一种基于光纤传感及微光监测技术的城市管廊在线监测系统技术领域
本发明涉及一种基于光纤传感及微光监测技术的城市管廊在线监测系统，属于光
纤传感及光学技术领域。
背景技术
城市综合管廊是在地下建造一个隧道空间，可将电力、通讯，燃气、供热、给排水等
各种工程管线同时容纳进来，实施统一规划、设计、建设和管理，城市综合管廊系统不仅有
利于解决城市交通拥堵问题，还极大方便了电力、通信、燃气、供排水等市政设施的维护和
检修，同时，城市综合管廊对于管线的安全运行还具有一定的防震减灾作用。
在城市中建设地下管线综合管廊的概念，起源于十九世纪的欧洲，首先出现在法
国。自从1833的巴黎诞生了世界上第一条地下管线综合管廊系统后，至今已经有近182年的
发展历程。经过百年来的探索、研究、改良和实践，其技术水平已完全成熟，并在国外的许多
城市得到了极大的发展，并已成为了国外发达城市市政建设管理的现代化象征，也已经成
为了城市公共管理的一部分。我国管廊规划与建设起步晚、起点低，管廊截面大概在2.4～
4.0m，里程也仅为城市一个区，未普及至整个城市。
随着城市管廊的大规模建设，其在人民生产生活中发挥的作用日益巨大，管廊本
身的安全问题也越来越受到人们的关注。自我国改革开放以来，经济得到了快速发展，综合
国力得到了大幅提升，人民的生活水平得到了极大的改善，随之而来的是市民对城市环境
的要求也越来越高，这就进一步推动了政府决策层建设地下综合管廊的决心和信心。但十
多年来，我国在对综合管廊的研究和实践方面还处于起步阶段，相比国外一百多年的历程，
我国无论是在投资规模、建设技术、资金筹措、管理模式等方面还有很大的差距。
城市综合管廊内部承载了大量的重要管线，一旦有事故发生，所带来的损失和影
响十分巨大。由于城市综合管廊距离长、分层多、粉尘多，廊道内环境潮湿、闷热、易腐蚀，传
统的电子式传感器难以长期、稳定的运行发挥作用。
目前，国内外都有对城市管廊的监测技术进行研究，有基于安卓的公共管廊巡检
管理系统、基于GPRS的城市地下综合管廊供水管道在线监控系统、基于BIM的综合管廊管理
系统及方法、综合管廊巡检机器人等技术。这些技术都属于事后的被动保护，并且这些技术
都没有涉及到利用微光采集技术进行管廊的监测，微光采集技术是在未发生事故之前的事
故潜伏期（如局部放电闪络）就进行事前的主动预警技术，在事故潜伏期就给供电部门产生
预警和报警，及时采取补救措施，把事故消灭在萌芽期，避免严重事故的发生。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供一种基于光纤传感及微光监测技术
的城市管廊在线监测系统，能够实现管廊的全方位、实时在线监控、实时报警，大大提高了
城市地下综合管廊运行管理的快速反应和安全防控能力。
为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：
本发明的一种基于光纤传感及微光监测技术的城市管廊在线监测系统，包括
主控单元，用于接收采集的光纤振动监测数据、光纤温度监测数据和电气微光监
测数据，当接收到数据后，对数据进行规约解析，转换为可正常运行的数据，并进行运算，使
数据与设定的定值保持统一数据格式，最后判断数据是否大于或等于定值，当数据大于或
等于定值时，发出告警或出口指令；同时，将数据用于液晶显示及与后台监控系统或检修人
员的通信；
光纤振动监测模块，与所述主控单元输入端相连接，用于采集管廊环境内由于外
界机械振动或自身振动产生的光纤振动监测数据，并发送给主控单元；
光纤温度监测模块，与所述主控单元输入端相连接，用于采集管廊环境内电气连
接点的光纤温度监测数据，并发送给主控单元；
电气微光监测模块，与所述主控单元输入端相连接，当监测范围内发生局部放电
时，用于采集微光信号，将采集到的微光信号转换成电信号，并进行信号放大处理得到电气
微光监测数据，最后发送给主控单元；
后台监控系统，与所述主控单元相连接，主控单元将光纤振动监测、光纤温度监测
和电气微光监测的实时遥测、遥信、故障事件信息上传至后台监控系统，同时后台监控系统
也对主控单元进行遥调、遥控；另外，主控单元也将遥测、遥信、故障事件信息发送到检修人
员的手机或手持终端上，方便检修人员及时查看；
按键操作模块，与所述主控单元输入端相连接，用于对主控单元内部的定值进行
设置或更改；
液晶显示模块及指示灯，均与所述主控单元输出端相连接，其中，液晶显示模块用
于显示测量值和定值；
和系统供电模块，与所述主控单元相连接。
上述后台监控系统通过光纤、485或GPRS/GSM形式与所述主控单元相连接；检修人
员的手机或手持终端通过GPRS/GSM形式与所述主控单元相连接。
上述指示灯包括系统运行灯和工作状态指示灯。
上述定值为光纤振动监测数据定值、光纤温度监测数据定值、电气微光监测数据
定值和动作时间定值；测量值为光纤振动监测数据值、光纤温度监测数据值和电气微光监
测数据值。
工作人员通过上述后台监控系统可以看到系统目前的运行情况。
本发明的有益效果如下：
1、微光监测技术可在周围环境发生局部放电时就启动预警机制，达到事前主动预
警的目的；
2、本发明可实现城市管廊的全方位智能感知、实时监测、异常报警，后台监控系统
可以对主控单元进行遥调、遥控；
3、采用本发明后如果发现数据异常，即刻通过多种手段发出告警信号，危及情况
时系统根据设定好的定值进行动作；
4、采用光纤传感技术，实现早期探测预警、发生火灾时及时报警，报警准确率高；
5、避免内部环境因素对设备管线的影响及对工作人员的伤害。
附图说明
图1为本发明的一种基于光纤传感及微光监测技术的城市管廊在线监测系统原理
框图；
图2为主控单元的程序流程图。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合
具体实施方式，进一步阐述本发明。
本发明提出了基于光纤传感及微光监测技术的城市管廊在线监控系统，能够实现
地下综合管廊专业管线的全方位、实时在线监控、实时报警，大大提高城市地下综合管廊运
行管理的快速反应和安全防控能力。
参见图1，本发明的基于光纤传感及微光监测技术的城市管廊在线监控系统包括
以下几个模块：
主控单元：主控单元可以完成光纤振动监测数据的采集、光纤温度监测数据的采
集、电气微光监测数据的采集，并具有数据通信的功能。
参见图2，当接收到光纤振动监测数据、光纤温度监测数据和电气微光监测数据
后，对数据进行规约解析，转换为程序正常运行的数据，并进行运算，使数据与设定的定值
数据保持统一格式，判断数据是否大于或等于定值，当数据大于或等于定值时，发出告警或
出口指令，否则继续进行光纤振动监测数据、光纤温度监测数据和电气微光监测数据的接
收。
光纤振动监测模块：可采集管廊环境内由于外界机械振动或自身振动产生的振动
数据并传给主控单元。
光纤温度监测模块：可采集管廊环境内指定点（如电气连接点或其他连接点等）的
温度数据并传给主控单元。
电气微光监测模块：当监测范围内发生局部放电等微弱弧光时，微光监测单元可
采集到微弱弧光，将采集到的微光信号转换成电信号并进行信号放大处理，传送给主控单
元。
液晶显示模块：该系统采用人性化面板设计，配置全中文液晶显示器，按级操作各
菜单页面，根据菜单提示可对系统采集的各种数据及各种事件进行监视、记录等操作。
按键操作模块：配有按键，操作人员可通过按键对装置及人机界面菜单进行操作。
指示灯：配有装置运行灯及工作状态指示灯，操作人员可直观地了解系统的工作
状态、运行状态、通讯的运行状态等信息，一目了然。
系统供电模块：本系统通过接入AC220V提供工作电源。
后台监控系统：通过光纤、485或GPRS/GSM形式与主控单元相连接，主控单元将光
纤振动监测、光纤温度监测和电气微光监测的实时遥测、遥信、故障事件信息上传至后台监
控系统，同时后台监控系统也对主控单元进行遥调、遥控。工作人员可通过后台监控系统直
观地看到目前设备的运行情况。
检修人员：与主控单元通过GPRS/GSM形式进行相连接，主控单元可以通过GPRS/
GSM形式将遥测、遥信、故障事件信息发送到检修人员的手机或手持终端上，方便检修人员
及时查看。
本发明采用先进的光纤传感技术及微光监测技术研发一种城市管廊在线监测系
统。通过光纤振动监测模块、光纤温度监测模块、电气微光监测模块可实现地下综合管廊的
全方位实时在线监控、实时报警，大大提高城市综合管廊运行管理的快速反应和安全防控
能力。融合了微光监测技术的城市管廊在线监测系统可在周围环境发生局部放电时就启动
预警机制，达到事前主动预警的目的。很好的解决了目前市场上还未出现将光纤传感技术
和微光监测技术综合运用到城市管廊实时在线监测的行业中来，为城市管廊在线监测提供
了一个新的研究方向。
基于光纤传感技术及微光监测技术的城市管廊在线监测系统可实现对城市管廊
运行的全方位智能感知、实时监测、异常报警、自动控制。通过该技术的应用及建设，能够形
成管网“监控、运行、指挥”一体化运行的管理新模式，能够全面提升城市管网安全防护能
力，具有极其广阔的发展前景。
本发明的有益效果如下：
微光监测技术可在周围环境发生局部放电时就启动预警机制，达到事前主动预警
的目的。该技术为目前城市管廊在线监测的研究提供了新的思路和方法，很好的解决了目
前这个技术领域的难题。采用该技术后可实现城市管廊的全方位智能感知、实时监测、异常
报警、自动控制。采用该技术后如果发现数据异常，即刻通过多种手段发出告警信号，危及
情况时系统立即动作。采用先进光纤传感技术及微光采集技术，可实现早期探测预警、发生
火灾时及时报警、报警准确率高。避免内部环境因素对设备管线的影响及对工作人员的伤
害。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术
人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本
发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变
化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其
等效物界定。