[发明专利]基于脉冲编码技术的粮仓分布式光纤拉曼温度监测仪

说明书

本发明涉及用于粮仓安全检测的基于脉冲编码技术的粮仓分布式光纤拉曼温度监测仪，属于粮食储备领域。其特征包括粮仓内测温光缆的布设，激光光源，声光脉冲调制器，光纤双向耦合器，光波分复用器，雪崩二极管，放大器，信号处理器，PC主机组成的测温解调模块，以及通信模块，报警模块和远程客户端的监控。当激光光源向光纤注入光脉冲后，会产生部分与温度密切相关的拉曼散射光，由光时域反射技术进行定位，经单工循环编码解码技术提高信噪比，可以得出待测点温度。针对目前粮仓内人工巡检费时费力，精确度不高，电子监控短路，传感点有限，容易引起火灾等，本发明提出了一种安全，实用，高灵敏的粮仓测温监测仪。

技术领域

本发明属于粮食储备技术领域，特别涉及一种基于脉冲编码技术的粮仓分布式光纤拉曼温度监测仪。

背景技术

粮食问题关系着国计民生，是人类社会生存、维系发展的第一要务。“民以食为天”的古谚，从侧面反映出粮食产业的基础性位置和重要战略地位，因此粮食产业的安全问题、安全策略，关系着任何一个国家的经济政治局面。粮食的自给自足意味着国家的经济独立，在国际经济舞台上不受制于人。如果国家不能做到粮食的自给自足，则在国际关系中难免受制于人。因此，可以说粮食问题是关系着国家安全和社会稳定的民生大计国家的稳定，社会的发展、经济的起飞都以粮食安全问题为基础保证。中国是一个拥有13亿人口8亿农民的农业大国，需要以占世界7％的承载世界21％的人口，粮食安全问题更显得尤为重要，粮食安全问题是国家稳定的基础和前提条件。在此国情下，对粮食安全问题展开系统的分析和有效的研究具有重要的国家战略意义和现实民生意义。

近年来，随着我国粮食需求的日益增加，粮食存放的安全问题也日益突出。目前我国大部分的粮仓仍然采用了传统的人工定时巡检，和电子温度监测。人工巡检存在人为疏漏，不能实时反映粮仓内的温度变化和探测精度不高的问题，而电子监测则存在短路引起火灾，温度传感点有限，电磁辐射导致仪器失灵的问题。

光纤传感技术是伴随着光纤技术和光通信技术，迅猛发展起来的一种新型传感技术。近年来，光纤传感在机械、电子仪器仪表、航天航空、石油、化工、食品安全等领域的生产过程自动控制、在线检测、故障诊断等方面，得到了卓有成效的发展和推广。

光纤传感器的优点：

(1)灵敏度高。由于光是一种波长极短的电磁波，通过光的相位便得到其光学长度。以光纤干涉仪为例，由于所使用的光纤直径很小，受到微小的机械外力的作用或温度变化时其光学长度要发生变化，从而引起较大的相位变化。

(2)抗电磁干扰、电绝缘、耐腐蚀、本质安全由于光纤传感器是利用光波传输信息，而光纤又是电绝缘、耐腐蚀的传输媒质，并且安全可靠，这使它可以方便有效地用于各种大型机电、石油化工、矿井等强电磁干扰和易燃易爆等恶劣环境中。

(3)测量速度快。光的传播速度最快且能传送二维信息，因此可用于高速测量。对雷达等信号的分析要求具有极高的检测速率，应用电子学的方法难以实现，利用光的衍射现象的高速频谱分析便可解决。

(4)信息容量大。被测信号以光波为载体，而光的频率极高，所容纳的频带很宽，同一根光纤可以传输多路信号。

(5)适用于恶劣环境。光纤是一种电介质，耐高压、耐腐蚀、抗电磁干扰，可用于其它传感器所不适应的恶劣环境中。

此外，光纤传感器还具有质量轻、体积小、可绕曲、测量对象广泛、复用性好、成本低等特点。

发明内容

针对上述粮食储备存在的问题和缺陷，为了更安全，高效的储备粮食，尽快发现气温升高或是微生物繁殖引起的粮食温度变化导致的霉变或火灾。本发明采用分布光纤拉曼传感技术，可实现对多个粮仓温度全方位温度监测，可克服现有的无线粮仓温度监测系统存在传输距离短、速率低、组网复杂，解决传感器节点间依赖性强、穿墙效果不好、功耗较高、需定期更换电池等问题。分布光纤拉曼温度传感系统，本征安全，传感距离长，分布式测点，准确度高，为国家粮食的安全储备作出贡献。