基于分布式光纤的隧道内消防管道智能监测装置及方法

1.本发明涉及交通管道监测技术领域，更具体的说是涉及一种基于分布式光纤的隧道内消防管道智能监测装置及方法。


背景技术：

2.随着经济及交通运输的快速发展，公路隧道已经成为交通运输网络的重要组成部分，但公路隧道具有半封闭、狭长、能见度低等特点，一旦发生火灾，火情探测和火势扑救困难，具有极大的危险性和破坏性。在冬季寒冷地区，气温达到极点的月份时或在极端气候的影响下，经常会发生隧道内管网冻裂现象。因此，为了减少损失，消除隧道行车安全隐患，冬季寒冷地区隧道水消防系统管道保温问题需彻底解决。
3.目前，高速公路隧道消防系统采用水消防系统为主、干粉灭火器为辅的运行模式。为防止消防水管冻裂，隧道内常使用电伴热加保温层及阻燃层对消防水管进行加热并保温，但现阶段电伴热带需要人员现场维护检查，当电伴热带出现故障时，维修人员无法及时获悉和维修，存在巨大的安全隐患；而且现阶段电伴热技术一般结合温度传感器使用，根据温度传感器决定是否开启电伴热带，然而现有温度传感器只可对定点进行测量，无法对全水管温度进行远程监控及实时感知，因此常造成电能损耗或水管冻裂。目前，消防水管的温度检测和漏水检测是通过安装不同的传感器来达到检测的目的，加大了工程的成本和复杂度。
4.因此，如何通过一个传感器系统同时实现对温度和漏水的检测，节省人力物力是本领域技术人员亟需解决的技术问题。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明提供了一种基于分布式光纤的隧道内消防管道智能监测装置及方法，将分布式光纤和电伴热用于隧道内消防水管道，通过分布式光纤对水管温度和漏水进行实时感知，智能开启电伴热带，防止消防水管冻裂且降低了能源消耗，提高了消防水管的安全效果。
6.为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
7.一种基于分布式光纤的隧道内消防管道智能监测装置，包括：电伴热及其控制装置、计算机终端控制系统；所述电伴热及其控制装置与计算机终端控制系统相连；
8.所述电伴热及其控制装置，通过分布式光纤检测消防水管的温度及漏水情况，并通过电伴热带对消防水管进行局部加热；
9.所述计算机终端控制系统，用于根据实时感知的消防水管温度对电伴热带进行远程控制，并基于监测结果进行预警。
10.可选的，所述电伴热及其控制装置包括电伴热带、电伴热控制装置、感温漏水检测装置；
11.所述感温漏水检测装置设置在消防水管上；
12.所述电伴热带并联的螺旋式缠绕在消防水管外侧，且所述电伴热带根据长隧道的划分区域进行相应的分配，根据需要对编号内的消防水管进行局部加热；
13.所述电伴热控制装置与计算机终端控制系统相连。
14.可选的，所述智能监测装置还包括电伴热控制箱，所述电伴热控制装置、计算机终端控制系统均设置在电伴热控制箱内。
15.可选的，所述感温漏水检测装置包括两根分布式光纤，所述两根分布式光纤均与分布式光纤传感器相连，所述分布式光纤传感器与计算机终端控制系统相连。分布式光纤传感器能够设置光纤长度，记录光纤温度历史数据，设置报警功能(包括设置定温报警阈值和温差报警阈值)，通过短信或电话的方式通知相关管理人员，并将温度数据传递给计算机终端控制系统。
16.可选的，所述两根分布式光纤包括：缠绕型分布式光纤、轴向分布式光纤；
17.所述缠绕型分布式光纤以一定的间距缠绕在消防水管之上，实时感知消防水管的温度；
18.所述轴向分布式光纤牢固粘贴于消防水管的下方，检测消防水管是否漏水。
19.可选的，所述电伴热控制箱内还设置有电流传感器，所述电流传感器用于检测通过电伴热带的电流；所述电流传感器与计算机终端控制系统相连。
20.一种基于分布式光纤的隧道内消防管道智能监测方法，包括以下步骤：
21.将两根分布式光纤安装在消防水管上，并将其与分布式光纤传感器相连；
22.根据长度对长隧道进行区域划分并编号，分配对应于不同编号的电伴热带，将电伴热带并联的螺旋式缠绕在消防水管外侧；
23.对长隧道温度进行调研，设定消防水管的结冰阈值；
24.利用分布式光纤对消防水管的温度进行实时感知，当消防水管的温度低于设定的结冰阈值时，计算机终端控制系统控制电伴热带开启；
25.根据隧道温度分布情况，对温度低的消防水管进行局部加热，并根据温度的变化对电伴热带的加热部分进行动态调整；
26.当分布式光纤检测到消防水管漏水后，将长隧道内电伴热带的编号传输到计算机终端控制系统进行预警，通知维修人员对漏水位置进行快速定位。
27.可选的，将两根分布式光纤安装在消防水管上的具体方式为：
28.将轴向分布式光纤紧密贴合并固定于消防水管下方，检测消防水管是否漏水；
29.将缠绕型分布式光纤以一定的间距螺旋式缠绕在消防水管上，实时感知消防水管的温度。
30.可选的，所述方法还包括：
31.在电伴热控制箱内安装电流传感器，检测电伴热带内的电流值，当电流值异常时，通过计算机终端控制系统进行预警，通知相关管理人员。
32.经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种基于分布式光纤的隧道内消防管道智能监测装置及方法，具有以下有益效果：
33.(1)本发明能够用于冬季寒冷长隧道的消防水管保温，通过提供一种基于分布式光纤的隧道内消防管道智能监测装置，防止消防水管断裂，降低了能源消耗，提高了消防水管安全性；
34.(2)本发明中的轴向分布式光纤和缠绕型分布式光纤，可以使用同一个分布式光纤传感器，同步检测管道温度和漏水情况，降低了检测系统的复杂性，且检测时设置两根分布式光纤，减少了误差；
35.(3)本发明将分布式光纤与电伴热带结合，全方位对隧道内消防水管温度进行保温，自动识别温度并根据温度自动开启和关闭电伴热带，提高了消防水管保温装置的智能化；
36.(4)本发明对隧道进行编号并对应相应编号的电伴热带，通过分布式光纤对温度的实时感知，对消防水管通过局部加热的方式开启电伴热带，既保证了防止消防水管冻裂，又能避免多余的能源消耗；
37.(5)本发明利用电流传感器对通过电伴热带的电流进行实时测量，并将结果传到计算机终端控制系统，当电伴热带发生故障时，管理人员可以对故障进行精准的定位，减少了隧道维护的费用；
38.(6)本发明安装了计算机终端控制系统，可以实时的对消防水管的温度进行远程感知及预警，并对电伴热带远程控制和检查，减少了管理人员现场维护的费用。
附图说明
39.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
40.图1为基于分布式光纤的隧道内消防管道智能监测装置的结构示意图；
41.图2为图1的切面示意图；
42.附图标记：1-轴向分布式光纤、2-缠绕型分布式光纤、3-分布式光纤传感器、4-电伴热控制箱、5-电伴热控制装置、6-电流检测器、7-计算机终端控制系统、8-电伴热带、9-消防水管。
具体实施方式
43.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
44.实施例1
45.本发明实施例公开了一种基于分布式光纤的隧道内消防管道智能监测装置，如图1、图2所示，包括：电伴热及其控制装置、计算机终端控制系统7；电伴热及其控制装置与计算机终端控制系统7相连；
46.电伴热及其控制装置，通过分布式光纤检测消防水管的温度及漏水情况，并通过电伴热带对消防水管进行局部加热；
47.计算机终端控制系统7，用于根据实时感知的消防水管温度对电伴热带进行远程控制，并基于监测结果进行预警。
48.进一步地，电伴热及其控制装置包括电伴热带8、电伴热控制装置5、感温漏水检测装置；
49.感温漏水检测装置设置在消防水管9上；
50.电伴热带8并联的螺旋式缠绕在消防水管9外侧，且电伴热带8根据长隧道的划分区域进行相应的分配，根据需要对编号内的消防水管局部加热，既保证了防止消防水管冻裂，又能避免多余的能源消耗；
51.电伴热控制装置5与计算机终端控制系统7相连。
52.在更进一步的实施例中，所述智能监测装置还包括电伴热控制箱4，所述电伴热控制装置5、计算机终端控制系统7均设置在电伴热控制箱4内。
53.进一步地，所述感温漏水检测装置包括两根分布式光纤，两根分布式光纤均与分布式光纤传感器3相连，分布式光纤传感器3与计算机终端控制系统7相连。分布式光纤传感器能够设置光纤长度，记录光纤温度历史数据，设置报警功能(包括设置定温报警阈值和温差报警阈值)，通过短信或电话的方式通知相关管理人员。
54.进一步地，两根分布式光纤包括：缠绕型分布式光纤2、轴向分布式光纤1；其中，缠绕型分布式光纤2以一定的间距缠绕在消防水管9之上，实时感知消防水管的温度；轴向分布式光纤1牢固粘贴于消防水管9的下方，检测消防水管是否漏水。轴向分布式光纤和缠绕型分布式光纤可以使用同一个分布式光纤传感器，同步检测管道温度和漏水情况，降低了检测系统的复杂性，且检测时设置两根分布式光纤，减少了误差。
55.进一步地，电伴热控制箱4内还设置有电流传感器6，电流传感器6用于检测通过电伴热带8的电流；电流传感器6与计算机终端控制系统7相连，当电伴热带发生故障时，管理人员可以对故障进行精准的定位，减少了隧道维护的费用。
56.实施例2
57.本实施例公开了一种基于分布式光纤的隧道内消防管道智能监测方法，包括以下步骤：
58.将两根分布式光纤安装在消防水管上，并将其与分布式光纤传感器相连；
59.根据长度对长隧道进行区域划分并编号，分配对应于不同编号的电伴热带，将电伴热带并联的螺旋式缠绕在消防水管外侧；
60.对长隧道温度进行调研，设定消防水管的结冰阈值；
61.利用分布式光纤对消防水管的温度进行实时感知，当消防水管的温度低于设定的结冰阈值时，分布式光纤传感器将温度传递给计算机终端控制系统，控制电伴热带开启；
62.根据隧道温度分布情况，对温度低的消防水管进行局部加热，并根据温度的变化对电伴热带的加热部分进行动态调整；
63.当分布式光纤检测到消防水管漏水后，将长隧道内电伴热带的编号传输到计算机终端控制系统进行预警，通知维修人员对漏水位置进行快速定位。
64.进一步地，将两根分布式光纤安装在消防水管上的具体方式为：
65.将轴向分布式光纤紧密贴合并固定于消防水管下方，检测消防水管是否漏水；
66.将缠绕型分布式光纤以一定的间距螺旋式缠绕在消防水管上，实时感知消防水管的温度。
67.在更进一步的实施例中，所述方法还包括：
68.在电伴热控制箱内安装电流传感器，检测电伴热带内的电流值，当电流值异常时，通过计算机终端控制系统进行预警，通知相关管理人员。
69.目前，消防水管的温度检测和漏水检测是通过安装不同的传感器来达到检测目的的，加大了工程的成本和复杂度，而本发明提供了一种基于分布式光纤的隧道内消防管道智能监测装置及方法，将分布式光纤和电伴热用于隧道内消防管道，通过分布式光纤对水管温度和漏水情况进行实时感知，智能开启电伴热带，防止消防水管冻裂且降低了能源消耗，提高了消防水管的安全性。
70.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
71.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。