基于光纤光栅传感的主井 提升系统高压供电设备温度监测研究
徐辉
（安徽恒源煤电股份有限公司钱营孜煤矿安微宿州234000)
摘要：本文针对主并提升系统的高压供电设备中存在的安全隐患，尤其在设备长期运行时因高压开关柜、接融需及变压器的融头等接融不良，会出现触头温度过高，产生过热现象.由于电压这高和电础干扰等国素难以用管规的测温方法来监洲其温度，本文利用光纤的抗电础干扰、电气绝 缘、耐肩蚀和本质安全的特性，采用分布式光纤光栅传感测温，网时站合小波神经网络和互相关过程对信号进行调制、去骤的技术，实现对其温度的安全、准确测量、结果表明，该系统能较好、准确地反映提升系统的高压供电设备中的温度监测.
关键调：光纤光栅主井提升机温度监测去骤算法
中图分类号：TP212.11;TN911.4
文章编号：1007-9416(2013)05-0076-02
文藏标识码：A
众所周知，在煤矿的生产中主井提升系统有要较大的供电负多高压设备在连续运行过程中常常出现过热现象，高压开关柜、接而引发短路，对整个煤矿的运行将造成大的损失.针对以往对高压减少事故的发生，从而可以提高煤矿安全高效生产作业.
荷，因此对其高压供电设备运行的稳定性和安全性要求较高，其提升设备的安全运行直接影响着煤矿的安全生产.由于负裁过大，许触器及变压器的触头接触不好，在负载电流流过时，会出现触头温度升高，也会产生过热现象，这些过热会引起绝缘老化甚至击穿，从供电环节的温度监测方法的不足，本文利用光纤传感器防电磁干扰、体积小、耐腐蚀、电绝缘、本质安全等优点对各高压部分的触点 进行温度进行动态监测，正确得到各部件的真实温度状态，避免和
精度在±0.5℃.
监控装置的基本原理：由光纤温度传感器把温度信号转换成跟随式的光信号，再经过多模光纤传输到PLC控制柜的温度变送器， 温度变送器将光信号转换成4-20mA的电流信号，然后再将电流信号传输到PLC控制柜中的PLC模拟量模块：由PLC的CPU控制A/D的采集和数据的读取，最后把采集的数据进行处理，以求得所需 温度参数，由此判断主井高压供电设备运行的安全状况，同时通过安全运行状态的判断，系统将产生继电输出信号并人到煤矿立井提升电控系统的安全回路，达到在出现温度异常时及时断开安全回 路，停机检修，并与煤矿信息中心进行通讯，接收中心下达的控制命令，传送中心所需的安全运行状态参数，达到实时监控的目的.
2光纤光棚传感测温原理
1系统硬件
2.1光纤光栅温度传感器
从系统设计的性能指标，经济指标以及厂家要求等各个方面综合考虑，使用西门子公司的中型系列S7-300PLC用作主控和信号采温度传感探头具有标准的SC光纤接口，测温范围在-40C-125℃， 集系统，对于温度采集采用的是OPT1C3000光纤式温度传感器，该
光纤光棚（FBG）一般是一种反射式的光纤涉波器件，通常是对一段10mm长的裸纤进行紫外线噪光写人干涉条纹，因此会产生特 定的空间折射率调制纤芯，经过反射糊合，形成了布拉格反射.根据量敏感，从而可以对温度进行测量. 这个原理，经过一定的工艺加工设计，可使FBG对外界相应的温度
2.2温度传感信息的解调
向散射比的方法用来作为温度信息的解调，可使得测量的灵度和 根据FBG的特点，一般我们会选择利用反斯托克斯光与瑞利后精度相对提高，系统能够更加的稳定，从而使系统的测量结果而与
图1光纤温度解调系统设计
其他散射因子或损耗因子等等并无什么×关系、仅与温度有关.光纤光传感器的解调是关键，下图1中使用的光纤光栅解 调仅就是根据上述原理所制成的，该仅器的主要功能就是将光纤测出的温度信号转换为能够被PLC所采样的标准的4- 20ma电流信号，进面能够组成分布式光纤光棚测温系统.
3光纤温度弱信号的去噪算法
为了使分布式光纤测温系统达到有效的时间分辨率，空间分辨率和温度分辨率，采取一定的方法放大信号消除噪声是 必要的.由瑞利散射产生的包含有温度相
.下转第78页
图2理想的信号波形图3小波神经网络和互相关处理的输出波形
应用研究
=Min(Num(W_)/Num(W_) Num(W_)/Num(W_)(3)Match（W_，W)：表示两个词串中含有相同元素的个数，
分别表示匹配元素在W
W中所处位置的权重之和.
根据式1.2和3得到参考答案与考生答案的相似度计算公式：
2.2 其法的应用
选取”lava语言程序设计”课程的一道简答题，测试该算法的可行性.
题目为：Q=*继承有哪些优点和缺点？”
的可扩展性，缺点：如果继承树非常复杂，或者随便扩展本来不是专 标准答案1为：A1=优点：提高程序代码的可重用性，提高系统门为继承面设计的类，反面会削弱系统的可扩展性和可维护性.”（70个字符）
标准答案2为：A2=优点：增强程序代码的可复用性，提高系统的可扩充性：缺点：若继承树很复杂，或随意扩充本来不是特别为继承设计的类，反而会减弱系统的可扩充性和可维护性.”
学生答案为：C=”优点：代码的可复用性高，可扩充性强；缺点：若继承树很复杂，则会减弱系统的可重用性和可扩充性.”
将参考答案与考生答案预处理之后：
标准答案1为：A1=“优点提高代码可重用性系统可扩展性缺点继承树复杂扩展不是为继承设计类前弱系统可扩展性可维护性.”
标准答案2为：A2=“优点增强代码可复用性提高系统可扩充性缺点继承树复杂扩充不是为继承设计类减弱系统可扩充性可维护性.”
学生答案为：C="优点代码提高可复用性增强可扩充性缺点继承树复杂减弱系统可重用性可扩充性，
这里分别抽取各标准答案与考生答案的关键词，如下：
....上接第76页
关信息的反斯托克斯光信号十分微弱，它是影响系统温度分辨率的主要因素，
3.1小波神经网路去噪方法
小波神经网络是一种新型算法，是对神经网络与小波分析的优势的结合：一方面小波变换对于信号的局部信息能够有效的提取，另一方面神经网络具有自学习、自适应和容错能力等特点，并且是 一类通用的函数逼近器.基于小波神经网络的这些特性，使得小波神经网络在处理有着极大的数据量且难以有效提取、处理速度慢、 精度和可靠性难以保证的分布式光纤光栅测温的信号时有着极大的优势.
3.2相关性原理检测技术
信号和噪声是有本质区别，任何把信号从噪声中提取出来都是利用了它们的各种区别.相关检测技术的原理是从信号与噪声的规用确定的时间函数来指述的一种信号，它是随机的且无法被重复，相反的湿度传感信号会包含一定量的信息，因此自身是存在一定规 律性的，我们可以利用信号自身的关联，既后续的信号与之前信号的关联，我们称之为自相关检测，或是利用两组具有相似规律的信除噪声的目的，该方法一般也适用于微弱信号量的检测. 号间的相互关联，称之为互相关检测，从而达到检测出被测信号去
(4)
参考文献
参考文献
标准答案1：K1=*优点”，K2=“提高”，K3=可重用性”，K4=Num（W).NumW）：分别表示词串W_与W所含有的元素总数，K9=*不是”，K10=维承”，K11="类”，K12=°前弱”，K13=”可扩展 =8==9=性”，K14=可维护性”.
====8==9=性”，K14=*可维护性”. ==1=0=6
====8==9= K9=可重用性”，K10=°可扩充性”.
与标准答案2的相似度为0.82.再将学生答案与相似度较高的标准 通过测试可以得出，学生的答案与标准答案1的相似度为0.86，答案1做单向贴进度匹配，通过计算得出最后分值为3.37.
技术，人类思维的复杂性和自然语言的灵活性一直制约着该技术发 在网络考试系统中，主现题的自动阅卷是一个重要面关键性的展，我们只能探索相对比较客观的方法来解决这个难题，本文分析实例应用，表明该算法能够比较客观地给出分值，由此提高阅卷效 了使用相似度对主观题阅卷的思想和算法流程，通过算法的设计和率，更好地发挥网络考试系统的智能性.
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小波神经网络和互相关过程相结合的方式来消除噪声，通过仿真实 考虑这两种方法与待测量信号的特点，最终在本设计当中采用验可以看出去噪的效果是比较理想的.结果如下图所示.
测系统，可以实现准确地对提升系统的高压供电设备的温度进行监 采用基于光纤光棚传感的主井提升系统高压供电设备温度监测，保证其安全运行，研究结果表明对提高煤矿的立井提升的安全生产起着极其重要的作用，可节省大量的人力物力，能有效解决煤 矿立井提升系统高压供电设备温度的实时监测的间题，具有很大的经济效益和社会效益，
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