光纤光栅电力温度安全在线监测系统(理工光科)

基于光纤光栅传感的输电杆塔在线监测系统研究目录1. 内容概览 (3)1.1 研究背景 (4)1.2 研究意义 (5)1.3 国内外研究现状 (6)2. 光纤光栅传感器技术简介 (7)2.1 光纤光栅传感器工作原理 (9)2.2 光纤光栅传感器的优势 (10)2.3 光纤光栅传感器应用案例 (11)3. 输电杆塔结构与健康状况 (12)3.1 输电杆塔结构 (13)3.2 输电杆塔健康状况监测 (15)3.3 杆塔常见问题及风险 (17)4. 光纤光栅传感在输电杆塔监测中的应用 (18)4.1 光纤光栅传感器安装方法 (19)4.2 光纤光栅传感器数据采集方法 (21)4.3 光纤光栅传感器信号处理方法 (22)5. 在线监测系统设计 (23)5.1 系统总体架构设计 (24)5.2 硬件系统设计 (26)5.3 软件系统设计 (28)5.4 系统稳定性与可靠性分析 (28)6. 监测系统性能评估 (30)6.1 监测精度的评估 (31)6.2 监测范围与分辨率的评估 (33)6.3 系统响应速度评估 (34)6.4 系统耐久性与抗环境干扰能力评估 (35)7. 实景区域研究 (36)7.1 监测区域选择与环境因素分析 (37)7.2 现场安装与调试过程 (38)7.3 监测数据收集与分析 (40)8. 系统优化与案例研究 (41)8.1 系统性能优化方法 (42)8.2 典型案例分析 (43)8.3 研究成果总结 (45)9. 结论与展望 (46)9.1 研究成果总结 (47)9.2 存在问题与不足 (48)9.3 未来研究方向 (49)1. 内容概览本研究旨在探讨基于光纤光栅（Fiber Bragg Grating, FBGs）的先进传感技术在输电杆塔在线监测系统中的应用。

我们将首先介绍输电杆塔结构及其重要性，以及传统的监测方法和它们的局限性。

我们将详细讨论光纤光栅的基本原理、特性和传感能力，并分析其在桥梁、建筑和电力传输系统监测中的应用。

2．项目实施内容及目标隧道是公路、铁路、城市地铁等交通工程项目建设的关键部分，在隧道中进行实时、准确的火情监测对保障公共财产安全和人身安全有着十分重要的意义。

作为一种特殊的建筑物,在其道路运营过程中，如遇火灾发生或其他因素造成隧道主体工程损坏，损失巨大。

隧道火灾往往由与汽车相撞、车辆装载物品燃烧或爆炸、电力电气线路短路等事故引发，由于隧道环境密闭、交通量大、人员密集，逃生和救援工作相当困难，若一旦发生火灾后不能迅速报警和及时处理，将导致交通堵塞、重大人员伤亡和财产损失。

火灾检测与报警系统的设置,其宗旨就在于及时发现隧道内异常状态的发生,快速组织救援,最大限度地减少损失。

《公路隧道交通工程设计规范》中对火灾探测器的描述为“火灾形成与发展的阶段分为前期、早期、中期及晚期四个阶段，各阶段特征不一，前期表现有一定的烟雾；早期烟量增加并出现火光；中期表现为火灾形成，火势上升很快；后期表现为火势扩散。

由于隧道环境较为恶劣，同时又具有通风装置，烟雾度不便控制。

因此，隧道内火灾检测着重点从早期开始”。

针对高速公路隧道的特点我们建议对项目中的隧道线路监控采用光纤光栅感温火灾探测系统，该系统采用线型光纤感温火灾探测器的自动探测报警与手动报警相结合的方式实施隧道的安全监控。

在隧道内火灾报警系统采用自动检测和手动报警相结合的方式，检测隧道内的火险情况，并通过计算机系统或区域控制器根据检测到的火灾情况控制隧道风机、照明系统等，实时监测，实现报警联动，按照控制预案组织现场援救，以完全满足本项目隧道火情监测要求。

光纤光栅自动探测系统与火灾手动报警系统相结合，能集多级定差温报警、手动报警以及实时的温度监测于一体，真正做到防患于未然，作为隧道的火情监测系统具有其它技术无可比拟的优势。

火灾报警系统应能及时、准确的反馈出隧道内火灾发生的地点及报警信号。

经传输线路至监控计算机系统，火灾报警后应能自动（或手动）将主监视器切换到发生火灾的位置，经人工确认后，由中控室计算机系统制订出相应的控制措施。

光纤光栅传感技术在煤矿安全监测系统中的应用摘要：煤矿安全生产关系到人民群众的生命和财产安全。

通过利用光纤光栅传感技术对进行煤矿安全管理系统实时监测监控系统具有重要的意义。

本文详细探讨了光纤光栅传感技术在煤矿安全监测系统中的应用，旨在保证煤矿企业的安全办生产。

关键词：光纤光栅传感技术；煤矿；安全监测系统；应用对煤矿潜在的安全隐患进行监测是煤矿安全生产的重要保障手段。

目前我国煤矿安全监测仍是以传统电子、机械方式为主，部分甚至还是靠人工观测信号。

传统电子传感技术在煤矿应用中存在以下问题：① 分布式现场供电难，信号传输难，信号易受干扰；② 系统复杂，每个传感器都配置现场仪表，现场仪表种类繁多；③ 电子器件抗潮湿、腐蚀能力差，使用有效期短，维护费用较高。

基于光纤光栅原理制造的传感器通过测量光的波长来测量外界物理量，具有对恶劣环境适应性强、抗电磁干扰能力强、精度高、灵敏度高、易于传输、无源本质安全、准分布式测量等优点。

光纤光栅优越的内在特性使得传感器在煤矿井下的恶劣环境下能够稳定工作。

因此，将光纤光栅传感技术引入煤矿安全监测中具有重要的意义。

1光纤光栅传感技术概述光纤光栅传感系统使用光纤作为测量元件和信号传输介质，为提高光纤对温度、应力的敏感程度及准确定位能力，采用国际最先进的光纤局部加工技术，在普通单模光纤上制作一系列的温度敏感区——光纤光栅，这些敏感区可以精确、灵敏地探测到周围温度的细微变化，而光纤的其他部分只是用于信号传输，对机械应力和环境干扰不敏感，从而保证整个光纤光栅传感系统的高灵敏性和可靠性。

光纤光栅传感系统主要由光纤光栅温度传感器、应变传感器、位移传感器、压力传感器（渗压计、土压计）、光纤传感分析仪以及信号传输光缆等几部分组成。

其基本原理是利用光纤光栅传感器内部敏感元件——光纤光栅反射的光学频谱对温度和应力变形的敏感特性，通过光纤光栅传感网络分析仪内部各功能模块完成对光纤光栅传感器的输入光源激励/输出光学频谱分析和物理量换算，以数字方式给出各监测点的物理量测量值，并根据预先设定的数据采集、存储、处理机制和通信程式把信息汇集到桥梁、隧道、水利、石化、电力管理系统。

收稿日期:2011 03 08基金项目:苏州市科技发展计划项目(SYG 201013)光纤光栅传感器在电力电缆测温系统中的应用贾书丽,姚国珍(华北电力大学电子与通信工程系,河北保定071003)摘要:温度监测是预防电力电缆大量使用引发事故的常规方法,通过对国内外4种常用电力电缆测温技术的分析,认为光纤光栅温度传感技术抗电磁干扰能力强,布置灵活,可实现多目标温度的快速准确测量;阐述了光纤光栅传感器的测温原理;实际应用表明,利用光纤光栅传感器监测电力电缆温度安全可靠、精度高、监测距离远。

关键词:光纤光栅;传感器;温度监测;电力电缆中图分类号:T P 212 11 文献标志码:B 文章编号:1007 290X (2011)06 0061 04Application of Fiber Grating Sensor in Cable Temperature Measurement SystemJI A Shu li,Y AO G uo zhen(D epar tment of Electr onics and C omm unica tio n Engineer ing,N o rth China Elect ric Po we r U niv ersity ,Bao ding,Hebei 071003,China)Abstract:T emper ature me asurem ent is the conv entio nal technique to pr event cable accidents caused by use of cables in abundance.By ana ly sis of fo ur co mmo n cable te mpera tur e mea sur ement techniques bo th her e a nd a br o ad,f iber gr ating sensing technique is co nsider ed to be w ell capable in anti elec tro mag ne tism ,flex ible in c onf igura tio n and r ealiza ble in multi obje ctiv e fa st and accur ate temper atur e me asur eme nt.T he paper also e xpounds temper atur e m easurem ent principle o f f iber gr ating senso r.T he application indicates th at fibe r g ra ting sensor in ca ble temper ature measure ment sy stem is cha rac terized by its saf ety a nd r eliabilit y,high acc ur acy and r emo te mo nito r ing distance.Key words:fiber gr ating;senso r;temper atur e mo nitor ing ;pow er cable随着城市用电需求的增多,城市电网中电力电缆所占的份额越来越大,大量的电力电缆敷设在距离较长且复杂的电缆沟和电缆井内,并长期运行在高电压、强电流的环境下,电缆爆炸、起火等事故时有发生[1]。

北京分布式光纤线型在线测温系统的原理引言：随着科技的发展，温度的精确测量在许多领域中变得越来越重要。

北京分布式光纤线型在线测温系统作为一种先进的测温技术，可以实时监测和测量温度变化，广泛应用于能源、交通、化工、冶金等行业。

本文将介绍北京分布式光纤线型在线测温系统的原理。

一、基本原理北京分布式光纤线型在线测温系统基于拉曼散射原理进行温度测量。

光纤线型传感器将光纤作为传感器，在光纤中注入激光光源，通过光纤中传播的激光与温度相关的散射光进行相互作用，从而实现对温度的测量。

二、传感器工作原理1. 激光光源：系统中的激光光源产生一束高强度的激光光束，并通过光纤传输到检测点。

2. 光纤传输：光纤线型传感器由数百到数千根光纤组成，这些光纤可以覆盖数十到数百米的范围。

光纤的材料和结构决定了其在温度变化下的散射特性。

3. 温度测量：光纤中的激光与温度相关的散射光发生相互作用，散射光的频率和强度受温度影响。

通过测量散射光的强度和频率，可以计算出温度的变化。

三、系统组成北京分布式光纤线型在线测温系统由传感器、光源、检测设备和数据处理系统组成。

1. 传感器：光纤线型传感器负责将温度信号转换成光信号，并将其传输到检测设备。

2. 光源：激光光源产生高强度的激光光束，并通过光纤传输到检测点。

3. 检测设备：检测设备接收传感器传输的光信号，并将其转换成电信号进行处理。

4. 数据处理系统：数据处理系统对电信号进行处理和分析，得出温度变化的结果，并将其显示或存储。

四、优势和应用北京分布式光纤线型在线测温系统相比传统的温度测量方法有以下优势：1. 分布式测量：系统可以覆盖大范围的区域，并实时监测多个测点的温度变化。

2. 高精度：系统能够实现高精度的温度测量，误差范围在几个摄氏度以内。

3. 实时监测：系统可以实时监测温度变化，对温度异常进行预警和报警。

4. 免维护：光纤线型传感器具有较长的使用寿命，且免维护，减少了维护成本和工作风险。

光纤分布式测温光纤光栅1.引言1.1 概述光纤分布式测温光纤光栅是一种新型的测温技术，采用光纤传感器和光栅技术相结合，能够在光纤上实现实时、连续和分布式的温度监测。

光纤分布式测温技术在工业生产、能源开发、交通运输等领域具有广泛的应用前景。

光纤分布式测温技术通过在光纤上布置一定的光栅结构，实现对光的频率或相位的测量，从而间接测量出光纤所处位置的温度。

相比传统的点式温度传感器，光纤分布式测温技术具有以下优势：首先，光纤分布式测温技术可以实现对大范围区域的温度监测。

传统的点式温度传感器只能在特定的位置进行测量，而光纤分布式测温技术可以在整个光纤传感区域内进行连续的温度监测，从而实现对整个区域的温度分布进行实时监测。

其次，光纤分布式测温技术具有高精度的优势。

光纤传感器的传感元件通常采用光纤光栅，可以对光的频率或相位进行高精度的测量，从而实现对温度的精准测量。

同时，光纤的传输性能良好，不易受到外界干扰，可以保证测温的准确性和稳定性。

此外，光纤分布式测温技术还具有快速响应和实时监测的特点。

由于光纤传感器的测量原理是基于光的传输特性，具有传输速度快的特点，可以实时监测温度变化，对温度异常进行及时响应。

综上所述，光纤分布式测温光纤光栅是一种具有广泛应用前景的测温技术。

它的分布式测温能力、高精度测量、快速响应和实时监测等优势，使其在工业生产、能源开发、交通运输等领域都有很大的潜力。

本文将详细介绍光纤分布式测温光纤光栅的工作原理、应用领域以及发展趋势，并对其未来的发展进行展望。

1.2 文章结构文章结构部分应该包括整篇文章的组成和章节划分的介绍。

以下是文章结构部分的内容建议：文章结构：本文总共包括引言、正文和结论三个部分。

引言部分主要概述了光纤分布式测温光纤光栅的背景和意义。

正文部分主要介绍了光纤分布式测温技术和光纤光栅的原理、应用等相关内容。

结论部分对全文进行总结，并展望了未来的研究方向。

章节划分：引言部分：首先介绍了光纤分布式测温光纤光栅的背景和意义，引发读者对该领域的兴趣，然后概述了整篇文章的结构和各个章节的内容。

环网柜电缆头荧光光纤温度在线监测系统摘要：电力工业是国民经济发展的基础，环网柜作为电力工业中智能配电网的关键设备，其可靠运行的薄弱环节是电缆接头，它的安全运行是衡量电网供电质量的关键因素之一。

电缆接头质量不仅取决于材料，更取决于电缆接头的制作工艺，还与其承受实时负荷大小有关。

上述任意一个因素都可能导致环网柜内电缆头出现过热情况，如果没有及时发现，在负荷持续增长情况下，电缆头温度会持续上升，直至引发爆炸，导致柜内绝缘管炸裂。

所以开发一套环网柜电缆头温度在线检测系统实时监测电缆头温度很有必要。

（2）关键词：环网柜；电缆头；荧光光纤；温度；在线监测传统的环网柜电缆头温度测量采用手持红外测温仪的方式进行，因环网柜内部空间狭小，站点较为分散等因素，导致测量效率低下而且无法对温度进行实时在线监测，因漏测、测试不及时导致的事故仍有发生。

为了减少事故的发生，同时改变传统电力设备检修的思维，由传统的有故障时检修、周期性预防性检修向电力设备状态实时监测转换，因此需要开发一套环网柜电缆头在线监测系统，对其实时状态进行在线监测，从而可以有效的避免潜在的安全隐患和事故发生，对提高电网的安全运行具有非常重要的现实意义。

1.测温原理荧光测温基于某些稀土物质在受到外界光刺激后会发光，即使这种外界的刺激停止后，发光还会自主持续一段时间，并且这个持续时间是和温度相关的，由于稀土这个特性，所以可以通过测量荧光余晖的时间从而反求出此时对应的温度。

荧光测温原理如图1所示。

图1 荧光测温原理2.系统结构环网柜电缆头接点温度光纤在线监测系统主要由荧光光纤温度传感探针、转接光纤、荧光光纤测温仪、GSM/GPRS无线数据传输设备、荧光光纤测温应用软件、监控主机组成。

环网柜站点测温系统拓扑结构如图2所示，荧光光纤温度传感探针浇筑于电缆堵头内部，经转接光纤与荧光光纤测温仪连接，探针将光信号传给测温仪，测温仪将接收到的光信号解调为温度信号通过RS485串行接口与GSM/GPRS无线数据传输设备进行通信，GSM/GPRS无线数据传输设备将温度数据通过网络发送至监控主机端GSM/GPRS无线数据传输设备，监控主机端GSM/GPRS无线数据传输设备通过串口与监控主机连接并将数据上传至系统中，系统将接收到的温度数据定时发送至值班人员手机。

光纤光栅温度传感器原理及应用嘿，朋友们！今天咱来聊聊光纤光栅温度传感器，这玩意儿可神奇啦！你看啊，这光纤光栅温度传感器就像是一个超级敏感的小侦探。

它是咋工作的呢？简单来说，就是利用了光纤光栅对温度变化特别敏感的特性。

就好比人对自己喜欢的东西特别在意一样，温度一变，它立马就能察觉到。

想象一下，在一些高温或者低温的环境里，普通的传感器可能就有点扛不住啦，但光纤光栅温度传感器可不一样，它就像个顽强的小强，啥恶劣环境都能应对自如。

它能在各种复杂的场景中准确地测量温度，是不是很厉害？那它都能用在啥地方呢？这可多了去了！比如说在工业领域，那些大型的机器设备运行的时候，温度可是个关键指标啊，有了它就能随时监控温度，确保设备正常运行，这就像给机器请了个专门的健康顾问。

还有啊，在一些科研实验中，要求温度测量得特别精确，这时候光纤光栅温度传感器就派上大用场了，它能提供超级准确的数据，帮助科学家们取得更好的研究成果，那可真是功不可没呀！在日常生活中，它也能发挥作用呢。

比如说在一些特殊的场合，像博物馆啊，对温度要求很高，它就能帮忙把温度控制得恰到好处，保护那些珍贵的文物。

它就像是一个默默守护的卫士，不声不响地做着重要的工作。

而且啊，它还有个很大的优点，就是不容易受到干扰。

不像有些传感器，稍微有点干扰就不准确了。

它可稳定啦，就像一座稳稳的山。

咱再来说说它的安装和使用。

其实也不难啦，只要按照说明书一步一步来，一般人也能搞定。

不过可得细心点哦，毕竟这是个高科技的玩意儿。

总之呢，光纤光栅温度传感器真的是个很了不起的发明。

它让我们对温度的测量和控制变得更加容易和准确。

有了它，我们的生活和工作都变得更加安全和可靠啦！它就像一把神奇的钥匙，打开了温度测量的新世界大门，让我们能更好地了解和掌控周围的世界。

难道不是吗？。

光纤光栅感温火灾探测系统在电力行业中的应用光纤光栅传感技术是现代光电技术的前沿科技，是光电技术应用到工业监控的最新成果。

这项技术的最大优势就是从数据采集到传输的全过程全部实现光传输，从而真正实现了无电检测，真正具备了抗任何强电磁干扰的能力，同时具备了极高的灵敏度和精度，并以绝缘高、体积小、质量轻、耐辐射、耐高温、耐腐蚀、对被测设备无任何影响等特点而著称。

因此非常适合电力系统的温度实时在线监测和线路结构健康监测。

光纤光栅温度传感器可以根据不同的被测对象设计出不同尺寸和形状的传感器，可以对开关柜内部触头、母线排、刀闸、变压器绕组、油、进出线端子、变压器外体、中高压电缆本体、接头、终端头实现精确的实时在线温度监测，对电缆隧道、变电站实施快速准确的火灾报警监控。

线路结构健康检测可以采用光纤光栅应变传感器、位移计、加速度计等测量铁塔或导线的相关指标，以便及时获得相关力学数据，为维护工作提供科学依据。

FBG1550光纤光栅感温火灾探测系统在电力测温系统的功能：1.为电力设备的温度在线监测提供了一种更快速、更精确、更全面的技术手段，实现了传统电力温度监测技术无法实现的监测功能和效果，是电力测温技术的重大突破。

2.对设备运行中的异常温度和过热现象能实现早期发现和预警，防患于未然。

3.直观显示电缆接头、终端、开关触头、母线等温度监测点的具体温度及位置名称，实现连续的温度监测；发生过热故障时，系统能提供准确报警并准确定过热位置。

4.系统可对被监测点的温度正常与否进行分析判断，根据温度变化趋势对可能出现的事故进行报警，具有定温报警、温升异常报警、报警事件记录和查询功能。

5.保存历史温度数据，作为运行经验的积累和事故分析的依据。

为真正实现由定期检修向状态检修发展提供直接可靠依据。

6.系统完全实现自身在线诊断功能，可在线显示每个温度传感器的工作状况，监视每个传感器是否处于正常工作状态或断路状态，并对异常位置进行报警。

7.系统设备维护简单，温度传感器防水、防电、防尘、防震，防辐射，可适应恶劣环境下工作。

光纤光栅温度计光纤光栅温度计是一种基于光学原理测量物体温度的传感器。

它是由光纤光栅传感器和光学仪器组成的测温系统。

光纤光栅传感器是以光栅作为主体结构，以光的干涉原理为基础，同时利用光纤的优良特性对绝大多数物体进行测温的一种传感器。

光栅原理光栅是一种通过光的衍射作用来制造用于光学检测或光谱分析的光学元件，它主要包括光阑和光瞳。

其工作原理就是将平行光线通过光栅后，因为光栅具有空气缝隙和光栅梁的间隔，使得光线产生了衍射。

通过测量衍射光的干涉光谱，根据衍射角度的变化，可以测量物体相对于温度的变化。

光纤传感器原理光纤传感器是一种将一段光纤作为传感器使用的装置。

光纤的优点是可靠性高、安全性好、抗干扰能力强，体积小、重量轻，而且能支持各种光学传感器原理。

光纤传感器有两种类型：病态光纤传感器和非线性光纤传感器。

病态光纤传感器通过光纤的劈裂来改变光线传输路径，从而达到测量的目的。

非线性光纤传感器则利用光纤两段的相位拍差来完成测量，其效果更加稳定。

光纤光栅温度计的优点光纤光栅温度计具有以下优点：1.非常适用于高温、强酸、强碱、辐射场等特殊条件下的温度测量。

2.光纤光栅传感器作为光学仪器，输出的信号可以通过电量接口直接转化为数字信号，使得信号传输过程中不会产生噪声，误差小。

3.具有高精度、长径向测量区、测温区不受热量扩散影响，可以实现表面温度和内部温度的测量。

4.可以进行多点测量，实现实时监测或多点批量测量。

5.无需电源、易于安装。

光纤光栅温度计应用场景光纤光栅温度计具有广泛的应用场景，例如：1.石油化工行业：裂化炉炉管、化工反应器温度测量等。

2.电力行业：高温电缆、变压器、电磁炉、冶金熔炉温度测量等。

3.汽车、火车行业：发动机温度测量等。

4.空间航天行业：航天器表面及内部温度测量等。

5.实验室和医疗设备行业：实验室仪器、手术刀等。

结束语总之，光纤光栅温度计是一种重要的测温技术，具有高精度、长径向测量区、适用于极端条件等优点。

TGW-1000光纤光栅感温火灾探测系统在罐区的应用摘要：本文介绍了TGW-1000光纤光栅（阵列）感温火灾探测系统在罐区的应用，从方案设计，系统原理，系统特点，系统功能和使用效果各个方面进行了详细描述。

该方案安装方便，维护成本低，本质安全、抗电磁干扰，适合火灾早期预警、快速报警，能充分满足安全管理、工艺操作的要求。

关键词：光纤光栅报警分区定位报警无电检测联动实施一、概述光纤光栅（阵列）感温火灾探测系统是集计算机、光纤通讯、光纤传感、光纤传输、光电控制等高新技术于一体的系统工程，本质安全、无电检测、实时在线监测，可以确保储罐的安全生产。

武汉理工光科股份有限公司研制推出的TGW-1000光纤光栅（阵列）感温火灾探测系统，它以国家标准GB 16280、GB 50116为主要设计依据，采用拉丝塔在线制备的技术，生产出密集光栅阵列传感光缆作为感温火灾报警敏感单元，利用时分+波分混合复用技术对火灾信号进行解调报警。

系统能够达到厘米级的温度感知，米级的空间定位以及公里级的监测范围；安装方便，维护成本低，本质安全、抗电磁干扰，特别适合火灾早期预警、快速报警的应用场景。

二、罐区应用方案设计2.1项目设计方案某化工厂两个罐区储罐本体火灾报警监测拟采用TGW-1000新型光纤光栅。

包括原料罐区7台储罐和液化产品罐区35台储罐，每台储罐采用一条新型光纤光栅阵列感温光缆敷设在外浮盘密封圈上，呈圆周形分布在油罐二次密封边沿，新型光纤光栅阵列感温光缆的感温光纤光栅间距小于0.5m，能够响应10cm小火源，秒级报警响应；每台储罐采用的光栅阵列信号处理器一个独立的通道，共计6台TGW-1000型光纤光栅阵列信号处理器。

其中，原料罐区（7台储罐）为罐区1，用1台信号处理器；液化品区中，丁二烯及剩余C4罐组（12台储罐）、C5罐组（2台储罐）为罐区2，用2台信号处理器；乙二醇罐组（6台储罐）为罐区3，用1台信号处理器；MTBE及苯类罐组（13台储罐）、裂解燃料油罐组（2台）为罐区4，用2台信号处理器。

光纤光栅在线测温系统在变电站的应用1概述变电站电气设备如断路器、变压器、电缆、母线、开关柜等由于电流流过而产热量，而电气设备连接处过热也是设备事故的征兆，所以对电气设备的温度监测是防止设备事故的手段之一。

目前，国内电力设备测温主要应用红外点测仪和红外成像仪来完成，而在线测温方式由于无法解决高压绝缘问题一直没有开展。

随着技术的发展，光纤光栅在线测温监控系统的应用则彻底地解决了这一问题，从而实现了电力系统一次运行设备的实时在线测温，通过对设备实时数据的分析和预测，防止了事故的发生。

光纤光栅在线测温监控系统不仅保持了原有光纤测温的优点，而且更大大的提高了测温定位性，缩小了测温周期，可以长期免维护可靠运行。

2系统的原理及构成光纤传感技术是20世纪70年代中期发展起来的一门新技术，它是伴随着光纤及光通信技术的发展而逐步形成的。

光纤光栅在线测温系统采用了光电技术、通讯技术、微处理器技术、数字化温度传感技术来实现对高压设备温度的实时监测，并通过终端计算机显示高压设备模拟图，可通过计算机的模拟图上直接查看，并能迅速准确地判断出发生故障的实际位置，大大地提高了高压设备运行的可靠性及技术管理水平。

2.1光纤光栅测温原理光纤光栅的温度传感特性是由光纤光栅的热光效应和热膨胀效应引起的，热光效应引起光纤光栅的有效折射率的变化，而热膨胀效应引起光栅的栅格周期变化。

当光纤光栅传感器所处的温度场变化时，可推导出温度对布拉格波长变化的影响。

光纤光栅就是一段光纤，其纤芯具有折射率周期性变化的结构。

根据模耦合理论，γb=2nA的波长就是被光纤光栅所反射回去(其中γb为光纤光栅的中心波长，A为光栅周期，n为纤芯的有效折射率)。

反射的中心波长信号γb，跟光栅周期A，跟纤芯的有效折射率n有关，所以当外界的被测量引起光纤光栅温度。

应力改变都会导致反射的中心波长的变化。

也就是说光纤光栅的反射光中心波长的变化反映了外界被测信号的变化情况。

光纤光栅的中心波长与温度和应变的关系为：△γb=γb(1～pα)△ξ+γb(1+ξ)△T式中：△γb为应力和温度变化引起的反射波长的改变；△ξ为应变的变化；AT为温度的变化量；pα为光纤的光弹系数；ξ为光纤的热光系数。

光纤测温系统原理光纤测温系统是一种基于光学原理的温度测量技术，利用光纤作为传感器来感知温度的变化。

这种系统通常具有高灵敏度、抗干扰性强和长测量距离等优势，广泛应用于工业、医学、环境监测等领域。

本文将介绍光纤测温系统的基本原理、工作方式、主要组成部分以及应用领域。

1. 光纤测温基本原理光纤测温系统基于热效应原理，通过测量光纤在温度变化下的光学参数变化来获取温度信息。

其核心原理主要包括热致发光效应、布里渊散射效应和光纤光栅效应。

热致发光效应：当光纤暴露在高温环境下时，热致发光效应会导致光纤材料发光，其发光强度与温度成正比。

通过测量发光强度的变化，可以推导出温度的变化。

布里渊散射效应：布里渊散射是光子与声子的相互作用导致的光波的散射现象。

在光纤中，布里渊散射与温度密切相关，通过监测散射光的频移，可以反映温度的变化。

光纤光栅效应：光纤光栅是在光纤中形成的一种周期性的折射结构。

当光纤受到温度变化时，光栅的周期也会发生变化，通过检测光栅的频率或波长变化，可以得知温度的变化。

2. 光纤测温系统工作方式光纤测温系统的工作方式主要包括激发光信号、传输光信号、感知温度变化和测量分析等步骤。

激发光信号：通过激发源（如激光器）产生光信号，该信号携带着特定的频率或波长。

传输光信号：光信号经过光纤传输到测温点，可以使用单模或多模光纤，根据具体应用选择适当的光纤类型。

感知温度变化：在测温点，光信号与温度变化发生相互作用，引起光学参数的变化，如发光强度、布里渊散射频移、光栅波长变化等。

测量分析：通过光谱仪、光电探测器等光学设备，测量感知点的光学参数变化，进而推导出温度的变化。

3. 光纤测温系统组成部分光纤测温系统通常包括以下关键组成部分：激发源：产生激发光信号的光源，可以是激光器或其他合适的光源。

光纤传感器：用于传输光信号到测温点的光纤，可以是单模或多模光纤。

测温点：光纤测温点是感知温度变化的地方，通常是通过将光纤暴露在测温区域来实现。

2．项目实施内容及目标隧道是公路、铁路、城市地铁等交通工程项目建设的关键部分，在隧道中进行实时、准确的火情监测对保障公共财产安全和人身安全有着十分重要的意义。

作为一种特殊的建筑物,在其道路运营过程中，如遇火灾发生或其他因素造成隧道主体工程损坏，损失巨大。

隧道火灾往往由与汽车相撞、车辆装载物品燃烧或爆炸、电力电气线路短路等事故引发，由于隧道环境密闭、交通量大、人员密集，逃生和救援工作相当困难，若一旦发生火灾后不能迅速报警和及时处理，将导致交通堵塞、重大人员伤亡和财产损失。

火灾检测与报警系统的设置,其宗旨就在于及时发现隧道内异常状态的发生,快速组织救援,最大限度地减少损失。

《公路隧道交通工程设计规范》中对火灾探测器的描述为“火灾形成与发展的阶段分为前期、早期、中期及晚期四个阶段，各阶段特征不一，前期表现有一定的烟雾；早期烟量增加并出现火光；中期表现为火灾形成，火势上升很快；后期表现为火势扩散。

由于隧道环境较为恶劣，同时又具有通风装置，烟雾度不便控制。

因此，隧道内火灾检测着重点从早期开始”。

针对高速公路隧道的特点我们建议对项目中的隧道线路监控采用光纤光栅感温火灾探测系统，该系统采用线型光纤感温火灾探测器的自动探测报警与手动报警相结合的方式实施隧道的安全监控。

在隧道内火灾报警系统采用自动检测和手动报警相结合的方式，检测隧道内的火险情况，并通过计算机系统或区域控制器根据检测到的火灾情况控制隧道风机、照明系统等，实时监测，实现报警联动，按照控制预案组织现场援救，以完全满足本项目隧道火情监测要求。

光纤光栅自动探测系统与火灾手动报警系统相结合，能集多级定差温报警、手动报警以及实时的温度监测于一体，真正做到防患于未然，作为隧道的火情监测系统具有其它技术无可比拟的优势。

火灾报警系统应能及时、准确的反馈出隧道内火灾发生的地点及报警信号。

经传输线路至监控计算机系统，火灾报警后应能自动（或手动）将主监视器切换到发生火灾的位置，经人工确认后，由中控室计算机系统制订出相应的控制措施。