本實(shí)用新型涉及一種信號(hào)監(jiān)測(cè)技術(shù)，特別涉及一種基于分布式光纖光柵傳感器網(wǎng)絡(luò)的變電站沉降監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

變電站是電網(wǎng)的重要組成部分，它在電力系統(tǒng)中起變換電壓、接受和分配電能、控制電力的流向和調(diào)整電壓的作用。變電站內(nèi)的建筑物是保障電網(wǎng)安全的電力基礎(chǔ)設(shè)施，由于變電站大多建設(shè)在偏遠(yuǎn)的地區(qū)，那里的地質(zhì)條件和氣候條件經(jīng)常會(huì)引起變電站的地基沉降。變電站基礎(chǔ)建筑物在施工期間以及后期運(yùn)營期間的安全問題日益突出。目前，對(duì)變電站地基沉降的監(jiān)測(cè)方法主要是采用水準(zhǔn)監(jiān)測(cè)法。這種方法是通過人工定期巡視檢查安裝在現(xiàn)場(chǎng)沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)的沉降樁頭，利用精密水準(zhǔn)儀觀測(cè)各個(gè)沉降觀測(cè)點(diǎn)與基準(zhǔn)點(diǎn)之間的變化來判斷地基沉降量。但是由于這種監(jiān)測(cè)方法的工作量極其繁重，而測(cè)得的數(shù)據(jù)量相反卻較少，監(jiān)測(cè)的耗時(shí)較長，且容易受到環(huán)境因素的影響，使得判斷的準(zhǔn)確性不佳。

光纖傳感器是基于光纖獨(dú)特的光學(xué)特性和傳感特性來探測(cè)工程中各種物理參量。它相對(duì)于傳統(tǒng)方法具有更高的靈敏度，不易受電磁干擾，絕緣性好，耐腐蝕，工作壽命長，集物理參量信息的獲取與傳輸一體，以及結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、耗電少等優(yōu)點(diǎn)?？梢杂糜跍y(cè)量應(yīng)變、溫度、壓力、位移等物理參量。

現(xiàn)有技術(shù)主要的沉降監(jiān)測(cè)方法有: 簡單目測(cè)法, 沉降計(jì)算法, 變形轉(zhuǎn)換法。現(xiàn)有的沉降測(cè)量裝置直接測(cè)量固定桿標(biāo)記與沉降建筑之間的相對(duì)位移大小，從而獲得地基沉降值的方法。在水下拋石堆載地基處理過程中，固定桿有可能被堆載物撞擊而發(fā)生形變，會(huì)直接影響到測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。而且這種監(jiān)測(cè)方法工作量極其繁重，而測(cè)得的數(shù)據(jù)量相反卻較少，監(jiān)測(cè)的耗時(shí)較長，且容易受到環(huán)境因素的影響，使得測(cè)量的準(zhǔn)確性不佳。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型是針對(duì)沉降監(jiān)測(cè)方法存在的問題，提出了一種基于分布式光纖光柵傳感器網(wǎng)絡(luò)的變電站沉降監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，每個(gè)監(jiān)測(cè)的沉降點(diǎn)會(huì)安裝一個(gè)光纖光柵沉降傳感器，如果監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)的沉降，則在該區(qū)域內(nèi)會(huì)分布很多的沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)，這些分布式的光纖光柵通過分布式組網(wǎng)技術(shù)采集區(qū)域的沉降數(shù)據(jù)。并將這數(shù)據(jù)先傳送到每個(gè)區(qū)域的集中器，每個(gè)集中器節(jié)點(diǎn)將采集的沉降數(shù)據(jù)通過Zigbee無線傳感網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到監(jiān)控中心，監(jiān)控中心的后臺(tái)變電站基礎(chǔ)沉降監(jiān)測(cè)與預(yù)警信息管理軟件可實(shí)時(shí)顯示沉降信息，同時(shí)具有變電站基礎(chǔ)沉降趨勢(shì)分析與預(yù)警功能。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案為：一種基于分布式光纖光柵傳感器網(wǎng)絡(luò)的變電站沉降監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，多個(gè)分布式光纖光柵傳感器安裝在變電站內(nèi)的建筑物地基和變電站主設(shè)備地基組成分布式光纖光柵陣列組網(wǎng)，分布式光纖光柵陣列組網(wǎng)信號(hào)送入解調(diào)器光學(xué)信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，數(shù)字信號(hào)送集中器，集中器的數(shù)據(jù)通過Zigbee網(wǎng)絡(luò)和路由協(xié)議將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)發(fā)送給數(shù)據(jù)服務(wù)器進(jìn)行存儲(chǔ)，沉降監(jiān)測(cè)與預(yù)警信息管理模塊對(duì)數(shù)據(jù)服務(wù)器中存儲(chǔ)的沉降數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理輸出結(jié)果。

所述分布式光纖光柵陣列組網(wǎng)，即在一根光纖上寫入多個(gè)有間距的光纖布拉格光柵。

本實(shí)用新型的有益效果在于：本實(shí)用新型基于分布式光纖光柵傳感器網(wǎng)絡(luò)的變電站沉降監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，極大地提高工作人員的工作效率，實(shí)時(shí)獲取大量的沉降數(shù)據(jù)，監(jiān)測(cè)的時(shí)間短，不受惡劣環(huán)境影響，準(zhǔn)確度得到極大提高。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型基于分布式光纖光柵傳感器網(wǎng)絡(luò)的變電站沉降監(jiān)測(cè)系統(tǒng)架構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型基于分布式光纖光柵傳感器網(wǎng)絡(luò)的變電站沉降監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通信組網(wǎng)和數(shù)據(jù)傳輸示意圖；

圖3為本實(shí)用新型光纖布拉格光柵分布式組網(wǎng)技術(shù)架構(gòu)示意圖。

圖4為本實(shí)用新型光纖布拉格光柵分布式組網(wǎng)解調(diào)技術(shù)架構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

如圖1所示基于分布式光纖光柵傳感器網(wǎng)絡(luò)的變電站沉降監(jiān)測(cè)系統(tǒng)架構(gòu)示意圖，使用分布式光纖布拉格光柵沉降傳感器對(duì)變電站內(nèi)的建筑物地基、變電站主設(shè)備的地基進(jìn)行區(qū)域沉降檢測(cè)和監(jiān)測(cè)。如圖2所示通信組網(wǎng)和數(shù)據(jù)傳輸示意圖，通過光纖布拉格光柵的解調(diào)技術(shù)將光學(xué)信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，再利用分布式組網(wǎng)技術(shù)和集中器進(jìn)行數(shù)字信號(hào)的匯集和發(fā)送，集中器的數(shù)據(jù)通過Zigbee網(wǎng)絡(luò)和路由協(xié)議將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)發(fā)送給數(shù)據(jù)服務(wù)器進(jìn)行存儲(chǔ)，沉降監(jiān)測(cè)與預(yù)警信息管理對(duì)服務(wù)器中存儲(chǔ)的沉降數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)提取、分析和展示，同時(shí)利用沉降預(yù)警算法模型對(duì)數(shù)據(jù)分析后得到的結(jié)果進(jìn)行預(yù)警信息推送。多個(gè)集中器對(duì)一個(gè)Zigbee網(wǎng)絡(luò)，為了達(dá)到自動(dòng)查找沉降采集點(diǎn)的目的，可將區(qū)域基礎(chǔ)沉降數(shù)據(jù)的所有采集點(diǎn)的分布式光纖布拉格光柵沉降傳感器地址注冊(cè)在沉降監(jiān)測(cè)與預(yù)警信息管理中，通過輪詢方法實(shí)現(xiàn)集中器的自動(dòng)檢測(cè)。

如圖3所示光纖布拉格光柵分布式組網(wǎng)技術(shù)架構(gòu)示意圖，分布式光纖光柵組網(wǎng)即在一根光纖上寫入多個(gè)光纖布拉格光柵，它們的Bragg波長之間具有一定的間距，或是將Bragg波長具有一定間距的多個(gè)光纖布拉格光柵通過熔接或其他方法串接在一根光纖上，然后通過波分詢址的方法獲得同一根光纖線路上各個(gè)光纖布拉格光柵處的被測(cè)場(chǎng)的信息。然后光纖線路上的信息發(fā)送到到集中器上，再通過集中器接入到Zigbee無線網(wǎng)絡(luò)中。

如圖4所示光纖布拉格光柵分布式組網(wǎng)解調(diào)技術(shù)架構(gòu)示意圖，解調(diào)儀包括寬譜光源、3dB耦合器、匹配光纖光柵、PD器件，分布式光纖布拉格光柵組網(wǎng)的解調(diào)儀采用匹配光柵濾波解調(diào)法，通過一個(gè)可驅(qū)動(dòng)的參考FBG作為濾波器，把傳感光柵反射波長與參考FBG進(jìn)行對(duì)比，如果二個(gè)波長一致，光信號(hào)將被反射，可通過測(cè)量參考FBG的最大反射功率可得出傳感光柵的波長漂移量。該方法結(jié)構(gòu)簡單，抗外界噪聲干擾能力強(qiáng)，靈敏度高，且易于分布式測(cè)量和多點(diǎn)監(jiān)測(cè)。

所述FBG傳感網(wǎng)絡(luò)、Zigbee無線傳感網(wǎng)絡(luò)、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)中心、沉降監(jiān)測(cè)與預(yù)警信息管理軟件共同組成基于分布式FBG傳感網(wǎng)絡(luò)的變電站沉降監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的通信數(shù)據(jù)網(wǎng)和軟件系統(tǒng)架構(gòu)，由光纖光柵沉降傳感器節(jié)點(diǎn)采集的區(qū)域沉降數(shù)據(jù)，區(qū)域沉降數(shù)據(jù)通過Zigbee網(wǎng)絡(luò)和路由器接入。