2.1.2 DTS工作原理

分布式光纤温度监测仪的温度测量基于自发拉曼 Raman 散射效应。大功率 窄脉宽激光脉冲LD入射到传感光纤后，激光与光纤分子相互作用，产生极其微弱 的背向散射光，散射光有三个波长，分别是 Rayleigh（瑞利）、anti-stokes （反斯托克斯）和stokes（斯托克斯）光；其中 anti-stokes 温度敏感，为信 号光；stokes 温度不敏感，为参考光。从传感光纤背向散射的信号光经再次经 过分光模块 WF，隔离 Rayleigh 散射光，透过温度敏感的 anti-stokes 信号光 和温度不敏感的stokes 参考光，并且由同一探测器（APD）接收，根据两者的光 强比值可计算出温度。而位置的确定是基于光时域反射OTDR技术，利用高速数据采集测量散射信号的回波时间即可确定散射信号所对应的光纤位置。

2.1.3 系统组成

皮带机故障智能监测系统有分布式光纤温度监测仪（DTS）和分布式光纤振 动监测仪（DAS）组成，对皮带机温度和振动情况实时监测，保障皮带机运行安 全。针对皮带机发生故障时会发生异常声音（如啸叫、金属撞击声等）特点，应 用分布式光纤声波传感（DAS）技术监测振动并识别异音。系统利用光缆沿着皮 带机托辊支架槽钢内敷设，该光缆既作为传感器，也作为传输介质，实时监测皮 带机运行状态，系统通过智能算法对振动数据进行分析判断，滤除正常生产产生 的振动，对皮带机托辊故障（托辊卡死及变形、轴承与皮带强烈磨损、轴承断轴、轴承脱落）引起异常振动和异响及时发出告警，并给出报警位置。

2.2  技术特点

  实时性：系统24小时监测，无需人工巡查，有无故障一 目了然；

  连续性：光纤的每一个点都是传感器，全程连续监测，不留死角；

  智能识别：智能算法滤除皮带机工作时本身强烈的环境振动干扰，准确捕获异常事件；

  声音还原：系统支持高质量的声音还原，在设备端即可通过声音确认皮带机的故障。

  精确故障定位：对皮带机托辊产生的异常振动及响声产生报警，可精确定位至4米；

  部署简单：光缆布设工程简单，无需供电，抗电磁干扰；

2.3  系统功能

2.3.1 设备总览

系统实时展示各皮带机运行状态，当某一皮带机托辊出现故障及时报警。

2.3.2 温度监测

实时监测皮带机设备温度情况，感知火情，定位火点，实现热点报警和发火 预警功能。

2.3.3 振动监测

当皮带机出现机械故障时，系统会对该位置处的振动信号智能分析，对托辊 故障有效诊断、报警及定位，查看详细报警位置、单元号、报警数量、报警类型。

2.3.4 智能分析

针对皮带机高噪音环境干扰场景，采取滤波器、傅里叶变换等技术，增强或 抑制不同频率的分量，对相应的频率信号进行提取。

基于AI智能识别算法，对时频特征信号分析，捕获故障特征，准确识别故障。 当皮带机出现机械故障时，会对该位置处的声振信号的各频率成分产生不同的抑 制或者增强效果，与皮带机正常运转状态相比会体现出部分频带能量的增加或减 少，利用这一特征可以对皮带机故障识别分析，对皮带机的工作状态进行有效诊断。

正常工况下频谱

托辊异音频谱

2.3.4 声音还原

系统支持高质量的声音还原，在设备端即可通过声音确认皮带机的故障。

2.3.5 统计分析

设备报警信息的统计报告分析，根据大量数据，能够直观观察到有故障隐患时的设备运转的历史趋势变化，为运维方案优化提供有效的支撑依据。

2.3.6 设备管理

① 监测设备管理

监测设备添加，修改，对设备基本信息：设备IP、空间分辨率等信息设置。

② 皮带机管理

皮带机设备添加，修改，对皮带机编号、名称、所处监测设备的单元位置进行关联设置。

③ 单元管理

对设备每个单元分别管理，设置报警是否开启，灵敏度设置。

2.4  工程布设

2.4.1 材料准备

① 光缆选型

振动-铠装单模光缆

测温-多模测温光缆

② 扎带类型：304不锈钢扎带（长度根据现场实际情况）。

不锈钢扎带

③ 波纹管类型：塑料开口波纹管，内径10mm，壁厚1mm

波纹管图

2.4.2 布设方式

振动光缆和测温光缆在皮带机两侧托辊的桁架槽钢外侧或底部布设，用不锈 钢扎带加固，不锈钢扎带间距30-40cm。

2.5  设备介绍

分布式光纤振动监测仪

技术指标

2.6  光纤传感与其他监测技术对比

3  经典案例

3.1  安徽某钢铁皮带机安全监测

项目一期对 16 条皮带总长约 5.2 公里的皮带机的两侧托辊进行 振动监测，对故障托辊异响造成的振动进行分析并在平台报警，从而减轻了维修排查工作量，及时发现故障，提高了皮带机维护效率。

项目现场环境（高温、粉尘、噪音）