分布式光纤振动监测系统DVS

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一、系统简介

  分布式光纤振动传感系统（ Distributed Optical Fiber Vibration Sensing System, DVS）是以光纤作为传感器进行振动感知的光学仪器，该系统利用单根光纤同时实现振动的监测和信号的传输。

分布式光纤传感技术是一种新兴的传感技术，它直接以管道同沟敷设的监测光缆作为传感器，其充分利用光纤空间连续分布的特点，“传”、“感”合一， 可实现沿光纤分布任一点的物理参量信息，具有测量信息丰富、可精确定位、 本质安全等优点。而且，光纤传感技术是以光波为载体，光纤为媒质，与传统电学传感器相比，光纤传感器具有测量精度高、抗电磁干扰、本质安全、小巧轻柔、适合远程传输等优点，尤其适合在电力、石油石化、交通、桥梁、大坝等领域应用。将探测光缆沿管道同沟或者并行敷设，可实时获得管道沿线任一点的温度、应变、振动（声音）信息，实现管道沿线泄漏、打孔盗油、地质灾害等异常状况实时监测，具有测量距离远、连续分布式测量、可精确定位、安装简单、安全可靠、扩展性强等优点，对管道不会产生任何破坏或影响其正常生产，尤其适合长输天然气管道在线监测应用。

我们知道声波振动信号其实也是一种振动信号，通常我们把可以采集声波信号的分布式光纤振动系统叫做DAS，不能还原出来声音的分布式光纤振动监测系统叫做DVS，他们区别即是DAS能够做相位解调，能线性还原声音，DVS则不能。
快速搭建系统可用：如何制作分布式光纤振动传感系统, DAS模块, DVS模块

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二、系统原理

  分布式光纤振动监测技术依据瑞利散射基本原理，结合φ-OTDR（相位敏感光时域反射）技术以及信号分析处理算法，实现了光纤振动传感监测。

分布式光纤振动及温度监测埋地管道信息监测系统，该系统包括数据采集模块、信号放大模块、信号采集模块、信号分析模块、上位机、参考光纤和模式识别模块。信号采集模块分别与参考光纤和信号放大模块连接；信号放大模块与数据采集模块连接；上位机分别与数据采集模块和参考光纤连接；信号分析模块和上位机连接；模式识别模块与信号分析模块连接。

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三、技术特点

  测量距离远：探测距离可达 40km以上，并能精确定位入侵点和泄漏点。
  实时性：系统对待测区域微振动进行 7×24小时实时监控， 及时发现并定位温度异常点，做到早期预警。
  连续分布式测量：可实现多点多事件同时监测，且互不影响，断纤后断点前部分仍能正常工作，具有强抗毁性。
  超高精度、灵敏度高：系统参数根据环境配置，可直接使用标准通信光缆，监测区域根据现场划分。
  反应迅速：扫描周期低至 1s。
  极佳的稳定性：室外通信光缆即为传感器件，可在风雨、雷电等危险及酸碱等恶劣环境中使用，适应各种恶劣环境
  电磁绝缘性极好，不受电磁干扰，本质防雷：使用的传感光纤其材质是石英，完全绝缘，不受雷击影响；光纤中传输的激光脉冲的频段远远高于电磁场的频段，完全不受电磁干扰，即使在强电磁场环境下工作也完全不受影响。
  本质安全：使用纯光纤传感，完全不会产生电火花，光纤中传输的激光脉冲平均功率很低，即使光纤断裂， 也不会产生任何危险。
  施工简单，维护方便：使用的铠装光纤，有极好的抗压抗拉强度，施工方便简单，在使用过程中很难出现问题， 即使出现破坏， 经专业人员重新熔接后便可恢复工作。
  高度智能化，轻松实现无人值守：系统在检测到异常时可 以通过短信和互联网将报告发送给直接负责人。 开放性设计，便于数据管理及现场控制。

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四、技术指标

系统主要技术指标

参数名称	性能指标
光纤类型	单模光纤G652
通道数	1路
探测光缆长度	40KM／通道
链路损耗容忍度	10dB
信噪比	>=9dB
频响范围	40KM，1Hz-1000Hz(探测距离有关)
定位精度	5米
工作温度	-10°C-55°C
工作湿度	<90%RH
响应时间	<1秒

五、系统组成部件

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六、典型应用

  本系统可以广泛应用于重要场所防入侵、重要工程防破坏、重要资源防偷盗、危险事件早预警、通信资源的监测排查等领域。具体示例如下:

1、 重要场所防入侵：石油、石化、化学品、电力厂区、监狱、银行、博物馆、机场、雷达站、港口、边境线、景区、军事基地、弹药库、大型别墅区等区域的周界安防、非法入侵、非法翻越监测；

2、 重要工程防破坏：地下综合管廊、电缆沟、通信光缆隧道、地铁隧道等底下工程附近挖掘机挖掘、打桩机打桩等非法施工监测；

3、 重要资源防偷盗：输油、输气管道非法挖掘，打孔盗油、盗气、管道泄露的监测；电力电缆防偷盗等；

4、 危险事件早预警：山体滑坡、巷道塌陷等地质危害早期预警； 列车运行状态监测，轨道等刚性结构损伤早期预警；

5、 通信资源的监测排查：通信光缆线路监测，线路走向排查等。

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七、分布式光纤振动监测光缆如何布设？

分布式光纤振动监测系统由主机跟传感光纤组成，那么传感光纤应该布设呢？
根据监测现场不同环境，室外传感光缆的安装布设主要分为围栏布设、埋地布设、围墙布设、管道监测布设等几种布设方式。
下面我们根据不同的方式加以图片说明：

图1、围栏铺设

当布设环境为围栏的方式，我们的传感光纤可以这样曲折型布设。如上图1所示。

图2 埋地铺设

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八、DVS模块产品及服务对比

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售后技术支持对比

服务项	光翼智能	其他厂家
DVS系统安装接线教程	支持	-
DVS模块推荐配置参数	支持	-
采集卡参数选型支持	支持	-
采集卡采样参数配置	支持	-
常见异常现象处理方式	支持	-
常规数据处理方式	支持	-
光缆布设方式	支持	-
埋地数据处理方式	支持	-
挂网数据处理方式	支持	-

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九、更多参考资料

• 分布式光纤传感
• 分布式光纤振动监测光缆如何布设？
• 分布式光纤振动监测系统(DVS DAS)搭建方案
• 分布式光纤振动传感系统信号处理算法研究
• 高性能φ-OTDR分布式光纤振动传感系统的研制_知网百科 - CNKI
• 基于拉曼散射的分布式光纤传感系统研究及应用 - CNKI
• 分布式光纤传感器_百度百科