一种分布式光纤温度传感器温度精度测试系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及电网监测的技术领域，更具体地，涉及一种分布式光纤温度传感器温度精度测试系统及方法，包括顺次连接的测试控制后台PC、以太网路由器LAN、布里渊型待测设备Device、波峰复用WDM、光缆L以及尾端装置L4：以太网路由器LAN连接有LoRa网关LN，LoRa网关LN连接有发热电缆控制装置组T及温度测试节点组：发热电缆控制装置组T对发热电缆组h的发热控制，温度测试节点组包括均布于光纤的第一温度测试节点组M及设于光缆L与发热电缆组h或两组相邻的发热电缆组的分界处的第二温度测试节点组N，波峰复用WDM连接有具有LoRa功能的远程OTDR装置O。本发明专利技术同步光纤传感器测量与温度测试节点的测量数据，且能够实现对长距离温度动态变化进行实时的精细测量。

A distributed optical fiber temperature sensor temperature accuracy test system and method

【技术实现步骤摘要】
一种分布式光纤温度传感器温度精度测试系统及方法
本专利技术涉及电网监测的
，更具体地，涉及一种分布式光纤温度传感器温度精度测试系统及方法。
技术介绍
光纤传感技术具有抗电磁干扰、本质防暴、防雷击、现场无需电源、体积小、重量轻、灵敏度高、损耗小、长距离和远程监测、长期在线监测的优点，是目前最为前沿的测量技术之一。其中，基于布里渊散射效应的分布式光纤传感器在监测距离、响应时间等指标均为最优，可以监测沿光纤的路径上在时间和空间上的连续分布式温度与应力信息，具有广阔的应用前景，在智能电网长距离电力架空线路和海底电缆的温度及应变监控，森林、公路、铁路、隧道等的防火预警，建筑结构健康监控等，重要防护区域、通信或输油管线、交通线路以及重要国境线入侵预警、油气管线渗漏等领域都有重大应用。目前，基于布里渊散射效应的分布式光纤传感技术在实际项目应用的主要包括基于自发布里渊散射的光时域反射计(BrillouinOpticalTime-DmainReflectometry,BOTDR)和基于受激布里渊散射的光时域分析(BrillouinOpticalTime-DmainAnalysis,BOTDA)。然而，现有的布里渊型分布式光纤传感器温度精度测试方法，尚无统一的测试标准，常用方式是用点式的热电偶温度计测试光纤某个点的温度，与光纤传感器测得该点温度做比较，存在诸多不足：(1)用点式温度计仅选取一个点或者多个点先后测试比较，比较测量点数极少，并且时间上温度计测量和光纤传感器测量并不同步的；(2)需要人工关注温度计变化，难以对长距离里温度动态变化进行实时的精细测量。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种分布式光纤温度传感器温度精度测试系统及方法，采用LoRa技术(LongRange，超长距低功耗数据传输技术)将各个发热电缆控制装置、大量的温度测试节点和光纤尾端控制设备接入LoRa网络，实现光纤所在沿线的环境温度的变化、温度采集与控制。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：提供一种分布式光纤温度传感器温度精度测试系统，包括顺次连接的测试控制后台PC、以太网路由器LAN、布里渊型待测设备Device、波峰复用WDM、光缆L以及尾端装置L4：所述光缆L包括l1和l2两组缆芯，所述光缆包括设于室内的L1光缆起始端、设于室外的L2光缆室外端以及设于室内L3光缆末端，所述L1光缆起始端与波峰复用WDM连接，所述L2光缆室外端与尾端装置L4连接，所述光缆内部设有发热电缆组h；所述以太网路由器LAN连接有用于以太网络和LoRa协议转换和控制的LoRa网关LN，所述LoRa网关LN连接有发热电缆控制装置组T及温度测试节点组：所述发热电缆控制装置组T控制输出功率以实现对发热电缆组h的发热控制，所述温度测试节点组包括均布于光纤的第一温度测试节点组M及设于光缆L与发热电缆组h或两组相邻的发热电缆组的分界处的第二温度测试节点组N；所述波峰复用WDM连接有具有LoRa功能的远程OTDR装置O。本专利技术的分布式光纤温度传感器温度精度测试系统，利用LoRa技术，将各个发热电缆控制装置、大量的温度测试节点和尾端装置L4接入LoRa网络，实现光纤所在沿线的环境温度的变化、温度采集与控制，同步获取光纤传感器测量与温度测试节点的测量数据，实现对长距离温度动态变化进行实时的精细测量；控制各温度测试节点实现温度分布式动态测量，计算得到实际温度测试精度；控制发热电缆发热致发热电缆一侧温度上升位置两侧出现明显温差，可以验证布里渊型分布式光纤传感器温度突变事件测量和定位的准确性。进一步地，所述温度测试节点组包括多组温度测试节点，所述温度测试节点包括第一单片机、第一LoRa模块、锂电池、充电电路以及第一外置LoRa天线：所述第一LoRa模块、锂电池均与第一单片机连接，所述第一LoRa模块连接有第一外置LoRa天线且第一外置LoRa天线与LoRa网关LN信号连接，所述充电电路与锂电池连接。温度测试节点加入LoRa网络，通过温度测试节点实现光纤沿线的温度的分布式实时同步动态监测，且监测的数据作为布里渊型分布式光纤传感器温度精度计算基准，可以准确评估整段长距离光纤的光纤传感器的温度测量精度；另外，本专利技术的发热电缆接入光缆的起始位置和结束位置都设置温度测试节点，且在这些位置标明实际的光纤长度位置，控制发热电缆发热致发热电缆一侧温度上升位置两侧出现明显温差，可以验证布里渊型分布式光纤传感器温度突变事件测量和定位的准确性。进一步地，所述尾端装置L4包括顺次连接的电源模块、第二单片机、第二LoRa模块及第二外置LoRa天线，所述第二单片机、电源模块均与光开关连接，所述第二外置LoRa天线与LoRa网关LN信号连接，所述光开关包括与缆芯l1连接的第一连接端、与缆芯l2连接的第二连接端以及悬空设置的第三连接端。进一步地，所述布里渊型待测设备Device为BOTDA或BOTDR。进一步地，当选用BOTDA为布里渊型待测设备Device时，第一连接端与第二连接端连通，缆芯l1、缆芯l2组成BOTDA测试环路；当BOTDR为布里渊型待测设备Device时，第一连接端与第三连接端连通，缆芯l1、缆芯l2断开单独提供给BOTDR测试。本专利技术还提供了一种分布式光纤温度传感器温度精度方法，包括线路损耗测试方法、静态温度精度测试方法、动态温度精度测试方法以及温度突变事件测量和定位性能测试方法，其中：线路损耗测试方法：根据布里渊型待测设备Device，控制尾端装置L4连通缆芯l1、缆芯l2、控制远程OTDR装置O进行测试，将测得的线路损耗与初始值进行比较：若存在异常，则停止所有测试发出告警；若正常，则结束线路损耗测试进入静态温度精度测试和动态温度精度测试；静态温度精度测试方法：设置温度采集平均时间、数据上传间隔及测试总长；以布里渊型待测设备Device的时间值为标准，对第一温度测试节点组M校时；启动布里渊型待测设备Device和第一温度测试节点组M的各个第一温度测试节点；测试控制后台PC获取各个温度测试节点的数据直至测试时间达测试总长，测试结束，停止布里渊型待测设备Device和第一温度测试节点组M；其中，同一测试时间的数据为一组；根据各个第一温度测试节点的数据计算静态温度精度误差；动态温度精度测试方法：设置温度采集平均时间、数据上传间隔、测试总长、布里渊型待测设备Device的定位精度和单点采样距离间隔，选择发热电缆控制装置；以布里渊型待测设备Device的时间值为标准，对第二温度测试节点组N进行校对；启动布里渊型待测设备Device和第二温度测试节点组N的各个温度测试节点和发热电缆控制装置组；测试控制后台PC获取各个第二温度测试节点的数据直至测试时间达测试总长，测试结束，停止布里渊型待测设备Device和第二温度测试节点组N；其中，同一测试时间的数据为一组，根据各个第二温度测试节点的数据计算动态温度精度误差；温度突变事件测量和定位性能测试方法：设置温度采集平均时间、数据上传间隔、测试总长、布里渊型待测设备Device温度突变事件判断最小阈值，选择发热电缆控制装置；以布里渊型待测设备Device的时间值为标准，对第一温度测试节点组M和第二温度测试节点组N进行校对；启动布里渊型本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种分布式光纤温度传感器温度精度测试系统，其特征在于，包括顺次连接的测试控制后台PC、以太网路由器LAN、布里渊型待测设备Device、波峰复用WDM、光缆L以及尾端装置L4：所述光缆L包括l1和l2两组缆芯，所述光缆包括设于室内的L1光缆起始端、设于室外的L2光缆室外端以及设于室内L3光缆末端，所述L1光缆起始端与波峰复用WDM连接，所述L2光缆室外端与尾端装置L4连接，所述光缆内部设有发热电缆组h；所述以太网路由器LAN连接有用于以太网络和LoRa协议转换和控制的LoRa网关LN，所述LoRa网关LN连接有发热电缆控制装置组T及温度测试节点组：所述发热电缆控制装置组T控制输出功率以实现对发热电缆组h的发热控制，所述温度测试节点组包括均布于光纤的第一温度测试节点组M及设于光缆L与发热电缆组h或两组相邻的发热电缆组的分界处的第二温度测试节点组N；所述波峰复用WDM连接有具有LoRa功能的远程OTDR装置O。

【技术特征摘要】
1.一种分布式光纤温度传感器温度精度测试系统，其特征在于，包括顺次连接的测试控制后台PC、以太网路由器LAN、布里渊型待测设备Device、波峰复用WDM、光缆L以及尾端装置L4：所述光缆L包括l1和l2两组缆芯，所述光缆包括设于室内的L1光缆起始端、设于室外的L2光缆室外端以及设于室内L3光缆末端，所述L1光缆起始端与波峰复用WDM连接，所述L2光缆室外端与尾端装置L4连接，所述光缆内部设有发热电缆组h；所述以太网路由器LAN连接有用于以太网络和LoRa协议转换和控制的LoRa网关LN，所述LoRa网关LN连接有发热电缆控制装置组T及温度测试节点组：所述发热电缆控制装置组T控制输出功率以实现对发热电缆组h的发热控制，所述温度测试节点组包括均布于光纤的第一温度测试节点组M及设于光缆L与发热电缆组h或两组相邻的发热电缆组的分界处的第二温度测试节点组N；所述波峰复用WDM连接有具有LoRa功能的远程OTDR装置O。2.根据权利要求1所述的分布式光纤温度传感器温度精度测试系统，其特征在于，所述温度测试节点组包括多组温度测试节点，所述温度测试节点包括第一单片机、第一LoRa模块、锂电池、充电电路以及第一外置LoRa天线：所述第一LoRa模块、锂电池均与第一单片机连接，所述第一LoRa模块连接有第一外置LoRa天线且第一外置LoRa天线与LoRa网关LN信号连接，所述充电电路与锂电池连接。3.根据权利要求1所述的分布式光纤温度传感器温度精度测试系统，其特征在于，所述尾端装置L4包括顺次连接的电源模块、第二单片机、第二LoRa模块及第二外置LoRa天线，所述第二单片机、电源模块均与光开关连接，所述第二外置LoRa天线与LoRa网关LN信号连接，所述光开关包括与缆芯l1连接的第一连接端、与缆芯l2连接的第二连接端以及悬空设置的第三连接端。4.根据权利要求3所述的分布式光纤温度传感器温度精度测试系统，其特征在于，所述布里渊型待测设备Device为BOTDA或BOTDR。5.根据权利要求4所述的分布式光纤温度传感器温度精度测试系统，其特征在于，当选用BOTDA为布里渊型待测设备Device时，第一连接端与第二连接端连通，缆芯l1、缆芯l2组成BOTDA测试环路；当BOTDR为布里渊型待测设备Device时，第一连接端与第三连接端连通，缆芯l1、缆芯l2断开单独提供给BOTDR测试。6.一种分布式光纤温度传感器温度精度测试方法，其特征在于，包括线路损耗测试方法、静态温度精度测试方法、动态温度精度测试方法以及温度突变事件测量和定位性能测试方法，其中：线路损耗测试方法：根据布里渊型待测设备Device，控制尾端装置L4连通缆芯l1、缆芯l2、控制远程OTDR装置O进行测试，将测得的线路损耗与初始值进行比较：若存在异常，则停止所有测试发出告警；若正常，则结束线路损耗测试进入静态温度精度测试和动态温度精度测试；静态温度精度测试方法：设置温度采集平均时间、数据上传间隔及测试总长；以布里渊型待测设备Device的时间值为标准，对第一温度测试节点组M校时；启动布里渊型待测设备Device和第一温度测试节点组M的各个第一温度测试节...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵尊慧，孙廷玺，王旭峰，王升，张真毅，黄毓华，崔江静，鲁晓一，方义治，吴伟文，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司，广东电网有限责任公司珠海供电局，
类型：发明
国别省市：广东,44