[发明专利]光纤光栅分布式缆井安全监测系统

说明书

技术领域

    本发明涉及一种缆井安全监测系统，具体为光纤光栅分布式缆井安全监测系统。采用光纤传感技术和非接触式的机械设计，用于实时在线的分布式缆井井盖开合和井下水位安全监测。

背景技术

高速公路通信系统在整个交通工程项目中起着举足轻重的作用，有大量光、电通信传输线路，担负着专网电话交换(有线／无线及卫星通信网)、路边紧急电话、全路车流量及各重点路段的监控系统和各收费站收费系统信息和数据传输以及设备运行管理信息等任务，高速公路中央隔离带地下预埋管线和通信人井是交通工程必备的基础设施，如何防止井盖被盗、光电缆被割断一直是项目施工单位和管理部门头疼的一个问题；在多雨和低洼地区的人井的排水问题，也很棘手，如何保障人井内设备的不被水淹浸泡失效和锈蚀，及时排除人井积水，避免无效人井积水状况排查。

光纤传感技术是20世纪70年代伴随光纤通信技术的发展而迅速发展起来的，以光波为载体，光纤为媒质，感知和传输外界被测量信号的新型传感技术。基于光纤的光学检测系统相比较于传统的光学传感系统有很多优势。最主要的一点是可以设计一个稳定无源的探头在恶劣环境中工作，远离监测站，这在严酷环境的应用中是非常具有优势的因素。其次是可以开发复用网络系统，通过预设在光缆中的传播媒介，单个的解调单元可以监测多个低成本无源传感头。光纤布喇格光栅传感器是光纤传感技术中最实用的传感器之一。以准分子紫外激光在光纤纤芯中写入具有一定中心波长的光纤布喇格光栅，它实际上是具有选择性波长反射的无源器件，其反射光波长（即布喇格波长）会受到外界应变等参数变化的影响而产生波长移动。这种传感器与传统的机电传感器相比具有很多优势，如：本质防爆、抗电磁干扰、抗辐射、抗腐蚀、耐高温、体积小、重量轻、灵活方便等，因此其应用范围非常广泛，并且特别适于易燃易爆和电磁干扰等恶劣环境中的应用。

发明内容

本发明要解决的技术问题：提供一种光纤光栅缆井安全监测系统，该系统能实现远程分布式实时在线监测井盖开合和井下水位，并且能长期可靠的用于恶劣环境中。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种光纤光栅分布式缆井安全监测系统，包括光纤光栅井盖开合传感器、光纤光栅水位传感器、光纤光栅信号处理器、上位机和光缆，光纤光栅井盖开合传感器和光纤光栅水位传感器安装在监测现场，通过光缆串联并传输到位于监控室的光纤光栅信号处理器，光纤光栅信号处理器将处理的结果，井盖开合状态、井下水位信息和对应的位置信息传给上位机。

本发明的技术方案中，所述的光纤光栅井盖开合传感器，包括顶头、滑杆、滑杆座、弹簧、滑块、滑套、底板一、弹片一、磁铁一、磁铁二、参考光栅一、传感光栅一、外壳一和光纤一；所述的滑杆座安装在外壳一上部，滑杆座下部在外壳一内与底板一相连，滑杆座内有圆柱形空腔，弹簧装于滑杆座的空腔内，滑杆中上部固定有压簧板，所述的滑杆穿过滑杆座内弹簧，其压簧板压在弹簧上部，滑杆顶部有顶头，滑杆底部有滑块，其滑块在滑套的方形内腔内滑动，滑套安装在底板一的一侧，底板一的另一侧装有所述的弹片一，底板一安装在外壳一里面，磁铁一安装于滑块内，磁铁二安装在弹片一自由端，磁铁一和磁铁二的极性相反安装，弹片一中部安装有传感光栅一，底板一上安装有参考光栅一，传感光栅一和参考光栅一是光纤布拉格光栅，由光纤一串联并传输到位于监控室的光纤光栅信号处理器。

当井盖合上时，压住顶头向下，弹簧压缩，滑杆推动滑块至滑套底部，弹片一不受磁铁互斥作用处于竖直位置，传感光栅一和参考光栅一的反射光谱重合，井盖开启时，弹簧伸展使滑杆拉动滑块至滑套顶部，磁铁一和磁铁二产生互斥作用使弹片一弯曲，传感光栅一和参考光栅一的反射光谱分离。

     本发明的技术方案中，所述的光纤光栅水位传感器包括外壳二、底板二、弹片二、护管、浮子、限位块、磁铁三、磁铁四、传感光栅二、参考光栅二、光纤二；所述的外壳二固定安装在护管上部，所述的底板二水平固定在外壳二内、所述的弹片二的一端固定在底板二下边一侧，其弹片二自由端安装着磁铁四，限位块安装于所述的外壳二内靠弹片自由端处，浮子装置在护管内，其浮子顶部安装着磁铁三，磁铁三和磁铁四的安装极性相反，所述的弹片二下表面安装着传感光栅二，底板二上安装着参考光栅二，传感光栅二和参考光栅二是光纤布拉格光栅，由光纤二串联并传输到位于监控室的光纤光栅信号处理器。