一种自我健康检测的智能保温预制墙板检测组件

摘要

本实用新型提供了一种自我健康检测的智能保温预制墙板检测组件，包括预制墙板及分布式温度传感系统；所述预制墙板由外保护层、保温层、光纤布置层以及内保护层依次层叠形成；所述外保护层背向所述保温层的一面面向外部空间；所述光纤布置层连接所述分布式温度传感系统。应用本技术方案可精准地发现保温墙板受损位置，进而及时开展保温墙体的维护或更换。

说明书

技术领域

本实用新型涉及冻库保温墙板技术领域，特别是一种自我健康检测的智能保温预制墙板检测组件。

背景技术

随着时代的发展，冻库已经慢慢被普及至医药行业、禽肉类行业、加工行业、牧渔行业，是一种必不可少的一种大型储存构筑物，服务于我们的日常生活。在冻库的使用过程中，初期能耗相对较低，但是随着使用年限的增加，冻库在使用能耗也逐渐增加，经济性变差。导致该问题的直接原因除了保温材料性能老化外，还存在施工质量、保温材料质量缺陷和冻库运行过程中的不当破坏行为等。冻库保温墙板的保温性能和耐久性能是冻库使用能耗的决定因素。

在冻库保温墙体的功能弱化的初期，主要表现在保温墙体的局部区域受损，然后再逐渐扩展至大面积保温墙体的功能退化。传统的保温墙体受限于检测技术，难于发现保温墙体局部受损的确定位置，进而开展保温墙体维护或更换，及时遏制问题的恶性发展。因此，传统冻库的维修方法，只能放任保温墙体问题的发展，直至冻库运营能耗剧增，冻库运营不再具有经济性后，采取对保温墙体进行整体更换。该方法，费时费力，成本高昂，会影响冻库的正常运营，而且还须忍受墙体更换前长期高能耗导致的运维成本浪费。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种自我健康检测的智能保温预制墙板检测组件，实现精准地发现保温墙板受损位置，进而及时开展保温墙体的维护或更换。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种自我健康检测的智能保温预制墙板检测组件，包括预制墙板及分布式温度传感系统；所述预制墙板由外保护层、保温层、光纤布置层以及内保护层依次层叠形成；所述外保护层背向所述保温层的一面面向外部空间；所述光纤布置层连接所述分布式温度传感系统。

在一较佳的实施例中，所述光纤布置层呈网格状分布。

在一较佳的实施例中，所述光纤布置层由一条光纤走线分布形成。

在一较佳的实施例中，还包括测温器。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：可以精准地发现保温墙板受损位置，进而及时开展保温墙体的维护或更换，重新提高冻库保温墙体的保温性能，及时遏制问题的恶性发展，降低冻库运营能耗，提高冻库的使用年限，节省运营成本。且此过程不影响冻库的正常运营。

附图说明

图1为本实用新型优选实施例的墙板结构示意图；

图2为本实用新型优选实施例的坐标平面示意图；

图3为本实用新型优选实施例的温度曲线示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型做进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式；如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

一种自我健康检测的智能保温预制墙板检测组件，参考图1至3，包括预制墙板、分布式温度传感系统及测温器；所述预制墙板由外保护层、保温层、光纤布置层以及内保护层依次层叠形成；所述外保护层背向所述保温层的一面面向外部空间；所述光纤布置层连接所述分布式温度传感系统。

所述光纤布置层呈网格状分布。所述光纤布置层由一条光纤走线分布形成，具体来说，所述光纤先沿第一方向走线形成多条沿第一方向设置的光纤后所述光纤的一端再沿第二方向走线形成多条沿第二方向设置的光纤，所述第一方向与第二方向相互垂直；所述光纤的一端沿第一方向的正方向延伸一大段距离后再沿垂直与第一方向的方向延伸一小段距离后再沿第一方向的反方向延伸一大段距离再沿垂直于第一方向的方向延伸一小段距离后再沿第一方向的正方向延伸一大段距离依次类推形成多条沿第一方向设置的光纤，沿第二方向设置的多条光纤同理设置，以此形成沿网格状分布的光纤布置层。

本方案可以精准地发现保温墙板受损位置，进而及时开展保温墙体的维护或更换，重新提高冻库保温墙体的保温性能，及时遏制问题的恶性发展，降低冻库运营能耗，提高冻库的使用年限，节省运营成本。且此过程不影响冻库的正常运营。

具体来说，测温的物理基础主要为光纤的拉曼散射效应。光在光纤中传输时,会与光纤中的分子、杂质等相互作用,发生瑞利散射、布里渊散射和拉曼散射等三种自发散效应。其中拉曼散射是由于光纤中分子的热运动与光子相互作用发生能量交换而产生的,它包含有Stokes(斯托克斯光)和Anti_Stokes(非斯托克斯光)。Stokes光与温度无关,而Anti_Stokes光的强度对温度极为敏感，二种光的光子强度比值与环境温度存在定量关系，如式(1)所示。光子强度探测器可测量获得的斯托克斯光和反斯托克斯光光子强度，将其代入式(1)可计算得到环境温度。

式中,T

分布式测温系统进行测温定位的基本原理的光时域反射原理。将调制好的脉冲光按特定的重复频率从入射端输入光纤，脉冲光进入光纤后会发生散射，散射光会沿入射光的反方向被光纤传回光纤入射端。通过检测脉冲光聪入射光发出和散射光返回入射端所需的时间t，然后利用光速已知条件，即可按下式对散射位置进行精确定位。

式中，c为光速，n为光纤折射率。

分布式测温传感系统将会测量得到传感光纤的温度值和其对应的长度信息。温度值所对应的光纤长度信息，即为传感光纤沿长度方向的定位坐标。试验中，采用对局部光纤进行加热，查看系统的测量结果，找出温度高点的坐标数据，该坐标位置即为光纤加热的位置，光纤长度与系统坐标的对应光纤校正完成。

温度传感光纤及时捕捉区域温度异常信息，并同时获得温度异常的局部光纤的坐标信息。为了降低测量造成的影响，共采集5组数据，并取平均值进行分析。根据温度平均值和坐标信息，绘制温度的温度曲线，由曲线图，能够清晰地显示保温材料是否存在温度异常的信息。将坐标值代入事先标定好的公式，根据保温墙板分布式光纤的布设方案，可以获得光纤长度与布置光纤的(x，y)二维坐标关系式，即可计算获得异常区域的平面坐标。

具体来说，光纤为规格62.5/125um的多模光纤，集合了传感和信号传输的两个功能。分布式温度传感系统的技术参数为：测温距离10km，空间分辨率为1m，定位精度为±1m，测量范围为-40～120℃，测温精度为±0.5℃，单通道测量时间小于5S，巡检时间小于20S，可同时采集4个通道的光纤数据。保温预制墙板的长为0.9m，宽为0.6m，将长边方向定义为x方向，短边方向定为y方向，左下角为坐标原点，该坐标系用于对墙板平面的异常区域定位，如图2所示。测温光纤在x和y两个方向的布置间距均为0.03m。此处，预制板的尺寸和光纤布置间距可根据工程的墙面实际情况进行变化。

进行温度校正。以室内环境温度为基准值，用电子测温计测出环境温度基准值。对测温设备进行相关参数的设置，逐步调整相关的参数值，修正分布式光纤的温度测量值，直至分布式光纤测量的温度值与基准值相等，测温仪器的温度测量校正结束。进行测温定位校正。分布式测温传感系统将会测量得到传感光纤的温度值和其对应的长度信息。温度值所对应的光纤长度信息，即为传感光纤沿长度方向的定位坐标。通过校正，分别获得布置于预制墙板模型x和y二个方向的光纤坐标范围，假设坐标范围分别为N1-N2和N2-N3，该数据将用于温度的数据分析和异常区域的坐标定位。

数据采集及分析。温度传感光纤及时捕捉区域温度变化信息，并同时获得温度异常的局部光纤的坐标信息。根据温度平均值和坐标信息得出温度曲线图，如图3所示。应用程序，自动判断预制墙板模型x和y两个方向布置光纤坐标范围内的温度最大值，并读取温度最大值对应的坐标值NA和NB，其中N1

将A、B代入式(4)即可计算出异常区域的定位坐标。

实验验证。对预制保温样板进行局部加热，模拟保温材料导热系数提高的工况，采集获得温度分布曲线如图3所示。将实验结果代入上述计算公式，计算获得局部加热的局部平面坐标位置为(0.36，0.42)与实际局部加热区域位置相符，说明该方案能够实现对墙板局部保温性能下降的区域进行精准定位。