分布式光纤传感系统平台开发

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随着社会的不断进步与经济的不断发展,我国对各种基建项目的投入不断增加。但同时也发生了众多安全事故,不仅造成了财产损失,甚至危及到了群众的生命安全。在这一背景下,如何对这些基础设施及自然地质环境进行安全健康监测成为了当前一项热门课题。分布式光纤传感技术(DOFS)具有监测范围大、连续分布、可监测多种环境物理参量、抗电磁干扰性强、耐腐蚀性强、应用安全且对被监测物损伤小等优点,在基建安全健康监测与地质环境的监测等方面的应用前景非常广阔。根据使用到的被测光信号的不同,DOFS有多种类型,但是每种DOFS通常只可以监测一种或两种环境参量变化,如基于Raman散射的光时域反射计,即ROTDR,只可以监测光纤沿线的温度变化。基础设施与地质环境的安全健康监测要求DOFS能够适应复杂的工作环境、能够同时对光纤沿线的温度变化、应变大小及振动情况等多种物理参量做出监测,对出现的安全隐患作出准确地判断。因此,在复杂的工作中必须布设多种类型的DOFS,一个能够与所有传感光纤线路进行通讯和交互,并能够做出正确反应的控制平台就十分重要。该控制平台不仅可以根据多种物理参量进行综合判断,以得到更为准确全面的异常状况判定信息,更有利于控制人员对不同线路的传感光纤进行统一管理,提高了控制的便捷性。针对以上需求,本文设计并搭建了一套分布式光纤传感系统控制平台。该控制平台包括平台控制端软件、数据库及设备终端软件三部分:1.平台控制端软件使用LabVIEW进行编程,能够实时显示包括ROTDR、BOTDR(基于Brillouin散射的光时域反射计)及Phi-OTDR(相位敏感型光时域反射计)这三种类型的DOFS设备终端采集到的光纤沿线物理参量数据,显示环境参量变化趋势;可以修改设备终端运行的参数,并接受反馈及警报信息。2.数据库使用MySQL进行搭建,该部分会存储平台控制端软件发送的指令及设备终端软件上传的光纤沿线物理参量数据及反馈、警报信息。3.设备终端软件使用LabVIEW进行编程,包括ROTDR及BOTDR两种不同类型的光纤传感设备控制软件,可以控制DOFS设备中的激光器、采集卡等光电器件工作,采集并处理相关数据,生成反馈或警报信息,并将数据及反馈、警报信息上传至数据库。在设计并搭建这套控制平台之后,在实验室条件下对本平台进行了实验,证明了本平台方案可行,能够精准地控制不同类型的DOFS设备,并接收返回的各种数据及信息,准确地反映各条线路上物理参量的变化。综上所述,本文提出的分布式光纤传感控制平台能够实现对不同类型的终端设备的通讯及控制,为复杂健康安全监测场景中,包含多种DOFS类型的传感系统协同工作提供了一套可行的解决办法。
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