一种应用于粮仓的分布式光纤测温系统的制作方法

本实用新型涉及粮仓测温领域，具体涉及一种应用于粮仓的基于自发拉曼散射效应的分布式光纤测温系统。

背景技术：

俗话说：“民以食为天”，粮食在人民生活中有着十分重要的地位。季节性间断的粮食生产和常年持续性地粮食消费一直存在着不可协调的矛盾，再者，粮食的保质期是有期限的，因此如何实现粮食的安全健康存储是一大难题。粮食能否安全存储，温度至关重要，温度升高会导致粮食霉变，更容易引起大范围坏粮。

目前，国内粮仓测温系统主要采用电缆测温方法，存在感温电缆故障率高、维修不方便、测温误差较大、时间长易产生温漂等问题。

光纤传感技术是伴随着光导纤维和光纤通信技术发展的一种新的传感技术。是20世纪70年代中期以来国际上发展最快的高科技应用技术。光纤传感器(fosfiberopticalsensor)与以电为基础的传感器有本质区别，它具有如下特点：1)、不受电磁干扰，耐腐蚀，2)、无源实时监测、电绝缘、防爆性好，3)、体积小，重量轻，可绕曲，4)、灵敏度高，使用寿命长，5)、传输距离远，维护方便。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是提出一种能够应用于粮仓的结构简单的分布式光纤测温系统，提高粮仓的测量性能，并有效降低成本。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：一种应用于粮仓的分布式光纤测温系统，包括脉冲激光器、分光模块、光电倍增管、传感光纤以及信号处理模块；脉冲激光器用于产生激光脉冲入射到传感光纤中；分光模块用于过滤传感光纤背向散射的rayleigh散射光并透过温度敏感的anti-stokes信号光和温度不敏感的stokes参考光；光电倍增管用于接收透过分光模块的信号光并其连接信号处理模块；信号处理模块根据两种透光的比值计算出温度，并且采集测量散射信号的回波时间确定散射信号所对应的光纤位置，还包括固定盒子，固定盒子设置在粮堆顶面且多行多列排布；每一行固定盒子对应一根传感光纤，每根传感光纤将一行中的固定盒子串接起来，固定盒子可在连接点处对传感光纤进行轴向固定；传感光纤位于粮堆部分包含竖直段和水平段，水平段沿粮堆底部设置，竖直段则分别位于该水平段两端。

进一步的，所述固定盒子包括一个底板和一个侧板，底板和侧板上均设置有过孔，底板设置在粮堆表面，底板上的过孔用于将传感光纤引入或者导出粮堆，传感光纤在两个过孔之间弯曲。

进一步的，还包括多个固定拉环，固定拉环位于粮堆底部并且位于固定盒子正下方，固定拉环外周面上设置有圆环，传感光纤穿过圆环固定在固定拉环上。

从上述技术方案可以看出本实用新型具有以下优点：可监测全长10km范围内光纤沿线各点的温度变化，监测距离长，可精确定位温度异常点位置，空间分辨率最高达0.5m。温度分辨率达到0.5℃，温度精度1℃；光纤即传感元件，也是传输媒介，相比传统电学传感器无需重复布线，且可灵活插入、抽出粮堆，适应粮仓场景，提高了系统健壮性，降低了维护费用；光信号传输，完全电绝缘，本质安全，抗电磁干扰；且其材质具有很强的抗腐蚀能力，粮仓进行熏蒸时无需特意取出，提高粮仓保管员的工作效率。

附图说明

图1为本实用新型铺设在平房粮仓时的俯视图；

图2为本实用新型铺设在平房粮仓时的正视图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式做具体说明。

本实用新型的应用于粮仓的基于自发拉曼散射效应的分布式光纤测温系统包括脉冲激光器、分光模块、光电倍增管、传感光纤以及信号处理模块；脉冲激光器用于产生大功率窄脉宽激光脉冲ld入射到传感光纤中；分光模块为拉曼滤波器，用于过滤传感光纤背向散射的rayleigh散射光并透过温度敏感的anti-stokes信号光和温度不敏感的stokes参考光；光电倍增管用于接收透过分光模块的信号光，并且对光信号进行放大，再将光信号转化为电信号传输给信号处理模块。信号处理模块根据两种透光的比值计算出温度，信号处理模块中集成有基于光时域反射otdr单元，利用高速数据采集测量散射信号的回波时间即可确定散射信号所对应的光纤位置。

如图1、图2所示。本实用新型还包括多个固定盒子2，所述固定盒子2设置在粮堆顶面且4行6列排布。每一行固定盒2子对应一根传感光纤1，每根传感光纤1将一行中的固定盒子串接起来，固定盒子2可在连接点处对传感光纤进行轴向固定；传感光纤1位于粮堆部分包含竖直段和水平段，水平段沿粮堆底部设置，竖直段则分别位于该水平段两端。

以一栋粮仓内包含2个敖间为例，一个通路(对应1根光纤)可对一个敖间内一个方向上一排监测点进行监测。本方案中的分布式测温主机最多可支持16个通路，若按照一个敖间需要4排监测点，即可支持监测4个敖间，2个粮仓，大大降低了成本。

每个固定盒子2包括一个底板和一个侧板，底板和侧板上均设置有过孔，底板设置在粮堆表面，固定盒子除了起到对传感光纤的固定作用，还可以防止光纤被完全拉入粮堆中，在过孔中可以采用螺丝组件对光纤进行固定。底板上的过孔用于将传感光纤引入或者导出粮堆，传感光纤在两个过孔之间弯曲成弧形，表面了光纤过度弯折损坏。

固定拉环的外周面上设置有多个沿径向设置的小圆环5，穿管光纤穿过小圆环5并通过小圆环设置在固定拉环上。

本实用新型在实施过程中需要选择既符合测量精度要求又经济的光纤，在粮仓应用时，可根据粮仓大小和对测温点的要求灵活安装，用以实时监测粮堆内部温度变化。

技术特征：

1.一种应用于粮仓的分布式光纤测温系统，包括脉冲激光器、分光模块、光电倍增管、传感光纤以及信号处理模块；脉冲激光器用于产生激光脉冲入射到传感光纤中；分光模块用于过滤传感光纤背向散射的rayleigh散射光并透过温度敏感的anti-stokes信号光和温度不敏感的stokes参考光；光电倍增管用于接收透过分光模块的信号光并其连接信号处理模块；信号处理模块根据两种透光的比值计算出温度，并且采集测量散射信号的回波时间确定散射信号所对应的光纤位置，其特征在于：还包括固定盒子，固定盒子设置在粮堆顶面且多行多列排布；每一行固定盒子对应一根传感光纤，每根传感光纤将一行中的固定盒子串接起来，固定盒子可在连接点处对传感光纤进行轴向固定；传感光纤位于粮堆部分包含竖直段和水平段，水平段沿粮堆底部设置，竖直段则分别位于该水平段两端。

2.根据权利要求1所述的应用于粮仓的分布式光纤测温系统，其特征在于：所述固定盒子包括一个底板和一个侧板，底板和侧板上均设置有过孔，底板设置在粮堆表面，底板上的过孔用于将传感光纤引入或者导出粮堆，传感光纤在两个过孔之间弯曲。

3.根据权利要求1所述的应用于粮仓的分布式光纤测温系统，其特征在于：还包括多个固定拉环，固定拉环位于粮堆底部并且位于固定盒子正下方，固定拉环外周面上设置有圆环，传感光纤穿过圆环固定在固定拉环上。

技术总结
本实用新型公开了一种应用于粮仓的分布式光纤测温系统，系统包括脉冲激光器、分光模块、光电倍增管、传感光纤以及信号处理模块。还括固定盒子，固定盒子设置在粮堆顶面且多行多列排布；每一行固定盒子对应一根传感光纤，每根传感光纤将一行中的固定盒子串接起来，固定盒子可在连接点处对传感光纤进行轴向固定；传感光纤位于粮堆部分包含竖直段和水平段，水平段沿粮堆底部设置，竖直段则分别位于该水平段两端。相比传统电学传感器无需重复布线，且可灵活插入、抽出粮堆，适应粮仓场景，提高了系统健壮性，降低了维护费用。

技术研发人员：陆波;丁文杰;陆宇涵;邵永松
受保护的技术使用者：中科怡海智能系统有限公司;中科怡海高新技术发展江苏股份公司;南京中科怡海电子商务有限公司;中科怡海软件科技江苏有限公司
技术研发日：2019.12.04
技术公布日：2020.09.01