【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光纤传感，具体涉及一种基于5g通信的工地消防监测光纤传感系统。
技术介绍
1、用于工地消防监测的分布式光纤温度传感技术是一种能够实时、连续地监测整个光纤长度上温度变化的先进技术。它基于光纤的光学特性和反射原理，通过测量光纤中散射光的强度和相位变化来推断温度分布。同时有些需要远程组网的应用场景，每个边缘本地测温主机会把运算好的温度数据通过4g通信发送到远程服务器端。目前，分布式光纤温度传感技术已经在多个领域得到广泛应用，例如火灾监测、油井温度监测、电力设备监测等。随着技术的进一步发展，分布式光纤温度传感技术在精度、灵敏度和实时性方面将不断提升，有望在更多领域展现出巨大的潜力和应用前景。
2、目前用于消防监测的光纤温度传感技术因为采集的是整条光纤的数据曲线，而且需要几万次的重复多次采集再来做运算才能更精准的获取光纤每一个测温点的数据，例如采集10km的光纤测温数据，按最低要求每米采集一个测温点，每个测温点采用12位的ad数据模式，即每条光纤有20kb的数据量，还需要同时采集背影原始数据才能通过运算获取有用的温度信息，每采集一次就有40kb，如果最低精度要求，需要10000次以上的重复采集，就有400mb的数据量，这么庞大的数据量，结合现在的应用场景，一般光纤测温主机都是放在偏远的地区，不方便部署高速有线网络，4g通信网络又不满足现有数据量要求，所以无法实时的把数据远程上传平台或者服务器终端做运算，只能在现场边缘终端的本地计算机做运算，但是每个终端主机的配置不可能太高，算力有限，所以也就存在以下一些缺陷：p>
3、1、空间分辨率限制：目前的分布式光纤温度传感技术的空间分辨率通常在米级或亚米级，这对于某些需要更高空间分辨率的应用场景可能不够满足需求。
4、2、温度测量精度：虽然分布式光纤温度传感技术在温度测量方面已经取得了较高的精度，但与某些传统的局部温度传感器相比，其测量精度仍然有一定差距。特别是在高温环境下，一些特殊的校准和保护措施可能需要采取。
5、3、信号衰减和灵敏度：分布式光纤温度传感技术中的信号衰减问题可能会导致信号质量下降，从而影响测量精度。此外，一些应用场景可能需要更高的灵敏度来检测微弱的温度变化。
6、4、数据处理和解析复杂性：分布式光纤温度传感技术生成的数据量庞大，对数据的处理和解析需要一定的算法和计算能力支持。在大规模应用时，数据的处理和分析可能变得复杂和耗时。
7、5、成本和安装复杂性：目前的分布式光纤温度传感技术设备成本较高，特别是对于长距离应用或大规模部署而言。此外，设备的安装和维护也可能相对复杂，需要专业知识和技能。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术提出了一种基于5g通信的工地消防监测光纤传感系统，加入5g技术，利用5g大带宽低时延的特点，把庞大的数据量上传到更高端的远程服务器来做运算，可以利用更高精度的采集器件，更多的采集次数，同时降低边缘计算机的算力要求。
2、为实现上述技术方案，本专利技术提供了一种基于5g通信的工地消防监测光纤传感系统，包括：光纤传感器，用于实时监测温度变化；光纤传感器连接模块，用于将光纤传感器与其他系统组件连接起来；数据采集和处理单元，用于将光纤传感器输出的光学信号转换为数字信号，并对数据进行初步的处理、存储和分析；5g通信模块，用于实现与5g基站的通信和数据传输；远端用户平台，用于控制系统的运行和运算监测温度数据，通过远端用户平台，用户可以查看实时温度数据、设置报警阈值、进行数据分析。
3、优选的，本系统按照如下方式运行：光纤传感器将温度变化转化为光学信号，并通过连接模块与数据采集和处理单元进行连接，光纤连接模块负责确保光纤传感器的信号传输的可靠性和稳定性，数据采集和处理单元负责采集光纤传感器的输出信号，并将其转换为数字信号，5g通信模块负责与5g网络进行通信和数据传输，用于与5g基站建立通信连接，并将采集到的大量原始数据传输到网络中，远端用户平台是用户与系统进行交互的接口，可以通过5g通信模块与数据采集和处理单元进行通信，实时获取原始数据做运算获取温度数据，并进行显示、报警设置和数据分析。
4、优选的，所述数据采集和处理单元包括模数转换器、数字信号处理器、微控制器，用于将光纤传感器输出的光学信号转换为数字信号，并对数据进行初步的处理、存储和分析。
5、优选的，所述5g通信模块包括5g通信芯片、天线、射频前端。
6、优选的，本系统采用如下方式对光纤的散射或反射信号特性进行测量和定位：
7、s1、发送脉冲光信号入射到被测光纤中，通过光纤传感器感应脉冲光信号；
8、s2、光纤传感器将脉冲光信号传递至数据采集和处理单元，数据采集和处理单元接收从光纤中返回的反射或散射的光信号；
9、s3、数据采集和处理单元通过测量反射/散射光信号的到达时间与发射脉冲光信号的时间之间的差异，计算光信号在光纤中的传播时间延迟；
10、s4、分析接收到的反射/散射光信号的强度分布；
11、s5、根据时间延迟和光强度分布的信息，推算光纤中的事件位置。
12、优选的，所述步骤s4中，分析接收到的反射/散射光信号的强度分布时，是根据光强随距离变化的关系，通过光强强度计算出温度信息。
13、优选的，所述步骤s5中，具体通过比较光纤中的散射/反射信号特征与已知位置或标定的参考信号特征进行匹配和定位。
14、本专利技术在传统的光纤消防测温传统技术上加入了5g通信功能，从而解决了传统技术存在的多种问题，与现有技术相比，具有以下优点：
15、(1)高速数据传输：5g网络提供了更高的带宽和更低的延迟，可以实现更快速的数据传输。这意味着带5g的dts系统可以以更高的速率采集、传输和处理温度数据，实时监测温度变化，响应更快的控制和决策需求，同时可以把大量的数据放在更高性能的服务端做运算，提高分辨率和温度精度，也可以做ai决策运算。
16、(2)降低成本：通过5g网络，可以把更多的算力放在服务器端，使边缘测温主机只负责简单初步运算，不再需要高性能计算机，从而大大降低生产成本。
17、(3)宽广覆盖范围：5g网络具备广阔的覆盖范围，能够连接更多的设备和传感器。这意味着带5g的dts系统可以覆盖更大的区域，监测更广泛的温度分布，适用于大范围的应用场景，如工业过程监控、管道输送温度监测等。
18、(4)多设备连接能力：5g网络支持大规模物联网连接，可以同时连接和管理大量的传感器和设备。带5g的dts系统可以轻松连接多个分布式温度传感器，实现对大规模温度数据的采集、传输和处理，适用于复杂的工业环境和基础设施监测。
19、(5)更强的网络安全性：5g网络提供更强的安全性和隐私保护机制，能够对数据进行加密、身份认证和访问控制。带5g的dts系统可以在数据传输过程中提供更高级别的安全保护，防止数据泄露和未授权访问。
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1.一种基于5G通信的工地消防监测光纤传感系统，其特征在于包括：
2.如权利要求1所述的基于5G通信的工地消防监测光纤传感系统，其特征在于，按照如下方式运行：光纤传感器将温度变化转化为光学信号，并通过连接模块与数据采集和处理单元进行连接，光纤连接模块负责确保光纤传感器的信号传输的可靠性和稳定性，数据采集和处理单元负责采集光纤传感器的输出信号，并将其转换为数字信号，5G通信模块负责与5G网络进行通信和数据传输，用于与5G基站建立通信连接，并将采集到的大量原始数据传输到网络中，远端用户平台是用户与系统进行交互的接口，可以通过5G通信模块与数据采集和处理单元进行通信，实时获取原始数据做运算获取温度数据，并进行显示、报警设置和数据分析。
3.如权利要求2所述的基于5G通信的工地消防监测光纤传感系统，其特征在于，所述数据采集和处理单元包括模数转换器、数字信号处理器、微控制器，用于将光纤传感器输出的光学信号转换为数字信号，并对数据进行初步的处理、存储和分析。
4.如权利要求2所述的基于5G通信的工地消防监测光纤传感系统，其特征在于，所述5G通信模块包括5G
5.如权利要求2所述的基于5G通信的工地消防监测光纤传感系统，其特征在于，本系统采用如下方式对光纤的散射或反射信号特性进行测量和定位：
6.如权利要求5所述的基于5G通信的工地消防监测光纤传感系统，其特征在于，所述步骤S4中，分析接收到的反射/散射光信号的强度分布时，是根据光强随距离变化的关系，通过光强强度计算出温度信息。
7.如权利要求5所述的基于5G通信的工地消防监测光纤传感系统，其特征在于，所述步骤S5中，具体通过比较光纤中的散射/反射信号特征与已知位置或标定的参考信号特征进行匹配和定位。
...【技术特征摘要】
1.一种基于5g通信的工地消防监测光纤传感系统，其特征在于包括：
2.如权利要求1所述的基于5g通信的工地消防监测光纤传感系统，其特征在于，按照如下方式运行：光纤传感器将温度变化转化为光学信号，并通过连接模块与数据采集和处理单元进行连接，光纤连接模块负责确保光纤传感器的信号传输的可靠性和稳定性，数据采集和处理单元负责采集光纤传感器的输出信号，并将其转换为数字信号，5g通信模块负责与5g网络进行通信和数据传输，用于与5g基站建立通信连接，并将采集到的大量原始数据传输到网络中，远端用户平台是用户与系统进行交互的接口，可以通过5g通信模块与数据采集和处理单元进行通信，实时获取原始数据做运算获取温度数据，并进行显示、报警设置和数据分析。
3.如权利要求2所述的基于5g通信的工地消防监测光纤传感系统，其特征在于，所述数据采集和处理单元包括模数转换器、数字信...
【专利技术属性】
技术研发人员：温振山，肖益珊，张忠平，
申请(专利权)人：广东宜通联云智能信息有限公司，
类型：发明
国别省市：
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