Системы мониторинга температуры кабельных линий СМТКЛ

Назначение

Системы мониторинга температуры кабельных линий СМТКЛ (далее по тексту -системы или СМТКЛ) предназначены для измерений и регистрации температурного распределения по длине волоконно-оптического кабеля.

Описание

Принцип действия системы основан на эффекте Рамана или комбинационном рассеянии, которое возникает при неупругом рассеянии фотонов вводимого света в оптическое волокно на атомах колеблющихся молекул оптического волокна. В результате возникают фотоны как с меньшей энергией, чем у вводимого света в оптическое волокно, то есть с большей длиной волны, так называемые стоксовая компонента, так и с большей энергией, то есть с меньшей длиной волны - антистоксовая. Мерой температуры является отношение интенсивности антистоксовой компоненты к интенсивности стоксовой.

Конструктивно система представляет собой телекоммуникационный шкаф, в котором размещены автоматизированное рабочее место (АРМ) оператора, включающее монитор с жидко-кристаллическим дисплеем, клавиатура, сервер, контроллер промышленный серии ОКТ3 (далее - контроллер), состоящий из генератора частоты, лазерного источника, оптического модуля, блока микропроцессора и оптического волокна, действующего в качестве линейного сенсора.

Частотно-модулированный свет лазера от контроллера направляется в оптическое волокно, свет проходя по оптическому волокну вступает в взаимодействие с колебаниями кристаллической решёткой оптического волокна по всей длине оптического волокна, в результате чего возникает комбинированное рассеивание света. Часть комбинационного рассеянного света возвращается обратно к контроллеру, в котором выполняются спектральная фильтрация света обратного рассеивания, его преобразование в измерительных каналах в электрические сигналы, усиление и электронная обработка. Микропроцессор проводит расчёт преобразования Фурье. В качестве промежуточного результата получают кривые комбинационного обратного рассеивания, как функцию длины кабеля. Из отношения кривых обратного рассеивания получают температуру вдоль всего оптического волокна.

Система обеспечивает выполнение следующих функций:

- измерение температуры оптического волокна через определённые интервалы времени -временные измерительные циклы, зависящие от длины подключённого оптического волокна и разрешающей способности системы;

- автоматизированное выполнение функций сбора, обработки, отображения, регистрации информации по технологическим параметрам;

- активация тревожного сигнала по завершении измерительного цикла при превышении в зоне одного из параметров (настраиваемые установки индивидуальны для каждой зоны);

- отслеживание обрыва волокна и определение точного местоположения таких неисправностей;

- автоматическое изолирование повреждённых зон;

- постоянное хранение полного пакета параметров конфигурации;

- резервирование данных журнала событий с записями тревожных сообщений, событий, сообщений о неисправностях и статических данных измерений;

- защита системы от несанкционированного доступа.

Удалённое управление и сбор результатов измерений осуществляется с помощью встроенного АРМ оператора, поддерживающего связь с оптоэлектронным блоком и прочими устройствами локальной сети предприятия, в пределах которого система находит применение.

На рисунке 1 представлена фотография внешнего вида телекоммуникационного шкафа системы. На рисунке 2 представлены фотографии внешнего вида контроллера промышленного серии ОКТ3 системы с указанием места нанесения знака поверки. На рисунках 3 и 4 представлены примеры применяемых оптоволоконных кабелей.

Рисунок 1 - Внешний вид телекоммуникационного шкафа системы мониторинга температуры кабельных линий СМТКЛ

Место нанесения

знака поверки

Рисунок 2 - Внешний вид контроллера промышленного серии ОКТ3 системы мониторинга температуры кабельных линий СМТКЛ

Рисунок 3 - Внешний вид металлонесодержащего оптоволоконного кабеля в оболочке FRNC

Рисунок 4 - Внешний вид оптоволоконного кабеля с огнеустойчивой оболочкой, не поддерживающей горение

Программное обеспечение

Программное обеспечение (ПО) систем состоит из встроенной и автономной частей и предназначено для конфигурации и проведения измерений, а также реализации следующих функций: обработки данных, управления данными, диагностики неисправностей, техобслуживания, аутентификации и регистрации пользователя.

Метрологически значимым является только встроенное ПО, которое устанавливается на предприятии-изготовителе во время производственного цикла. ПО недоступно пользователю и не подлежит изменению на протяжении всего времени функционирования изделия, что соответствует уровню защиты «высокий» в соответствии с рекомендацией по метрологии Р 50.2.077-2014. Метрологические характеристики системы оценены с учетом влияния на них ПО.

Идентификационные данные внутреннего ПО представлены в таблице 1.

Таблица 1

Примечание: (1) и более поздние версии.

Технические характеристики

Диапазон измерений температуры, °С:............................................... от минус 40 до плюс 130

Пределы допускаемой абсолютной погрешности измерений температуры, °С:

Минимальное время единичного измерения (2), с:

Разрешение, °С:

Пространственное разрешение (3), м:

Тип оптического волокна:........................ волокно с градиентным показателем преломления

ММ 50/125 мкм, рекомендация МСЭ-Т G.651.1

Максимальная длина оптического волокна, м

Время установления рабочего режима, мин, не более:

Напряжение питания, В:

- переменный ток.......................................................... от 100 до 240 (частотой от 50 до 60 Гц)

- постоянный ток .......................................................................................................... от 12 до 48

Потребляемая мощность, 1В А, не более:

Длина волны источника излучения, нм:

Габаритные размеры контроллера (ВхШхГ), мм, не более:.................................131x483x338

Масса контроллера, кг, не более:

Рабочие условия эксплуатации системы: - температура окружающей среды, °С:................................................. от минус 10 до плюс 60

- относительная влажность окружающего воздуха, %:............ от 10 до 95 (без конденсации)

Средний срок службы, лет, не менее:

Примечания:

(2) Оптимальное время для единичного измерения составляет 60 с.

(3) Пространственное разрешение представляет собой расстояние между точками 10 % и 90 % при реакции датчика на шаговое изменение температуры секции оптоволокна.

Знак утверждения типа

наносится на титульный лист Руководства по эксплуатации (в правом верхнем углу) и паспорта типографским способом или методом штемпелевания и на корпус оптоэлектронного блока системы при помощи наклейки.

Комплектность

В комплект поставки системы входят:

- система в сборе - 1 шт.;

- руководство по эксплуатации - 1 экз.;

- паспорт - 1 экз.;

- методика поверки - 1 экз.

Поверка

осуществляется по документу МП 63936-16 «Системы мониторинга температуры кабельных линий СМТКЛ. Методика поверки», утверждённому ФГУП «ВНИИМС» 25.01.2016 г.

Основные средства поверки:

- термометр сопротивления эталонный ЭТС-100/1 3-го разряда по ГОСТ 8.558-2009;

- термостат переливной прецизионный ТПП-1 моделей ТПП-1.0, ТПП-1.1, ТПП-1.2 (Госреестр № 33744-07);

Знак поверки наносится на лицевой поверхности контроллера системы в левом верхнем углу, а также в паспорт.

Сведения о методах измерений

приведены в соответствующем разделе Руководства по эксплуатации на систему.

Нормативные документы

ГОСТ Р 52931-2008 Приборы контроля и регулирования технологических процессов. Общие технические условия.

ГОСТ 8.558-2009 ГСИ. Государственная поверочная схема для средств измерения температуры.

ТУ 4431-001-64423873-2015 Системы мониторинга температуры кабельных линий СМТКЛ. Технические условия.