KR102364685B1 - DTS-based overheat monitoring device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 광파이버를 온도감지 센서로 사용하는 DTS(distributed temperature sensing) 시스템에서 온도감시 대상체에 광파이버 부재를 효과적으로 장착하는 기술이다. 특히, 본 발명은 넓은 영역에 분산되어 있거나 다수의 부품이 적재되어 있는 온도감시 대상체에 온도감지 센서인 광파이버 부재를 부착함에 있어 그 광파이버 부재를 최대한 길게 부착하면서도 온도감시 대상체의 표면에서 들뜨지 않고 밀착시켜 부착될 수 있도록 하는 기술에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 다양한 패턴의 온도감시 대상체의 표면에 온도감지 센서인 광파이버 부재를 간편하게 부착하는 기술이다. 본 발명은 온도감시 대상체의 주요 감시 포인트에 타겟 광파이버 부재가 길게 접할 수 있어 온도 감시에서 누락되지 않도록 하는 장점을 나타낸다.The present invention is a technology for effectively mounting an optical fiber member to a temperature monitoring object in a distributed temperature sensing (DTS) system using an optical fiber as a temperature sensor. In particular, in attaching an optical fiber member, which is a temperature sensor, to a temperature monitoring object that is dispersed in a wide area or loaded with a number of parts, the present invention attaches the optical fiber member as long as possible and adheres to the surface of the temperature monitoring object without lifting it. It relates to technology that allows it to be attached. In particular, the present invention is a technology for conveniently attaching an optical fiber member, which is a temperature sensor, to the surface of a temperature monitoring object having various patterns. The present invention has the advantage of preventing omission from temperature monitoring since the target optical fiber member can be in contact with the main monitoring point of the temperature monitoring object for a long time.
Description
본 발명은 광파이버를 온도감지 센서로 사용하는 DTS(distributed temperature sensing) 시스템에서 온도감시 대상체에 광파이버 부재를 효과적으로 장착하는 기술이다.The present invention is a technology for effectively mounting an optical fiber member to a temperature monitoring object in a distributed temperature sensing (DTS) system using an optical fiber as a temperature sensor.
특히, 본 발명은 넓은 영역에 분산되어 있거나 다수의 부품이 적재되어 있는 온도감시 대상체에 온도감지 센서인 광파이버 부재를 부착함에 있어 그 광파이버 부재를 최대한 길게 부착하면서도 온도감시 대상체의 표면에서 들뜨지 않고 밀착시켜 부착될 수 있도록 하는 기술에 관한 것이다.In particular, in attaching an optical fiber member, which is a temperature sensor, to a temperature monitoring object that is dispersed in a wide area or loaded with a number of parts, the present invention attaches the optical fiber member as long as possible and adheres to the surface of the temperature monitoring object without lifting it. It relates to technology that allows it to be attached.
특히, 본 발명은 다양한 패턴의 온도감시 대상체의 표면에 온도감지 센서인 광파이버 부재를 간편하게 부착하는 기술이다.In particular, the present invention is a technology for conveniently attaching an optical fiber member, which is a temperature sensor, to the surface of a temperature monitoring object having various patterns.
일반적으로 DTS(distributed temperature sensing)는 광파이버의 산란현상을 이용하여 어떤 영역의 온도를 측정하는 기술로서 광파이버 자체를 온도감지 센서로 활용하는 것이다. 즉, 그 광파이버가 설치된 구간에서 광파이버 자체의 온도를 일정 간격으로 측정한다.In general, distributed temperature sensing (DTS) is a technology that measures the temperature of a certain area using the scattering phenomenon of an optical fiber, and uses the optical fiber itself as a temperature sensor. That is, the temperature of the optical fiber itself is measured at regular intervals in the section where the optical fiber is installed.
광파이버는 빛을 전달하는 매체이기 때문에 DTS는 고압 전류나 자기장 등의 영향을 받지 않고 온도를 비교적 정확하게 측정할 수 있을 뿐만 아니라, 광파이버를 통해 1초에 수십 킬로미터까지 빛을 전달할 수 있어 넓은 영역의 온도를 신속하게 감지할 수 있는 특성이 있다.Since optical fiber is a medium that transmits light, DTS can measure temperature relatively accurately without being affected by high voltage current or magnetic field. It has the characteristic of being able to detect quickly.
일반적으로 DTS 시스템은 역산란광의 한 종류인 소위 라만 산란(Raman scattering) 현상을 이용하여 온도를 측정한다. 즉, 광파이버에 레이저를 조사한 후에 그 레이저로부터 산란된 빛 중 에너지를 잃거나 얻는 역산란광을 분석하여 온도를 추론하는 것이다.In general, the DTS system measures the temperature using a so-called Raman scattering phenomenon, which is a type of backscattered light. That is, after irradiating a laser to the optical fiber, the temperature is inferred by analyzing the backscattered light that loses or gains energy among the light scattered from the laser.
[도 1]은 DTS 시스템의 역산란광 특성을 나타낸 예시도이다. [도 1]을 참조하면 라만 산란을 통해 온도에 민감하지 않은 스트로크(stroke) 신호 및 온도에 민감한 안티스트로크(anti-stroke) 신호 간의 비(ratio)를 이용함으로써 광파이버의 온도를 일정 간격으로 계산해 낼 수 있다.[FIG. 1] is an exemplary diagram showing the backscattered light characteristics of the DTS system. Referring to FIG. 1, the temperature of the optical fiber can be calculated at regular intervals by using the ratio between the temperature-insensitive stroke signal and the temperature-sensitive anti-stroke signal through Raman scattering. can
[도 2]는 DTS 시스템의 역산란광 응답특성을 나타낸 예시도이다. [도 2]를 참조하면, 역산란광의 신호 크기에 대응하여 온도 값을 계산할 수 있으며, 광파이버에 레이저가 조사된 후 반사되는 역산란광의 도달시간(예: 10ns, 20ns, 30ns, 40ns)에 따라 그 계산된 온도의 위치(예: 1m, 2m, 3m, 4m)를 알 수 있다(1m = 10ns). 이때, 위치 계산에는 광파이버 내 빛의 전파속도, 굴절률 등을 이용한다. [Fig. 2] is an exemplary diagram showing the response characteristics of the backscattered light of the DTS system. Referring to [Fig. 2], the temperature value can be calculated corresponding to the signal magnitude of the backscattered light, and depending on the arrival time of the reflected backscattered light after the laser is irradiated to the optical fiber (eg, 10ns, 20ns, 30ns, 40ns) The location of the calculated temperature (
[도 3]은 일반적인 DTS 시스템의 내부 구성을 개략적으로 나타낸 예시도이다. [도 3]을 참조하면, 신호발생 부재(40)는 트리거 신호(예: 25 kHz 구형파 신호)를 생성하여 레이저 출력부재(50)로 제공한다. 이 트리거 신호(예: 25 kHz 구형파 신호)에 맞추어 레이저 출력부재(50)는 레이저를 조사하며, 이 레이저는 기준 광파이버 부재(60)를 경유하도록 타겟 광파이버 부재(10)에 대해 레이저를 조사한다.[Fig. 3] is an exemplary diagram schematically showing the internal configuration of a general DTS system. Referring to FIG. 3 , the
타겟 광파이버 부재(10)로부터 그 레이저에 대한 역산란광이 발생하고 그 역산란광은 기준 광파이버 부재(60)를 경유하여 광 수신부재(20)에 도달한다. 광 수신부재(20)는 역산란광 중에서 라만 대역의 스트로크 파장의 광신호(스트로크 신호)와 안티스트로크 파장의 광신호(안티스트로크 신호)를 획득한다.Back-scattered light with respect to the laser is generated from the target
한편, 신호발생 부재(40)는 트리거 신호(예: 25 kHz 구형파 신호)를 생성하여 레이저 출력부재(50)로 제공할 뿐만 아니라, 클럭 신호(예: 200 MHz 구형파 신호)를 생성하여 AD 컨버터 부재(30)로 제공한다. AD 컨버터 부재(30)는 광 수신부재(20)로부터 제공받는 스트로크 신호와 안티스트로크 신호를 클럭 신호(예: 200 MHz)에 의해 샘플링(sampling)하여 일련의 디지털 값(역산란광 데이터)을 생성한다. 신호처리 부재(70)는 AD 컨버터 부재(30)가 생성하는 역산란광 데이터를 분석함으로써 광파이버를 따라 온도를 일정 간격으로 얻을 수 있다.Meanwhile, the
[도 2]를 참조하면, 트리거 신호에 따른 1/25 kHz = 40 usec 주기로 레이저 펄스가 생성되어 타겟 광파이버 부재(10)로 전송된다. 그 레이저 펄스로 인해 발생된 역산란광을 광 수신부재(20)가 수신하여 AD 컨버터 부재(30)로 제공하면, AD 컨버터 부재(30)는 100 MHz의 클럭 신호에 따라 10 nsec 주기로 샘플링하여 다수의 디지털 값, 즉 디지털 값 시퀀스를 신호처리 부재(70)로 제공한다. 이 디지털 값 시퀀스는 AD 컨버터 부재(30)가 클럭 신호에 따라 스트로크 신호와 안티스트로크 신호를 10 nsec 주기로 A/D 변환하여 얻은 다수의 디지털 값이다. 신호처리 부재(70)는 디지털 값 시퀀스로부터 1 m 간격으로 온도 값을 계산한다.Referring to FIG. 2 , a laser pulse is generated at a cycle of 1/25 kHz = 40 usec according to the trigger signal and transmitted to the target
이와 같은 DTS 시스템은 전력설비 및 전력선 화재감시, ESS 시스템의 배터리 화재감시, 터널 화재감시 등에 활용되고 있다.Such a DTS system is being used for fire monitoring of power facilities and power lines, battery fire monitoring of ESS systems, and tunnel fire monitoring.
한편, DTS 시스템에서는 온도감지 간격을 작게 하는 것이 중요하다. 일반적으로는 온도감지 간격을 대략 50cm 내지 1m 정도로 하고 있다. On the other hand, it is important to make the temperature sensing interval small in the DTS system. In general, the temperature sensing interval is about 50 cm to 1 m.
여기서, 타겟 광파이버 부재(10)는 넓은 영역에 분산되어 있거나 다수의 부품이 적재되어 있는 온도감시 대상체에 부착 설치된 상태로 온도감시 대상체의 온도를 모니터링하게 된다. 타겟 광파이버 부재(10)가 모니터링하는 온도감지 부분이 온도감시 대상체의 주요 감시 포인트를 벗어나지 않도록 타겟 광파이버 부재(10)가 주요 감시 포인트를 복수 회 권선하는 방식을 고려해볼 수 있다.Here, the target
그런데, 수 킬로미터에 달하는 광파이버를 특정 지점에 권선하는 작업은 현실에서는 매우 곤란하며 때로는 아예 불가능한 경우도 많다. 또한, 권선 그 자체는 가능하다 하더라도, 타겟 광파이버 부재(10)를 온도감시 대상체의 주요 감시 포인트에 권선하는 과정에서 광파이버가 꼬이는 현상이 발생하게 되고 그로 인해 타겟 광파이버 부재(10)가 온도감시 대상체에 밀착되지 않게 되어 온도감지의 신뢰도가 떨어지게 되는 문제점이 있다.However, it is very difficult and sometimes impossible to wind several kilometers of optical fiber at a specific point. In addition, even if the winding itself is possible, a phenomenon in which the optical fiber is twisted occurs in the process of winding the target
그에 따라, 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결할 수 있는 기술이 요망된다.Accordingly, a technique capable of solving the problems of the prior art as described above is desired.
본 발명의 목적은 광파이버를 온도감지 센서로 사용하는 DTS(distributed temperature sensing) 시스템에서 온도감시 대상체에 광파이버 부재를 효과적으로 장착하는 기술을 제공하는 것이다. An object of the present invention is to provide a technique for effectively mounting an optical fiber member to a temperature monitoring object in a distributed temperature sensing (DTS) system using an optical fiber as a temperature sensor.
특히, 본 발명의 목적은 넓은 영역에 분산되어 있거나 다수의 부품이 적재되어 있는 온도감시 대상체에 온도감지 센서인 광파이버 부재를 부착함에 있어 그 광파이버 부재를 최대한 길게 부착하면서도 온도감시 대상체의 표면에서 들뜨지 않고 밀착시켜 부착될 수 있도록 하는 기술을 제공하는 것이다. In particular, it is an object of the present invention to attach an optical fiber member that is a temperature sensor to a temperature monitoring object that is dispersed in a wide area or loaded with a number of parts, while attaching the optical fiber member as long as possible without lifting it from the surface of the temperature monitoring object It is to provide a technology that allows it to be attached in close contact.
특히, 본 발명의 목적은 다양한 패턴의 온도감시 대상체의 표면에 온도감지 센서인 광파이버 부재를 간편하게 부착하는 기술을 제공하는 것이다. In particular, it is an object of the present invention to provide a technology for easily attaching an optical fiber member, which is a temperature sensor, to the surface of a temperature monitoring object having various patterns.
한편, 본 발명의 해결 과제는 이들 사항에 제한되지 않으며 본 명세서의 기재로부터 다른 해결 과제가 이해될 수 있다.On the other hand, the problem to be solved of the present invention is not limited to these matters, and other problems to be solved can be understood from the description of the present specification.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 DTS 기반의 과열 모니터링 장치는, 광파이버로 이루어져 소정 구간마다 밀착면 상에 나선형으로 권선됨에 따라 형성되는 복수의 나선 꼬임패턴 부재(111)와 복수의 나선 꼬임패턴 부재 사이를 연결하는 광파이버로 이루어진 복수의 리니어패턴 부재(112)를 구비하고 복수의 나선 꼬임패턴 부재(111)와 복수의 리니어패턴 부재(112)가 연결되어 단일의 광파이버 라인을 구성하는 타겟 광파이버 부재(110); 온도감시 대상체를 향해 타겟 광파이버 부재(110)를 수용한 상태로 타겟 광파이버 부재(110)의 외표면을 커버하는 커버 패드 부재(120); 온도감시 대상체와 마주하는 커버 패드 부재(120)의 일면에 배치된 상태로 커버 패드 부재(120)를 온도감시 대상체에 접합시키는 패드 접합 부재(130);를 포함하여 구성된다.In order to achieve the above object, the DTS-based overheat monitoring device according to the present invention includes a plurality of spiral
본 발명에 따른 DTS 기반의 과열 모니터링 장치는, 온도감시 대상체를 복수 개 수용하며 타겟 광파이버 부재(110)와 패드 접합 부재(130)가 수용된 커버 패드 부재(120)가 자신의 상면에 안착되도록 가이드하는 수용 케이스 부재(210); 수용 케이스 부재(210)의 상면에 커버 패드 부재(120)가 안착된 상태에서 커버 패드 부재(120)를 덮는 형태로 수용 케이스 부재(210)의 상면에 안착되는 케이스 덮개 부재(220);를 더 포함하여 구성될 수 있다.The DTS-based overheat monitoring device according to the present invention accommodates a plurality of temperature monitoring objects and guides the
본 발명에서 나선 꼬임패턴 부재(111)는 중앙부가 태극문양 실루엣에 대응하도록 와인딩되고 태극문양 실루엣의 외곽에 양방향으로 나선형 권선되는 패턴을 형성하여 와인딩되는 전 구간에서 완만한 구부러짐 패턴을 형성하도록 구성될 수 있다.In the present invention, the spiral
또한, 본 발명에서 커버 패드 부재(120)는, 나선 꼬임패턴 부재(111)에 대응하는 일면이 소정 깊이 함몰되어 나선 꼬임패턴 부재(111)를 수용하는 복수의 안착 홈 부재(121); 리니어패턴 부재(112)에 대응하는 일면이 소정 깊이 함몰되어 리니어패턴 부재(112)를 수용하며 그 인접하는 안착 홈 부재(121)와 연통하는 복수의 가이드 홈 부재(122);를 구비할 수 있다. 이때, 패드 접합 부재(130)는 커버 패드 부재(120)에서 안착 홈 부재(121)와 가이드 홈 부재(122)에 근접하여 배치될 수 있다.In addition, in the present invention, the
또한, 본 발명에서 복수의 안착 홈 부재(121)는 커버 패드 부재(120)의 일면에서 나선 꼬임패턴 부재(111)의 개수에 대응하여 상하방향과 좌우방향으로 각각 복수 개 구비되고, 복수의 가이드 홈 부재(122)는 복수의 안착 홈 부재(121)를 상호 연통시키는 패턴으로 복수의 위치에 배치될 수 있다.In addition, in the present invention, a plurality of
한편, 본 발명에 따른 DTS 온도센싱 패치는, 광파이버로 이루어져 밀착면 상에 나선형으로 권선되며 중앙부가 태극문양 실루엣에 대응하도록 와인딩되고 태극문양 실루엣의 외곽에 양방향으로 나선형 권선되는 패턴을 형성하여 와인딩되는 전 구간에서 완만한 구부러짐을 형성하는 나선 꼬임패턴 부재(111')와 나선 꼬임패턴 부재의 최외곽으로부터 외부로 연장되기 위한 광파이버로 이루어진 리니어패턴 부재(112')를 구비하는 타겟 광파이버 부재(110'); 온도감시 대상체를 향해 타겟 광파이버 부재(110')를 수용한 상태로 타겟 광파이버 부재(110')의 외표면을 커버하는 커버 패드 부재(120'); 온도감시 대상체와 마주하는 커버 패드 부재(120')의 일면에 배치된 상태로 커버 패드 부재(120')를 온도감시 대상체에 접합시키는 패드 접합 부재(130');를 포함하여 구성될 수 있다.On the other hand, the DTS temperature sensing patch according to the present invention is made of optical fiber and is spirally wound on the close contact surface, the central part is wound to correspond to the Taegeuk pattern silhouette, and is wound by forming a pattern that is spirally wound in both directions on the outside of the Taegeuk pattern silhouette. A target optical fiber member 110' having a spiral twist pattern member 111' that forms a gentle bend in the entire section and a linear pattern member 112' made of an optical fiber extending from the outermost part of the spiral twist pattern member to the outside. ); a cover pad member 120' that covers the outer surface of the target optical fiber member 110' in a state in which the target optical fiber member 110' is accommodated toward the temperature monitoring object; It may be configured to include a; pad bonding member 130' for bonding the cover pad member 120' to the temperature monitoring object while being disposed on one surface of the cover pad member 120' facing the temperature monitoring object.
또한, 본 발명에서 커버 패드 부재(120')는, 나선 꼬임패턴 부재(111')에 대응하는 일면이 소정 깊이 함몰되어 나선 꼬임패턴 부재(111')를 수용하는 안착 홈 부재(121'); 리니어패턴 부재(112')에 대응하는 일면이 소정 깊이 함몰되어 리니어패턴 부재(112')를 수용하며 인접하는 안착 홈 부재와 연통하는 복수의 가이드 홈 부재(122');를 구비할 수 있다. 이때, 패드 접합 부재(130')는 커버 패드 부재(120')에서 안착 홈 부재(121')와 가이드 홈 부재(122')에 근접하여 배치될 수 있다.In addition, in the present invention, the cover pad member 120' includes a seating groove member 121' in which one surface corresponding to the spiral twist pattern member 111' is recessed to a predetermined depth to accommodate the spiral twist pattern member 111'; One surface corresponding to the linear pattern member 112' is recessed to a predetermined depth to accommodate the linear pattern member 112', and a plurality of guide groove members 122' communicating with the adjacent seating groove members may be provided. In this case, the
본 발명은 온도감시 대상체의 주요 감시 포인트에 광파이버가 길게 접할 수 있어 온도 감시에서 누락되지 않도록 하는 장점을 나타낸다.The present invention has the advantage of preventing omission from temperature monitoring since the optical fiber can be in contact with the main monitoring point of the temperature monitoring object for a long time.
또한, 본 발명은 광파이버를 나선 꼬임패턴 부재와 리니어패턴 부재의 모듈 구조로 구성함에 따라 광파이버를 온도감시 대상체의 표면에 간편하게 부착할 수 있는 장점을 나타낸다.In addition, the present invention shows the advantage that the optical fiber can be easily attached to the surface of a temperature monitoring object by configuring the optical fiber in a module structure of a spiral twist pattern member and a linear pattern member.
또한, 본 발명은 광파이버가 꼬이지 않도록 권선함에 따라 온도감시 대상체의 표면에서 들뜨지않고 밀착시킬 수 있어 온도감지 신뢰도를 높이는 장점도 나타낸다.In addition, the present invention also shows the advantage of increasing the temperature sensing reliability because the optical fiber can be wound on the surface of the temperature monitoring object without being lifted by winding the optical fiber so as not to be twisted.
[도 1]은 일반적인 DTS 시스템의 역산란광 특성을 나타낸 예시도,
[도 2]는 일반적인 DTS 시스템의 역산란광 응답특성을 나타낸 예시도,
[도 3]은 일반적인 DTS 시스템의 내부 구성을 개략적으로 나타낸 예시도,
[도 4]는 본 발명을 위한 온도감시 대상체인 변전소(GIS)의 온도감시 예시도,
[도 5]는 [도 4]의 일부분을 확대한 도면,
[도 6]은 본 발명을 위한 온도감시 대상체인 변전소의 외관 예시도,
[도 7]은 [도 6]의 일부분을 발췌한 도면,
[도 8]은 본 발명에 따른 DTS 기반의 과열 모니터링 장치를 분리 도시한 예시도,
[도 9]는 [도 8]에서 커버 패드 부재에 타겟 광파이버 부재를 결합한 상태의 도면,
[도 10]은 본 발명에 따른 DTS 기반의 과열 모니터링 장치의 결합된 상태를 도시한 예시도,
[도 11]은 본 발명의 구성인 타겟 광파이버 부재와 커버 패드 부재를 발췌하여 분리 도시한 예시도,
[도 12]는 [도 11]의 각 구성을 결합한 상태의 도면,
[도 13]은 [도 12]의 일부분을 발췌하여 확대 도시한 도면,
[도 14]는 [도 12]에서 패드 접합 부재를 결합시킨 상태의 예시도,
[도 15]는 [도 14]의 일부분을 발췌하여 확대 도시한 도면,
[도 16]은 본 발명에 따른 DTS 온도센싱 패치를 도시한 예시도이다.[FIG. 1] is an exemplary diagram showing the backscattered light characteristics of a general DTS system;
[Figure 2] is an exemplary diagram showing the response characteristics of backscattered light of a general DTS system;
[FIG. 3] is an exemplary diagram schematically showing the internal configuration of a general DTS system;
[Figure 4] is an exemplary diagram of temperature monitoring of a substation (GIS), which is a temperature monitoring object for the present invention;
[FIG. 5] is an enlarged view of a part of [FIG. 4];
[Fig. 6] is an exemplary view of the appearance of a substation, which is a temperature monitoring object for the present invention;
[Fig. 7] is an excerpt of a part of [Fig. 6],
[Fig. 8] is an exemplary diagram showing the separation of the DTS-based overheat monitoring device according to the present invention;
[FIG. 9] is a view of a state in which the target optical fiber member is coupled to the cover pad member in [FIG. 8];
[Fig. 10] is an exemplary diagram showing a combined state of the DTS-based overheat monitoring device according to the present invention;
[FIG. 11] is an exemplary view showing the separation of the target optical fiber member and the cover pad member, which are the components of the present invention;
[Fig. 12] is a view of a state in which each configuration of [Fig. 11] is combined;
[FIG. 13] is an enlarged view of a portion of [FIG. 12],
[FIG. 14] is an exemplary view of a state in which the pad bonding member is coupled in [FIG. 12];
[FIG. 15] is an enlarged view of an excerpt of a part of [FIG. 14];
[Fig. 16] is an exemplary diagram showing a DTS temperature sensing patch according to the present invention.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[도 4]는 본 발명에 따른 DTS 온도센싱 패치 및 DTS 기반의 과열 모니터링 장치가 적용될 온도감시 대상체인 변전소(GIS; gas insulation substation)의 온도감시 예시도이고, [도 5]는 [도 4]의 일부분을 확대한 것으로서 본 발명에 따른 DTS 온도센싱 패치 또는 DTS 기반의 과열 모니터링 장치가 적용된 상태의 온도감시 예시도이다. [도 6]은 본 발명에 따른 DTS 온도센싱 패치 또는 DTS 기반의 과열 모니터링 장치가 적용될 온도감시 대상체인 변전소의 외관 예시도이고, [도 7]은 [도 6]의 일부분을 발췌한 병렬 콘덴서(SC; serial condenser)에 본 발명에 따른 DTS 온도센싱 패치 또는 DTS 기반의 과열 모니터링 장치가 적용된 상태의 온도감시 예시도이다.[FIG. 4] is an exemplary diagram of temperature monitoring of a gas insulation substation (GIS), which is a temperature monitoring object to which the DTS temperature sensing patch and DTS-based overheat monitoring device according to the present invention are applied, and [FIG. 5] is [FIG. 4] As an enlarged part of a portion, it is an exemplary diagram of temperature monitoring in a state in which the DTS temperature sensing patch or DTS-based overheat monitoring device according to the present invention is applied. [Fig. 6] is an exemplary diagram of the appearance of a substation, which is a temperature monitoring object to which a DTS temperature sensing patch or DTS-based overheat monitoring device according to the present invention is applied, and [Fig. 7] is a parallel capacitor ( It is an exemplary diagram of temperature monitoring in a state in which the DTS temperature sensing patch or DTS-based overheat monitoring device according to the present invention is applied to the serial condenser (SC).
[도 4] 내지 [도 7]을 참조하면, DTS 온도센싱 패치 및 DTS 기반의 과열 모니터링 장치는 다양한 패턴의 온도감시 대상체(예: 변전소, 배터리팩)에 장착되어 그 온도감시 대상체의 각 영역에 대한 온도를 모니터링한다.4 to 7, the DTS temperature sensing patch and the DTS-based overheat monitoring device are mounted on various patterns of temperature monitoring objects (eg, substations, battery packs) and are installed in each area of the temperature monitoring object. monitor the temperature for
여기서, 타겟 광파이버 부재(110)는 [도 3]에 도시된 바와 같이 중간에 끊어지지 않는 상태로 길게 배치되는데 이러한 타겟 광파이버 부재(110)가 온도감시 대상체의 여러 위치에 맞닿은 상태로 온도감시 대상체의 온도를 일정 간격(예: 50 cm 간격) 모니터링하게 된다.Here, the target
이때, 온도감지 센서로서의 타겟 광파이버 부재(110)에 대한 특성상 그 최소 온도측정 간격이 50cm 내지 1m 정도를 나타내기 때문에 특히 중요한 온도감시 포인트에는 타겟 광파이버 부재(110)를 최소한 50cm 내지 1m 정도를 권선해야만 해당 포인트에 대한 온도감지가 누락없이 이루어질 수 있다.At this time, since the minimum temperature measurement interval is about 50 cm to 1 m due to the characteristics of the target
그리고, 타겟 광파이버 부재(110)를 권선하는 과정에서 꼬임 현상이 발생한다면 온도감시 대상체와의 접촉 부분에서 들뜨는 현상이 발생하므로 온도감지의 신뢰성이 떨어질 수 있음도 고려해야 한다.In addition, if a kinking phenomenon occurs in the process of winding the target
[도 8]은 본 발명에 따른 DTS 기반의 과열 모니터링 장치를 분리 도시한 예시도이고, [도 9]는 [도 8]에서 커버 패드 부재(120)에 타겟 광파이버 부재(110)를 결합한 상태의 도면이고, [도 10]은 본 발명에 따른 DTS 기반의 과열 모니터링 장치의 결합된 상태를 도시한 예시도이다.[FIG. 8] is an exemplary view showing the separation of the DTS-based overheat monitoring device according to the present invention, and [FIG. 9] is a state in which the target
[도 11]은 본 발명의 구성인 타겟 광파이버 부재(110)와 커버 패드 부재(120)를 발췌하여 분리 도시한 예시도이고, [도 12]는 [도 11] 상의 각 구성을 결합한 상태의 도면이고, [도 13]은 [도 12]의 일부분을 발췌하여 확대 도시한 도면이고, [도 14]는 [도 12]에서 패드 접합 부재를 결합시킨 상태의 예시도이고, [도 15]는 [도 14]의 일부분을 발췌하여 확대 도시한 도면이다.[FIG. 11] is an exemplary view showing the extracted and separated target
[도 8] 내지 [도 15]를 참조하면, 본 발명에 따른 DTS 기반의 과열 모니터링 장치는 타겟 광파이버 부재(110), 커버 패드 부재(120), 패드 접합 부재(130), 수용 케이스 부재(210), 케이스 덮개 부재(220)를 포함하여 구성될 수 있다.8 to 15 , the DTS-based overheat monitoring device according to the present invention includes a target
타겟 광파이버 부재(110)는 예컨대 4km 정도의 긴 케이블 형태로 끊어지지 않게 원바디 형태로 이루어지는데 [도 11] 내지 [도 15]에서와 같이 복수의 나선 꼬임패턴 부재(111)와 복수의 리니어패턴 부재(112)를 구비할 수 있다.The target
복수의 나선 꼬임패턴 부재(111)는 [도 11] 내지 [도 15]에서와 같이 소정 구간마다 밀착면 상에 광파이버가 나선형으로 권선되어 이루어진다.The plurality of spirally twisted
복수의 리니어패턴 부재(112)는 [도 11] 내지 [도 15]에서와 같이 서로 인접하는 복수의 나선 꼬임패턴 부재(111) 사이를 연결하는 광파이버 라인이다.The plurality of
한편, 나선 꼬임패턴 부재(111)는 타겟 광파이버 부재(110)가 온도감시 대상체의 표면에 들뜨지 않는 상태로 맞닿도록 권선 구간에서 서로 꼬이지 않는 형태로 이루어짐이 바람직하다.On the other hand, the spiral
이를 위해, 나선 꼬임패턴 부재(111)는 [도 13]과 [도 15]에서와 같이 그 중앙부가 태극문양 실루엣에 대응하도록 와인딩되고 그 태극문양 실루엣의 외곽에 양방향으로 나선형 권선되는 패턴을 형성할 수 있다. 그 결과, 그 와인딩되는 전 구간에서 [도 13]과 [도 15]에서와 같이 완만한 구부러짐 패턴을 형성할 수 있게 된다.To this end, the spiral
만일, 타겟 광파이버 부재(110)를 권선하는 과정에서 어느 한 지점에서라도 허용 곡률반경을 초과하여 급격하게 꺾이게 되면 그 타겟 광파이버 부재(110)는 그 꺾인 부분이 파손되므로 신호 전달을 위한 센서로서의 기능이 제한되는 문제가 발생한다.If, in the process of winding the target
커버 패드 부재(120)는 바람직하게는 실리콘 또는 방열패드와 같은 탄성 재질로 구성될 수 있으며, [도 8] 내지 [도 10]에서와 같이 온도감시 대상체를 향해 타겟 광파이버 부재(110)를 수용한 상태로 타겟 광파이버 부재(110)의 외표면을 커버할 수 있다.The
커버 패드 부재(120)는 [도 11] 내지 [도 15]에서와 같이 복수의 안착 홈 부재(121), 복수의 가이드 홈 부재(122)를 구비할 수 있다.The
복수의 안착 홈 부재(121)는 [도 13]과 [도 15]에서와 같이 나선 꼬임패턴 부재(111)에 대응하는 일면이 소정 깊이 함몰되어 나선 꼬임패턴 부재(111)를 수용하도록 구성될 수 있다.The plurality of
여기서, 복수의 안착 홈 부재(121)는 [도 11] 내지 [도 15]에서와 같이 커버 패드 부재(120)의 일면에서 나선 꼬임패턴 부재(111)의 개수에 대응하여 상하방향과 좌우방향으로 각각 복수 개 구비되어 [도 11]에서와 같이 전체적으로 격자 형태로 배열될 수 있다. 이를 통해, 안착 홈 부재(121)는 타겟 광파이버 부재(110)를 구성하는 복수의 나선 꼬임패턴 부재(111)를 격자 형태로 그 함몰된 영역에 하나씩 개별적으로 수용한다. Here, the plurality of
복수의 가이드 홈 부재(122)는 [도 13]과 [도 15]에서와 같이 리니어패턴 부재(112)에 대응하는 일면이 소정 깊이 함몰되어 리니어패턴 부재(112)를 수용하며 인접하는 안착 홈 부재(121)와 연통하도록 구성될 수 있다.The plurality of
이때, 복수의 가이드 홈 부재(122)는 [도 11] 내지 [도 15]에서와 같이 복수의 안착 홈 부재(121)를 상호 연통시키는 패턴으로 복수의 위치에 각각 배치될 수 있다. 즉, [도 11]에 도시된 바와 같이, 가이드 홈 부재(122)는 상하방향과 좌우방향을 따라 격자 형태로 구성된 복수의 안착 홈 부재(121)에 대해 상호 인접하는 안착 홈 부재(121)를 상호 연통시키도록 일면이 소정 깊이 함몰 구성되어 있다. 이를 통해, [도 12]에 도시된 바와 같이, 가이드 홈 부재(122)는 그 자신의 함몰된 영역에 상호 인접한 안착 홈 부재(121)에 수용된 나선 꼬임패턴 부재(111)를 연결하는 리니어패턴 부재(112)를 하나씩 개별적으로 수용한다. In this case, the plurality of
그 결과, 예컨대 소정 구간마다 권선된 4km 정도의 긴 타겟 광파이버 부재(110)를 온도감시 대상체에 부착시킴에 있어서, 하나의 모듈을 온도감시 대상체 체결하는 것과 같이 커버 패드 부재(120)를 통해 긴 타겟 광파이버 부재(110)를 온도감시 대상체에 손쉽게 부착시킬 수 있게 된다.As a result, for example, in attaching the 4 km long target
패드 접합 부재(130)는 온도감시 대상체와 마주하는 커버 패드 부재(120)의 일면에 [도 15]에서와 같이 배치된 상태로 커버 패드 부재(120)를 온도감시 대상체에 접합시킨다. [도 15]를 참조하면, 커버 패드 부재(120)에는 타겟 광파이버 부재(110)가 수용되어 있으므로, 패드 접합 부재(130)에 의해 커버 패드 부재(120)를 온도감시 대상체에 접합되면 그 내부에 수용되어 있는 타겟 광파이버 부재(110)는 해당 온도감시 대상체에 밀착된다. The
패드 접합 부재(130)는 커버 패드 부재(120)에서 안착 홈 부재(121)와 가이드 홈 부재(122)에 근접하여 [도 15]에서와 같이 배치될 수 있다.The
여기서, 패드 접합 부재(130)는 예컨대 양면형 테이프 또는 접착제 등이 채택될 수 있다.Here, the
수용 케이스 부재(210)는 자신의 내측에 온도감시 대상체를 복수 개 수용하도록 구성될 수 있으며 [도 8] 내지 [도 10]에서와 같이 타겟 광파이버 부재(110)와 패드 접합 부재(130)가 수용된 커버 패드 부재(120)가 자신의 상면에 안착되도록 가이드한다.The receiving
케이스 덮개 부재(220)는 [도 8] 내지 [도 10]에서와 같이 수용 케이스 부재(210)의 상면에 커버 패드 부재(120)가 안착된 상태에서 커버 패드 부재(120)를 덮는 형태로 수용 케이스 부재(210)의 상면에 안착될 수 있다.The
이처럼, 수용 케이스 부재(210)와 케이스 덮개 부재(220)의 구비로 인해, 예컨대 소정 구간마다 권선된 4km 정도의 긴 타겟 광파이버 부재(110)를 온도감시 대상체에 부착시킴에 있어서, [도 10]과 같은 하나의 모듈을 온도감시 대상체 체결하는 것과 같이 긴 타겟 광파이버 부재(110)를 온도감시 대상체에 손쉽게 부착시킬 수 있게 된다.As such, due to the provision of the receiving
[도 16]은 본 발명에 따른 DTS 온도센싱 패치를 도시한 예시도이다. [도 16]을 참조하면, DTS 온도센싱 패치는 타겟 광파이버 부재(110'), 커버 패드 부재(120'), 패드 접합 부재(130')를 포함하여 구성될 수 있다.[Fig. 16] is an exemplary diagram illustrating a DTS temperature sensing patch according to the present invention. Referring to FIG. 16 , the DTS temperature sensing patch may include a target
타겟 광파이버 부재(110')는 예컨대 4km 정도의 긴 케이블 형태로 끊어지지 않게 원바디 형태로 이루어지고 [도 16]에서와 같이 나선 꼬임패턴 부재(111')와 리니어패턴 부재(112')를 구비할 수 있다.The target optical fiber member 110' is made in a one-body shape so as not to be broken in the form of a long cable of, for example, about 4 km, and has a spiral twist pattern member 111' and a linear pattern member 112' as shown in [Fig. 16]. can do.
나선 꼬임패턴 부재(111')는 [도 16]에서와 같이 밀착면 상에 나선형으로 권선되어 이루어진다.The spiral
여기서, 나선 꼬임패턴 부재(111')는 타겟 광파이버 부재(110')가 온도감시 대상체의 표면에 들뜨지 않는 상태로 맞닿도록 권선 구간에서 서로 꼬이지 않는 형태로 이루어짐이 바람직하다.Here, it is preferable that the spiral
상세하게, 나선 꼬임패턴 부재(111')는 [도 16]에서와 같이 그 중앙부가 태극문양 실루엣에 대응하도록 와인딩되고 그 태극문양 실루엣의 외곽에 양방향으로 나선형 권선되는 패턴을 형성할 수 있다. 즉, [도 16]을 참조하면, 나선 꼬임패턴 부재(111')의 중앙부는 상대적으로 매우 넓은 공간에서 태극문양 실루엣을 따라 와인딩된다. [도 16]에서 그 중앙부는 나선 꼬임패턴 부재(111') 전체의 절반 이상의 지름을 갖는 넓은 공간으로 형성되어 있다. 또한, [도 16]을 참조하면, 나선 꼬임패턴 부재(111')의 외곽은 태극문양 실루엣의 외곽에서 그 중앙부가 차지하고 남은 얇은 두께의 좁은 영역에서 조밀하게 양방향으로 나선형 권선되어 있다. 이러한 구성을 통하여, 나선 꼬임패턴 부재(111')는 그 와인딩되는 전 구간에서 [도 16]에서와 같이 완만한 구부러짐 패턴을 형성할 수 있게 된다.In detail, the spiral
만일, 타겟 광파이버 부재(110')를 권선하는 과정에서 어느 한 지점에서라도 허용 곡률반경을 초과하여 급격하게 꺾이게 되면 그 타겟 광파이버 부재(110')는 그 꺾인 부분이 파손되므로 신호 전달을 위한 센서로서의 기능이 제한되는 문제가 발생한다.If, in the course of winding the target optical fiber member 110', the target optical fiber member 110' is bent abruptly exceeding the allowable radius of curvature at any one point, the bent portion is damaged. This limited problem arises.
리니어패턴 부재(112')는 [도 16]에서와 같이 나선 꼬임패턴 부재(111')의 최외곽으로부터 외부로 연장되기 위한 광파이버 라인이다.The
커버 패드 부재(120')는 바람직하게는 실리콘 또는 방열패드와 같은 탄성 재질로 구성될 수 있으며, [도 16]에서와 같이 온도감시 대상체를 향해 타겟 광파이버 부재(110')를 수용한 상태로 타겟 광파이버 부재(110')의 외표면을 커버할 수 있다.The cover pad member 120' may preferably be made of an elastic material such as silicon or a heat dissipation pad, and the target optical fiber member 110' is accommodated toward the temperature monitoring object as shown in [Fig. 16]. The outer surface of the
커버 패드 부재(120')는 [도 16]에서와 같이 안착 홈 부재(121'), 복수의 가이드 홈 부재(122')를 구비할 수 있다.The
안착 홈 부재(121')는 [도 16]에서와 같이 나선 꼬임패턴 부재(111')에 대응하는 일면이 소정 깊이 함몰됨에 따라 나선 꼬임패턴 부재(111')를 수용할 수 있다.The
복수의 가이드 홈 부재(122')는 [도 16]에서와 같이 리니어패턴 부재(112')에 대응하는 일면이 소정 깊이 함몰되어 리니어패턴 부재(112')를 수용하며 인접하는 안착 홈 부재(121')와 연통하도록 구성될 수 있다.The plurality of
그 결과, 예컨대 소정 구간마다 권선된 4km 정도의 긴 타겟 광파이버 부재(110')를 온도감시 대상체에 부착시킴에 있어서, 하나의 모듈을 온도감시 대상체 체결하는 것과 같이 커버 패드 부재(120')를 통해 긴 타겟 광파이버 부재(110')를 온도감시 대상체에 손쉽게 부착시킬 수 있게 된다.As a result, for example, in attaching a 4 km long target
패드 접합 부재(130')는 온도감시 대상체와 마주하는 커버 패드 부재(120')의 일면에 [도 16]에서와 같이 배치된 상태로 커버 패드 부재(120')를 온도감시 대상체에 접합시킨다.The pad bonding member 130' is disposed on one surface of the cover pad member 120' facing the temperature monitoring object as shown in [Fig. 16] and bonds the cover pad member 120' to the temperature monitoring object.
패드 접합 부재(130')는 커버 패드 부재(120')에서 안착 홈 부재(121')와 가이드 홈 부재(122')에 근접하여 [도 16]에서와 같이 배치될 수 있다.The
여기서, 패드 접합 부재(130')는 예컨대 양면형 테이프 또는 접착제 등이 채택될 수 있다.Here, the pad bonding member 130' may be, for example, a double-sided tape or an adhesive.
10 : 타겟 광파이버 부재
20 : 광 수신부재
30 : AD 컨버터 부재
40 : 신호발생 부재
50 : 레이저 출력부재
60 : 기준 광파이버 부재
70 : 신호처리 부재
110, 110' : 타겟 광파이버 부재
111, 111' : 나선 꼬임패턴 부재
112, 112' : 리니어패턴 부재
120, 120' : 커버 패드 부재
121, 121' : 안착 홈 부재
122, 122' : 가이드 홈 부재
130, 130' : 패드 접합 부재
210 : 수용 케이스 부재
220 : 케이스 덮개 부재10: target optical fiber member
20: light receiving member
30: AD converter absent
40: absence of signal generation
50: laser output member
60: reference optical fiber member
70: absence of signal processing
110, 110': target optical fiber member
111, 111': No spiral twist pattern
112, 112': Linear pattern member
120, 120': Cover pad member
121, 121': Seating groove member
122, 122': Guide groove member
130, 130': pad bonding member
210: accommodating case member
220: case cover member
Claims (7)
온도감시 대상체를 향해 상기 타겟 광파이버 부재(110)를 수용한 상태로 상기 타겟 광파이버 부재(110)의 외표면을 커버하는 탄성 재질의 커버 패드 부재(120)로서, 상기 나선 꼬임패턴 부재(111)에 대응하는 일면이 상하방향과 좌우방향으로 각각 복수 개로 소정 깊이 함몰 구성되어 상기 타겟 광파이버 부재(110)를 구성하는 복수의 나선 꼬임패턴 부재(111)를 격자 형태로 자신의 함몰된 영역에 하나씩 개별적으로 수용하는 복수의 안착 홈 부재(121)와 상기 상하방향과 좌우방향을 따라 격자 형태로 구성된 복수의 안착 홈 부재(121)에 대해 상호 인접하는 상기 안착 홈 부재(121)를 상호 연통시키도록 일면이 소정 깊이 함몰 구성되어 자신의 함몰된 영역에 상기 상호 인접한 안착 홈 부재(121)에 수용된 나선 꼬임패턴 부재(111)를 연결하는 상기 리니어패턴 부재(112)를 하나씩 개별적으로 수용하는 복수의 가이드 홈 부재(122)를 구비하는 커버 패드 부재(120);
상기 온도감시 대상체와 마주하는 상기 커버 패드 부재(120)의 일면에 상기 가이드 홈 부재(122)를 따라 배치되어 상기 타겟 광파이버 부재(110)가 수용되어 있는 상기 커버 패드 부재(120)를 상기 온도감시 대상체에 접합시켜 그 수용되어 있는 타겟 광파이버 부재(110)가 상기 온도감시 대상체에 밀착되도록 하는 패드 접합 부재(130);
를 포함하여 구성되는 DTS 기반의 과열 모니터링 장치.
It is made of optical fiber and is spirally wound on the contact surface for each predetermined section, and the central part is wound along the Taegeuk-pattern silhouette in a wide space having a diameter of more than half of the whole, and the outer part is the central part at the outside of the Taegeuk-pattern silhouette. It is made of a plurality of spirally twisted pattern members 111 and optical fibers that are densely spirally wound in both directions in a narrow area of the remaining thin thickness to form a gentle bending pattern in the entire section and connect between the plurality of spirally twisted pattern members, respectively. a target optical fiber member 110 having a plurality of linear pattern members 112, wherein the plurality of spiral twist pattern members 111 and the plurality of linear pattern members 112 are connected to form a single optical fiber line;
As a cover pad member 120 made of an elastic material that covers the outer surface of the target optical fiber member 110 in a state where the target optical fiber member 110 is accommodated toward the temperature monitoring object, the spiral twist pattern member 111 is A plurality of corresponding one surface is configured to be recessed to a predetermined depth in the vertical direction and the left and right directions, respectively, so that the plurality of spiral twist pattern members 111 constituting the target optical fiber member 110 are individually placed in their recessed area in a grid shape. With respect to the plurality of seating groove members 121 accommodating and the plurality of seating groove members 121 configured in a grid shape along the vertical and left and right directions, one surface is provided to communicate with the seating groove members 121 adjacent to each other. A plurality of guide groove members configured to be recessed to a predetermined depth and individually accommodating the linear pattern members 112 connecting the spiral twist pattern members 111 accommodated in the mutually adjacent seating groove members 121 in their recessed regions one by one a cover pad member 120 having a 122;
The cover pad member 120 disposed along the guide groove member 122 on one surface of the cover pad member 120 facing the temperature monitoring object and in which the target optical fiber member 110 is accommodated is monitored for the temperature. a pad bonding member 130 for bonding to an object so that the accommodated target optical fiber member 110 is in close contact with the temperature monitoring object;
DTS-based overheat monitoring device comprising
상기 온도감시 대상체를 복수 개 수용하며 상기 타겟 광파이버 부재(110)와 상기 패드 접합 부재(130)가 수용된 상기 커버 패드 부재(120)가 자신의 상면에 안착되도록 가이드하는 수용 케이스 부재(210);
상기 수용 케이스 부재(210)의 상면에 상기 커버 패드 부재(120)가 안착된 상태에서 상기 커버 패드 부재(120)를 덮는 형태로 상기 수용 케이스 부재(210)의 상면에 안착되는 케이스 덮개 부재(220);
를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 DTS 기반의 과열 모니터링 장치.
The method according to claim 1,
an accommodating case member 210 accommodating the plurality of temperature monitoring objects and guiding the cover pad member 120 in which the target optical fiber member 110 and the pad bonding member 130 are accommodated to be seated on an upper surface thereof;
A case cover member 220 seated on the upper surface of the accommodation case member 210 in a form that covers the cover pad member 120 in a state in which the cover pad member 120 is seated on the upper surface of the accommodation case member 210 . );
DTS-based overheat monitoring device, characterized in that it further comprises a.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020210120679A KR102364685B1 (en) | 2021-09-09 | 2021-09-09 | DTS-based overheat monitoring device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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- 2021-09-09 KR KR1020210120679A patent/KR102364685B1/en active Active
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