田际
华能东莞燃机热电有限责任公司 广东省 东莞市 523590
摘要：集中供热，是一种高效的供热方式，通常由当地能源企业提供热源。而供热管网规模的扩大和供热管道的日渐老化，使得供热管网管理出现了很多问题，如管道泄漏、爆管等。这些问题给供热管网的正常运行、维护和扩建等工作造成了相当大困难，不仅会造成一定的经济损失甚至还会造成一些安全事故。传统的供热管理方式已无法满足现今的供热管网管理要求。
关键词：光纤感温 检漏系统 智慧热网 节能降耗管理
一、现状
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。用光作为敏感信息的载体，用光纤作为传递敏感信息的媒质。以其独有的特质而得以广泛应用。光纤测温技术是近年才发展起来的新技术，并已逐渐显露出某些优异特性，在供热管网测漏方面将完全解决管道泄漏爆管等问题。
二、系统功能
采用分布式光纤感温测漏监测系统将实现以下功能：
●系统能对高温蒸汽管网的温度实施连续在线监测，实现低温或高温的早期预警，并能在预警、报警时将信息及时上传。
●系统具有温度超限报警、温升速率超限报警功能，根据需要设置、调整报警阈值，发生泄漏故障导致温度上升时，系统自动启动报警装置。
●系统软件简单易用，有良好的人机操作界面，以电子地图方式直观显示管道的具体位置及名称，发生过冷过热时，能够准确定位故障点，指导检修工作。
●系统能建立每条管道、每个分区的历史档案，能根据历史数据预测分析管道在不同环境条件下的温度变化规律，有利于积累经验，为事故趋势分析提供依据。系统具有数据查询、备份、报表打印功能。对管网监控设备信息、监测数据、报警数据、运维数据形成统一报表，并输出打印等。
●系统具有局域网络标准化通讯接口，可联入企业其他业务系统，实现信息共享。系统支持远端监控和管理。
●系统具有自检、标定和校正功能，可判断光纤故障点，便于维护。
●系统易于安装、维护成本低，使用寿命长。
●系统技术先进，性价比高，工作稳定可靠，支持 7*24小时连续运行。
●系统可与电子地理信息系统进行对接，管道发生泄漏位置可直接显示并实现准确定位。
●实现对系统菜单管理、用户管理、角色管理、系统参数设置、设备配置、系统设置等管理。
三、系统原理
分布式光纤感温泄漏监测系统基于目前世界最先进的分布式光纤传感与控制技术的测温预警系统。其工作原理是利用光在光导纤维中传输时产生的自发喇曼（Raman）散射和光时域反射（OTDR）原理来获取空间温度分布信息的。
光纤呈圆柱形，它由SiO2玻璃纤维芯(纤芯)、玻璃包皮(包层)和外部保护层组成。
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当在光纤中注入一定能量和宽度的激光脉冲时，激光在光纤中向前传播的同时，自发产生喇曼散射光波，喇曼散射光波的强度受所在光纤散射点的温度影响而有所改变，通过获取沿光纤散射回来的背向喇曼光波，可以解调出光纤散射点的温度变化。同时，根据光纤中光波的传输速度与时间的物理关系，可以对温度信息点进行定位（OTDR）。
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由于背向喇曼散射光波的强度非常微弱，因此，需要采用先进的高频信号采集技术和微弱信号处理技术，经过光学滤波、光电转换、放大、模数转换后，送入信号处理器，解调出光纤各测温点的温度值；然后，将采集的温度数据传送到计算机系统进行数据处理，通过组态软件展示各测温点的温度值和变化状态。当某一被监测点的温度超过系统设定的报警予值时，自动启动报警装置通知值班人员处理。另外，通过计算机网络可以实现远程数据共享。
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分布式光纤测温泄漏监测系统涉及的技术包括：高频脉冲激光技术、光纤喇曼光谱技术、光波分复用技术、光时域反射技术、高频信号采集技术、微弱信号处理技术、计算机数据处理技术、计算机网络与通讯技术等。
四、系统结构
分布式光纤感温泄漏监测系统结构比较简单直观，该系统主要由耐高温型铠装测温光缆、测温主机（连续分布全光纤测温仪）、预警管理终端和远程监控终端四大部分组成。根据需要，可以采用多台测温主机进行组网，扩大测温范围。
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管网光纤在线监测系统软件基于SOA平台架构理念，应用云技术、BIM+GIS技术实现对管网在线监测、巡检维护、日常值守、数据分析等业务的智慧化统一管理。
管网光纤在线监测系统软件平台围绕管网规划建设、运行维护等业务需求进行研发，由管网数据管理、综合应用、共享服务、综合监管、运维管理等业务子系统构成。不但承载光纤在线监测数据，还可以加入及管理其他管网监测设备数据，形成数字化管网监测平台。
五、系统特点
连续分布全光纤测温技术具有连续分布、本质安全、测温精确、耐高压、耐腐蚀、抗电磁干扰等优点。
连续分布全光纤测温技术的优势还有以下方面：
1．连续性
连续分布全光纤测温系统是基于光纤作为测温媒质的。整条光纤既是温度传感器（相当于光纤上的每一点都是温度传感器），又是温度信息的传输载体。因此，与用点式传感器作为测温元件的技术相比，其最大的技术特色是它能够连续地点测温，即测得光纤敷设沿线任意一点的实时温度，可以灵活地测量点、线、面上的温度分布。
2．扩展性
由于光纤的连续分布测温特点，使得其非常容易扩展监测点。与点式传感器的测温方式不同，它不会受到单通道最大布设探测器数量的限制。当用户希望在光纤敷设沿线或在开关柜里多增加一些监测点时，很容易实现。
3．安全性
光纤本质安全，良好的耐高压绝缘性能、憎水性能，使得其能够直接安装在高压带电体上进行接触式测温。另外，由于光信号不受任何强电磁场的干扰，保证了检测和传输的快速、灵敏、准确。光纤技术在测温现场无需其他电子设备，真正实现了无电检测。
4．易用性
连续分布全光纤测温系统所使用的光纤，在非人为损坏情况下，使用寿命长达20年以上。既使因设备检修造成了光纤损伤，更新的方式简单，成本低廉，这是其他传感器件和传感技术所无法相比的。另外，系统采用了特有的分时回路技术和隔离技术，可以保证光纤检测线路上某一点出现故障时，在电气设备无法停电检修的情况下，不影响其他被监测设备的温度采集。
5．可靠性
分布式光纤测温系统在设计、生产上，遵循企业、行业、国家相关标准，保证产品的质量和系统运行的安全性、稳定性。目前，系统已应用于电力、热力、冶金、石化、广播电视等行业。
六、应用价值
光纤测温技术将逐步取代传统管网测漏方式，如人员巡检、视频采集等方式。感温光纤随管道敷设，故障率低，可靠性高。投入使用后基本没有维护量。通过感温光纤的应用，对管网运行状况能起到很好的监控，实时监测管网泄漏情况，及时报警及时处理，降低管网损失，管网沿线情况实时传到监控中心，保证了管网的安全稳定运行。
参考文献；
[1]李征. 长输供热管网数字化监测方案分析与应用[D].北京建筑大学,2018.
[2]刘戈柳. 热电联产热网工程优化研究[D].华南理工大学,2016.
[3]周青. 城市集中供热智能化与智能热网的构建研究[D].山东大学,2015.