR滤波作用于微分温度分布的结果的图。图23是表示差值温度分布和对该差值温度分布进行了超分辨率信号处理的结果的图。图24是表示可利用性一的图(其一)。图25是表示可利用性一的图(其二)。图26是表示可利用性二的图。图27是表示可利用性三的图。具体实施方式以下，作为用于理解实施方式的预备事项，以数据中心内的温度分布测定为例，对将光纤作为传感器的温度测定系统中的超分辨率信号处理进行说明。(预备事项)图1是表示数据中心的计算机室的构造的示意图。如该图1所示，在一般的数据中心中，计算机室的室内被分离成设备设置区域10、以及设置在设备设置区域10的地板下的活动地板(freeaccessfloor)(地板下空间)。在设备设置区域10配置有收纳了多个计算机(服务器)的多个机架11。在一般的机架11中，通过设置在机架11内的送风风扇从机架11的前面(进气面)侧导入低温的空气来冷却计算机，并将温度因此上升的空气从背面或者上面(排气面)排出。与各机架11连接的电力线缆、通信线缆等各种线缆16以收纳于线缆管道17的状态下被配置于活动地板15。另外，从空调机19向活动地板15供给被调整成一定温度的冷风。由空调机19供给至活动地板15的冷风从设置于设备设置区域10的地板12的通风口(格栅)12a被供给至设备设置区域10内，从机架11的前面侧吹入到机架11内。在这种数据中心中，为了将空调机11的运转状态最佳化来削减电力消耗量，期望对各机架11的温度分布进行测定。图2是对使用了光纤的温度测定系统进行说明的图。光纤24的端部与温度分布测定装置(DTS)20连接。该光纤24在活动地板15内穿过，并被从活动地板15引出至设备设置区域10而敷设于各机架11。在活动地板15中按每个机架11设置有卷绕了一定长度以上的光纤24的卷绕部24x、24y，这些卷绕部24x、24y间的光纤24被引出到设备设置区域10。引出到机架11内的光纤24被敷设成往路和回路至少一部分重叠。另外，在往路和回路的折回点设置有卷绕了一定长度以上的光纤24的卷绕部24z。温度分布测定装置20以一定的周期向光纤24输出规定的脉冲宽度的激光。而且，温度分布测定装置20检测在光纤24内产生的拉曼散射光(斯托克斯光以及反斯托克斯光)，并基于其检测结果来取得光纤24的长度方向的温度分布。数据处理装置29使用传递函数来修正从温度分布测定装置20输出的温度分布的数据，并输出修正后的温度分布。这里，对由数据处理装置29进行的温度分布的修正(超分辨率信号处理)进行说明。若将从温度分布测定装置20输出的激光的脉冲宽度(持续时间)t0设为10nsec，将真空中的光的速度c设为3×108m/sec，将光纤24的芯的折射率n设为1.5，则光纤24内的激光的脉冲宽度W如下述的式子所示那样约为2m。W＝t0·c/n＝10(nsec)·3×108(m/sec)/1.5≈2(m)该脉冲宽度量的激光的后方散射光作为一个信号被取入到温度分布测定装置20，温度分布测定装置20根据该脉冲宽度量的信号的累计值来检测温度。因此，若不对光纤24中的与脉冲宽度W相当的长度均匀地进行加热，则在温度分布测定装置20中不能进行准确的温度测定。以下，将利用温度分布测定装置20进行准确的温度测定所需要的光纤的长本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种温度测定系统，其特征在于，具有：光纤；温度分布测定装置，向所述光纤射入光并检测后方散射光，根据其检测结果来取得沿所述光纤的长度方向的温度分布；以及数据处理装置，存储由所述温度分布测定装置取得的温度分布，并且针对运算当前时刻的温度分布和过去的温度分布的差值而得到的差值温度分布实施信号处理，根据其结果来判断异常的有无。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种温度测定系统，其特征在于，具有：光纤；温度分布测定装置，向所述光纤射入光并检测后方散射光，根据其检测结果来取得沿所述光纤的长度方向的温度分布；以及数据处理装置，存储由所述温度分布测定装置取得的温度分布，并且针对运算当前时刻的温度分布和过去的温度分布的差值而得到的差值温度分布实施信号处理，根据其结果来判断异常的有无，在根据所述信号处理的结果判断为有异常时，所述数据处理装置沿所述光纤的长度方向设定根据所述信号处理的结果认为发生了异常的异常区域、以及其前后的认为没有异常的基准温度区域，并实施以所述基准温度区域中的所述当前时刻的温度分布与所述过去的温度分布的温度差为基准来修正所述异常区域的峰值的信号处理。2.根据权利要求1所述的温度测定系统，其特征在于，在实施修正所述峰值的信号处理时，所述数据处理装置使用根据对所述差值温度分布进行了积分而得到的结果导出的非负约束条件或者非正约束条件。3.根据权利要求2所述的温度测定系统，其特征在于，在通过修正所述峰值的信号处理进行了修正后的所述差值温度分布的峰值超过预先设定的阈值时，所述数据处理装置产生警报。4.根据权利要求1所述的温度测定系统，其特征在于，所述数据处理装置考虑正常的周期性温度变化来判断异常的有无。5.根据权利要求1所述的温度测定系统，其特征在于，所述信号处理包括针对所述差值温度分布进行微分处理的工序。6.根据权利要求1所述的温度测定系统，其特征在于，所述信号处理包括针对所述差值温度分布进行微分处理来取得微分温度分布，进而使FIR滤波作用于所述微分温度分布的工序，其中，所述FIR是指有限脉冲响应。7.根据权利要求2所述的温度测定系统，其特征在于，修正所述峰值的信号处理是超分辨率信号处理，在该超分辨率信号处理中，以所述差值温度分布和传递函数的卷积、与所述差值温度分布的均方误差在每次修正时都变小的方式，逐次进行多次针对所述差值温度分布的修正，并且在各次的修正时以与所述约束条件一致的方式将所述基准温度区域中的修正后的差值温度置换成推断差值温度。8.根据权利要求1至7中任意一项所述的温度测定系统，其特征在于，所述过去的温度分布数据是对过去的多个温度分布数据进行加权并相加而得到的温度分布数据。9.根据权利要求1所述的温度测定系统，其特征在于，所述光纤被沿...

【专利技术属性】
技术研发人员：宇野和史，武井文雄，笠嶋丈夫，只木恭子，石锅稔，
申请(专利权)人：富士通株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP