一种抽水蓄能电站水道监测信号采集装置和监测系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种抽水蓄能电站水道监测信号采集装置和监测系统。监测信号采集装置，包括：若干个传感器、若干连接光缆、至少一台多通道光纤光栅解调仪和至少两根主干光缆；所述传感器分别设置于水道系统的各监测部位，并通过所述连接光缆与所述主干光缆连接；所述多通道光纤光栅解调仪与所述主干光缆连接。监测系统，包括所述的信号采集装置和至少一台计算机，所述计算机与所述多通道光纤光栅解调仪连接。使得信号传输距离完全满足抽水蓄能电站水道系统监测需求，方便集中观测，便于管理，降低了观测人员劳动强度；简化了抽水蓄能电站水道监测系统布置，模式简单，并节省了大量监测电缆的费用。
【专利说明】一种抽水蓄能电站水道监测信号采集装置和监测系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及水利水电工程监测【技术领域】，尤其涉及一种抽水蓄能电站水道监测信号采集装置和监测系统。
【背景技术】
[0002]抽水蓄能电站水道系统监测的对象，是工程关键部位的变形、渗流、应力应变及温度等物理量，常规是采用电类传感器将物理量转换为电信号，再通过电缆传输，每支仪器均要一根专用电缆传输，所需电缆数量众多；电传信号容易受干扰及衰减，传输距离有限，需将电缆就近引出水道系统，并在电缆汇集点就近设置监测站；监测站数量多、空间分布范围广，常设置在上水库进/出水口、施工支洞封堵段外、地下厂房周圈廊道、调压井井口、下水库进/出水口等部位，不能集中观测；施工支洞封堵段外、调压井井口以及地下厂房周圈廊道的监测站，因位于地下或深山，其供电和数据传输均十分困难，使水道系统难以建立自动化监测系统，甚至部分传感器无法实现自动化监测；抽水蓄能电站建筑物空间分布范围广、距离远、高差大，建立电站的整体自动化监测系统专用通信网络困难。
实用新型内容
[0003]本实用新型的目的在于提供一种抽水蓄能电站水道监测信号采集装置和监测系统，从而解决现有技术中存在的前述问题。
[0004]为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下:
[0005]一种抽水蓄能电站水道监测信号采集装置，包括:若干个传感器、若干连接光缆、至少一台多通道光纤光栅解调仪和至少两根主干光缆；所述传感器分别设置于水道系统的各监测部位，并通过所述连接光缆与所述主干光缆连接；所述多通道光纤光栅解调仪与所述主干光缆连接。
[0006]优选的，还包括至少一台便携式光纤光栅解调仪，所述便携式光纤光栅解调仪可拆卸的与所述传感器的光纤连接。
[0007]优选的，所述主干光缆共两根，所述主干光缆中的一根穿过水道引水系统，另一根穿过水道尾水系统；穿过水道引水系统的所述主干光缆的两端分别位于上水库监测室和地下厂房监测室，穿过水道尾水系统的所述主干光缆的两端分别位于地下厂房监测室和下水库监测室。
[0008]优选的，所述传感器为FBG光纤光栅传感器，多支所述FBG光纤光栅传感器共用同一纤芯，所述FBG光纤光栅传感器永久安装埋设在所述水道系统的各监测部位。
[0009]优选的，所述主干光缆均为户外型单模多芯铠装光缆。
[0010]优选的，所述连接光缆均采用单模单芯铠装光缆。
[0011]优选的，所述多通道光纤光栅解调仪设置在地下厂房监测室和/或分别在上水库监测室、下水库监测室冗余设置。
[0012]优选的，所述主干光缆内均预留两根以上备用纤芯。
[0013]一种抽水蓄能电站水道监测系统，包括:所述的信号采集装置和至少一台计算机，所述计算机与所述多通道光纤光栅解调仪连接。
[0014]优选的，所述计算机为一台，设置于地下厂房监测室内且与一台所述多通道光纤光栅解调仪对应设置或与多台所述多通道光纤光栅解调仪对应设置。
[0015]本实用新型的有益效果是:
[0016](I)本实用新型信号传输距离完全满足抽水蓄能电站水道系统监测需求，方便集中观测，便于管理，降低了观测人员劳动强度；(2)本实用新型简化了抽水蓄能电站水道监测系统布置，模式简单，并节省了大量监测电缆的费用；(3)本实用新型可独立实现水道系统所有传感器监测数据的自动采集，不需要二次建设，经济实用，先进高效；(4)本实用新型同时为电站自动化监测系统提供了专用网络通道，减少专业接口，方便运行管理；(5)本实用新型是对抽水蓄能电站水道监测系统的一次创新，简单、经济、实用，可广泛用于抽水蓄能电站水道系统监测。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1是本实用新型抽水蓄能电站水道监测系统的布置示意图；
[0018]其中:1—上水库；2—上水库闸门井；3—引水系统调压井；4—引水系统；5—岔管；6—地下厂房；7—尾水系统；8—下水库闸门井；9—下水库；10—水道系统监测断面，布置FBG光纤光栅传感器；11—引水系统主干光缆(预留两根备用纤芯)；12——尾水系统主干光缆(预留两根备用纤芯)；13——多通道光纤光栅解调仪(位于地下厂房监测室)；14—计算机(位于地下厂房监测室)；15—便携式光纤光栅解调仪；16—至上水库监测室；17—至下水库监测室。
【具体实施方式】
[0019]为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的【具体实施方式】仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0020]如图1所示，本实用新型公开了一种抽水蓄能电站水道监测信号采集装置和监测系统。本实用新型的抽水蓄能电站水道监测信号采集装置，包括:若干个传感器、若干连接光缆、至少一台多通道光纤光栅解调仪和至少两根主干光缆；所述传感器分别设置于水道系统的各监测部位，并通过所述连接光缆与所述主干光缆连接；所述多通道光纤光栅解调仪与所述主干光缆连接。还包括至少一台便携式光纤光栅解调仪，所述便携式光纤光栅解调仪可拆卸的与所述传感器的光纤连接。所述主干光缆共两根，所述主干光缆中的一根穿过水道引水系统，另一根穿过水道尾水系统；穿过水道引水系统的所述主干光缆的两端分别位于上水库监测室和地下厂房监测室，穿过水道尾水系统的所述主干光缆的两端分别位于地下厂房监测室和下水库监测室。所述传感器为FBG光纤光栅传感器，多支所述FBG光纤光栅传感器共用同一纤芯，所述FBG光纤光栅传感器永久安装埋设在所述水道系统的各监测部位。所述主干光缆均为户外型单模多芯铠装光缆。所述连接光缆均采用单模单芯铠装光缆。所述多通道光纤光栅解调仪设置在地下厂房监测室和/或分别在上水库监测室、下水库监测室冗余设置。所述主干光缆内均预留两根以上备用纤芯。
[0021]本实用新型的抽水蓄能电站水道监测系统，包括所述的信号采集装置和至少一台计算机，所述计算机与所述多通道光纤光栅解调仪连接。所述计算机为一台，设置于地下厂房监测室内且与一台所述多通道光纤光栅解调仪对应设置或与多台所述多通道光纤光栅解调仪对应设置。
[0022]本实用新型可以提供一种布置简化、信号传输距离远、方便集中观测、易于实现自动化监测、经济实用、并可为电站整体自动化监测系统提供专用网络通道的抽水蓄能电站水道监测系统。
[0023]具体结合实例详细说明:抽水蓄能电站水道系统贯穿上水库、地下厂房、下水库，大中型电站水道系统总长一般I?2km,高差一般400?700m,为监测水道系统安全,需要布置数量庞大的传感器(约500?1000支)，常规采用电类传感器，每支传感器需要独立电缆引测，因电传信号传输距离不宜过长，并为节省电缆量，需要将监测电缆就近引出水道系统并设置监测站，如此则监测站多处分布，观测极为不便；建立自动化监测系统，需要解决远离工程区的供电及数据传输问题，若供电及数据传输均采用有线方式，则线路长度往往达到数千米甚至几十千米，代价极大，若采用太阳能供电和无线传输方式，也可能受地形限制而无法实现；另外电站自动化监测系统也需要建立上水库、地下厂房、下水库之间的通信，单独建设显然是不经济的。本实用新型即是对抽水蓄能电站水道监测信号采集装置和监测系统的创新，可有效解决上述问题。
[0024]FBG光纤光栅传感器和单模光缆的选择，从根本上解决了抽水蓄能电站水道系统内信号远距离传输的问题，抗干扰能力强。
[0025]FBG光纤光栅传感器有双端和单端出纤两种形式，双端出纤的传感器可多支串联到一根光纤上，单端出纤的传感器可多支并联到一根光纤上；一根光纤可连接的传感器数量为10-20支，具体根据传感器工作带宽和传感器间的带宽间隔确定；此种连接方式可大幅减少出线数量。
[0026]所述至少两根主干光缆为典型布置，抽水蓄能电站根据装机容量和机组数量可能设置多条引水洞和多条尾水洞，根据监测断面布置情况可扩展布置多条主干光缆；一般一条洞子布置一条多芯光缆即可，具体芯线数量根据该洞布置的传感器数量确定，并留有余量。
[0027]所述若干连接光缆用于传感器之间加长连接及与主干光缆芯线的连接，连接方式为采用光纤熔接机熔接，熔接质量需要按操作规范控制，并做好熔接点的保护。
[0028]所述多通道光纤光栅解调仪设置在地下厂房监测室，将地下厂房监测室内主干光缆的一端接入多通道光纤光栅解调仪(未接传感器的光纤不接)；解调仪通道数有限，根据实际所需通道数确定多通道光纤光栅解调仪的数量。
[0029]所述一台计算机设置在地下厂房监测室，可以用于水道系统传感器的自动化集中监测。
[0030]所述便携式光纤光栅解调仪，用于施工期传感器的监测，确保传感器接入监测系统前监测数据不丢失。
[0031]主干光缆均预留两根以上备用纤芯，用于电站自动化监测系统建立上水库监测室、地下厂房监测室、下水库监测室之间的专用通信网络，解决了电站自动化监测系统子系统间的通信问题。
[0032]通过采用本实用新型公开的上述技术方案，得到了如下有益的效果:
[0033](I)本实用新型信号传输距离完全满足抽水蓄能电站水道系统监测需求，方便集中观测，便于管理，降低了观测人员劳动强度；(2)本实用新型简化了抽水蓄能电站水道监测系统布置，模式简单，并节省了大量监测电缆的费用；(3)本实用新型可独立实现水道系统所有传感器监测数据的自动采集，不需要二次建设，经济实用，先进高效；(4)本实用新型同时为电站自动化监测系统提供了专用网络通道，减少专业接口，方便运行管理；(5)本实用新型是对抽水蓄能电站水道监测系统的一次创新，简单、经济、实用，可广泛用于抽水蓄能电站水道系统监测。
[0034]以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本实用新型的保护范围。
【权利要求】
1.一种抽水蓄能电站水道监测信号采集装置，其特征在于，包括:若干个传感器、若干连接光缆、至少一台多通道光纤光栅解调仪和至少两根主干光缆；所述传感器分别设置于水道系统的各监测部位，并通过所述连接光缆与所述主干光缆连接；所述多通道光纤光栅解调仪与所述主干光缆连接。
2.根据权利要求1所述的抽水蓄能电站水道监测信号采集装置，其特征在于，还包括至少一台便携式光纤光栅解调仪，所述便携式光纤光栅解调仪可拆卸的与所述传感器的光纤连接。
3.根据权利要求1所述的抽水蓄能电站水道监测信号采集装置，其特征在于，所述主干光缆共两根，所述主干光缆中的一根穿过水道引水系统，另一根穿过水道尾水系统；穿过水道引水系统的所述主干光缆的两端分别位于上水库监测室和地下厂房监测室，穿过水道尾水系统的所述主干光缆的两端分别位于地下厂房监测室和下水库监测室。
4.根据权利要求1所述的抽水蓄能电站水道监测信号采集装置，其特征在于，所述传感器为FBG光纤光栅传感器,多支所述FBG光纤光栅传感器共用同一纤芯，所述FBG光纤光栅传感器永久安装埋设在所述水道系统的各监测部位。
5.根据权利要求1-4任一所述的抽水蓄能电站水道监测信号采集装置，其特征在于，所述主干光缆均为户外型单模多芯铠装光缆。
6.根据权利要求1-4任一所述的抽水蓄能电站水道监测信号采集装置，其特征在于，所述连接光缆均采用单模单芯铠装光缆。
7.根据权利要求1-4任一所述的抽水蓄能电站水道监测信号采集装置，其特征在于，所述多通道光纤光栅解调仪设置在地下厂房监测室和/或分别在上水库监测室、下水库监测室冗余设置。
8.根据权利要求1-4任一所述的抽水蓄能电站水道监测信号采集装置，其特征在于，所述主干光缆内均预留两根以上备用纤芯。
9.一种抽水蓄能电站水道监测系统，其特征在于，包括:权利要求1-8任一所述的信号采集装置和至少一台计算机，所述计算机与所述多通道光纤光栅解调仪连接。
10.根据权利要求9抽水蓄能电站水道监测系统，其特征在于，所述计算机为一台，设置于地下厂房监测室内且与一台所述多通道光纤光栅解调仪对应设置或与多台所述多通道光纤光栅解调仪对应设置。
【文档编号】F17D5/00GK203836615SQ201420266783
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2014年5月23日 优先权日:2014年5月23日
【发明者】王永晖, 耿贵彪, 张晨亮, 季祥, 刘士佳, 彭烁君, 郭会平 申请人:中国水电顾问集团北京勘测设计研究院有限公司