【摘 要】
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随着我国现代化社会的高速发展,城市化建设的进程也在不断加快,随之配套的基建设施也在日益拔地而起。随着变电站、城市综合管廊、油气输送管线以及高楼大厦等大型建筑物的日益增加,其安全隐患问题也逐渐被人们重视起来。但此类大型基建设施大都有着建筑空间大、铺设范围广且其内部结构较复杂的问题,采取传统的安全监测手段难以对这些大型基建设施完成全方位的温度监测,因此,需要一种能够在大范围的复杂环境中完成实时分布式的
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随着我国现代化社会的高速发展,城市化建设的进程也在不断加快,随之配套的基建设施也在日益拔地而起。随着变电站、城市综合管廊、油气输送管线以及高楼大厦等大型建筑物的日益增加,其安全隐患问题也逐渐被人们重视起来。但此类大型基建设施大都有着建筑空间大、铺设范围广且其内部结构较复杂的问题,采取传统的安全监测手段难以对这些大型基建设施完成全方位的温度监测,因此,需要一种能够在大范围的复杂环境中完成实时分布式的温度监测技术。传统的温度监测技术存在测量距离短、造价成本高、关键器件不耐腐蚀等问题,无法完成为大范围的建筑物提供分布式温度监测的功能。本文主要研究以光纤作为传感介质的分布式光纤温度传感技术,针对该技术在长距离测温中信号较差的问题,提出利用单模光纤在远距离传输损耗较小的优点代替多模光纤作为传感介质,并结合累加平均和小波去噪两种方法提升系统的信噪比,研制了一种应用单模光纤的ROTDR系统,其具有成本低廉、测量范围广、抗腐蚀、本质安全等优势。本文的研究工作主要有以下几个方面:（1）研究常见的分布式光纤温度传感系统的基本理论,主要为基于拉曼散射效应的测温原理和基于光时域反射技术的定位原理,并分析了三种系统解调方案的优劣。（2）确定ROTDR系统的整体结构设计方案,对系统的性能需求进行分析并据此对系统关键器件进行选型。讨论了系统中噪声的来源,提出结合累加平均去噪和小波去噪的方案以优化ROTDR系统的信噪比。借助FPGA并行运算的特性,实现数据信号边采集边累加的方式,大大降低系统的运算量,有效提高了系统的响应速度。并对累加平均去噪和小波去噪两种方法的信号优化效果进行分析。（3）组建ROTDR系统样机,并分析系统上位机软件模块的功能需求,确立软件总体结构流程。基于Qt5开发上位机人机交互界面完成对温度信号的实时监测,引入My Sql数据库实现异常温度信息的存储及查询功能。进行实验测试ROTDR样机的性能参数:在20km的传感距离内,测量精度为±4℃,测温范围为25-95℃,定位精度为±5m,测量时间优于8.5s。
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