一種基於網格化光纖傳感器的管道監測系統及其方法
2023-05-17 08:11:01
一種基於網格化光纖傳感器的管道監測系統及其方法
【專利摘要】本發明公開了一種基於網格化光纖傳感器的地下管道洩漏監測系統及其方法，包括地下管道、傳感光纖、光脈衝發生器、耦合器以及光譜分析儀；在所述傳感光纖外部，分段套設隔離套管，位於所述隔離套管內的傳感光纖為隔離光纖，其傳感監測功能被所述隔離套管屏蔽，在相鄰所述隔離套管之間的傳感光纖為有效傳感光纖，可以實時監測地下管道。本發明通過對傳感光纖進行網格化處理，使得分布式光纖的全線監測變為了網格化光纖傳感器監測，實現了設定點監測、選定點監測，不僅在一定程度上減少了誤報的機率，還可以通過監測數據劃定故障範圍，減少外界環境對傳感光纖檢測管道信息的幹擾，提高傳感光纖的監測質量。
【專利說明】一種基於網格化光纖傳感器的管道監測系統及其方法
[0001]
【技術領域】
[0002]本發明涉及一種管道監測系統及其方法，特別是涉及一種基於網格化光纖傳感器的管道監測系統及其方法，用於對地下管道洩漏情況實時在線監測，實現精確自動預警。
[0003]
【背景技術】
[0004]隨著社會經濟和人民生活水平的提高，各種建築物群越來越多，與其配套的水、電、暖、燃氣等管道、電線電纜以及通信光纜等地下管道在地下四處延伸，因此，地下管道的安全性是城市建設中不可忽視的重要部分。
[0005]現有各種埋設管道因各種原因導致的洩漏和爆管均可以通過在管道附近埋設的分布式光纖實現智能在線監測，它能夠測量傳感光纖所在的任何一點的信號，可以對其鋪設位置的周邊信息進行連續地、全線地監測。然而，分布式光纖應用於地下管線安全保障自動監測系統中存在著一定的缺陷，即:由於分布式光纖可以全線監測，即每一個點都可以進行傳感，在跨越地區廣泛、施工環境不定的地下管線監測的應用中，分布式光纖過於敏感的特性很容易導致誤報情況的發生，不同的鋪設位置、不同的地下環境都會導致分布式光纖傳感出的數據變化不穩定，不僅無法確定是否產生事故，而且無法準確地定位事故發生地點。
[0006]
【發明內容】
[0007]本發明克服現有技術存在的不足，所要解決的技術問題為提供一種基於網格化光纖傳感器的管道監測系統及其方法，通過對傳感光纖進行網格化處理，減少外界環境對傳感光纖檢測地下管道信息的幹擾，提高傳感光纖的監測質量。
[0008]為了實現上述目的，本發明採用如下技術方案:
一種基於網格化光纖傳感器的管道監測系統，包括地下管道
和傳感光纖，所述傳感光纖用於對所述地下管道實時監測，所述管道監測系統還包括光脈衝發生器、耦合器以及光譜分析儀；光脈衝發生器的輸出端與耦合器的輸入端相連，耦合器的輸出端與光譜分析儀相連，同時耦合器的另一輸出端與傳感光纖相連；所述光脈衝發生器為傳感光纖提供光源，所述光譜分析儀接收傳感光纖的感應光譜，並進行分析；在所述傳感光纖外部，分段套設隔離套管，位於所述隔離套管內的傳感光纖為隔離光纖，其傳感監測功能被所述隔離套管屏蔽，在相鄰所述隔離套管之間的傳感光纖為有效傳感光纖，可以實時監測地下管道。
[0009]作為本發明的進一步改進，所述傳感光纖與地下管道同溝埋設。
[0010]作為本發明的進一步改進，所述管道監測系統還包括隔離器，所述光脈衝發生器的輸出端與所述隔離器的輸入端相連，所述隔離器的輸出端與所述耦合器的輸入端相連。[0011]作為本發明的進一步改進，所述管道監測系統還包括遠程監控與報警終端，所述光譜分析儀通過有線或無線的方式與所述遠程監控與報警終端相連。
[0012]本發明還公開了一種應用於所述基於網格化光纖傳感器的管道監測系統的方法，包括如下步驟:
1)在地下管道附近與地下管道並行鋪設傳感光纖，利用傳感光纖作為傳感器，對地下管道進行實時監測；
2)在所述傳感光纖外部，分段套設隔離套管，位於所述隔離套管內的傳感光纖為隔離光纖，其傳感監測功能被所述隔離套管屏蔽，在相鄰所述隔離套管之間的傳感光纖為有效傳感光纖，可以實時監測地下管道；
3)在地下管道的輸入端設置光脈衝發生器、耦合器以及光譜分析儀；所述光脈衝發生器的輸出端與所述耦合器的輸入端相連，所述耦合器的輸出端與所述光譜分析儀相連，同時所述耦合器的另一輸出端與所述傳感光纖相連；所述光脈衝發生器為傳感光纖提供光源，所述光譜分析儀接收傳感光纖的感應光譜，並進行分析。
[0013]作為本發明的進一步改進，在地下管道的輸入端設置隔離器，所述光脈衝發生器的輸出端與所述隔離器的輸入端相連，所述隔離器的輸出端與所述耦合器的輸入端相連。
[0014]作為本發明的進一步改進，所述光譜分析儀採集和分析處理後的感應信息通過有線或無線的方式傳送至遠程監控與報警終端，實現地下管道的遠程、實時、在線監測。
[0015]採用本發明的基於網格化光纖傳感器的管道監測系統及其方法，通過對傳感光纖進行網格化處理，使得分布式光纖的全線監測變為了網格化光纖傳感器監測，實現了設定點監測、選定點監測，不僅在一定程度上減少了誤報的機率，還可以通過監測數據劃定故障範圍，減少外界環境對傳感光纖檢測管道信息的幹擾，提高傳感光纖的監測質量。
[0016]【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明作詳細闡述:
圖1為本發明地下管道、傳感光纖、隔離套管之間的結構關係示意圖。
[0018]圖2為本發明管道監測系統的電路結構示意圖。
[0019]圖中:1:地下管道；2:傳感光纖；21:隔尚光纖；22:有效傳感光纖；3:隔尚套管；
4:光脈衝發生器；5:隔離器；6:耦合器；7:光譜分析儀；8:遠程監控與報警終端。
[0020]
【具體實施方式】
[0021]下面通過實施例，並結合附圖，對本發明的技術方案作進一步具體的說明。
[0022]實施例1:
如圖1所示，一種基於網格化光纖傳感器的管道監測系統，包括地下管道I和與地下管道I同溝埋設的傳感光纖2，傳感光纖2的感應參數和布設位置可以根據實際應用需要選擇，本實施例對此不作限制。例如，當地下管道I為輸油管道時，可以在輸油管道的下方並行布設一條或多條傳感光纖2，傳感光纖2可以為溫感光纖、或者壓力傳感光纖、或者振動傳感光纖等，利用傳感光纖2作為傳感器，檢測輸油管道的溫度等信息；當地下管道I為輸氣管道時，傳感光纖2也可以為氣體傳感光纖，布設在輸氣管道的上方。
[0023]在地下管道I的輸入端設置光脈衝發生器4、隔離器5、耦合器6以及光譜分析儀
7。光脈衝發生器4的輸出端與隔離器5的輸入端相連,隔離器5的輸出端與I禹合器6的輸入端相連，I禹合器6的輸出端與光譜分析儀7相連，同時I禹合器6的另一輸出端與傳感光纖2相連，光譜分析儀7通過有線或無線的方式與遠程監控與報警終端8相連。所述光脈衝發生器4為傳感光纖2提供光源，所述光譜分析儀7接收傳感光纖2的感應光譜，並進行分析。
[0024]本發明與現有技術的不同之處在於，在傳感光纖2外部每隔一定距離套設隔離套管3，位於隔離套管3內的傳感光纖2將無法感應到地下管道I的溫度等相關信息，我們稱之為隔離光纖21 ;在相鄰隔離套管3之間的傳感光纖仍然可以感應到地下管道I的溫度等相關信息，從而實現實時監測，我們稱之為有效傳感光纖22。通過這種外套隔離套管3的方式，由於隔離套管3的長度可以設定，相鄰隔離套管3之間的有效傳感光纖22的長度也可以隨實際需要而設定，這樣就使得分布式光纖的全線監測變為了網格化光纖傳感器監測，實現了設定點監測、選定點監測，減少外界環境對傳感光纖檢測地下管道信息的幹擾，不僅在一定程度上減少了誤報的機率，還可以通過監測數據劃定故障範圍。
[0025]隔離套管3的材料應當根據傳感光纖2具體感應的信息而相應設定。例如，當傳感光纖2為溫感光纖，用以檢測地下管道I的溫度信息時，隔離套管3的材料應當具有較好的隔溫效果。
[0026]實施例2:
本發明還公開了一種應用上述基於網格化光纖傳感器的管道監測系統的方法，包括如下步驟:
1)在地下管道(I)附近與地下管道(I)並行鋪設傳感光纖(2)，利用傳感光纖(2)作為傳感器，對地下管道(I)進行實時監測；
2)在所述傳感光纖(2)外部，分段套設隔離套管(3)，位於所述隔離套管(3)內的傳感光纖(2)為隔離光纖(21)，其傳感監測功能被所述隔離套管(3)屏蔽，在相鄰所述隔離套管(3 )之間的傳感光纖(2 )為有效傳感光纖(22 )，可以實時監測地下管道(I);
3)在地下管道(I)的輸入端設置光脈衝發生器(4)、耦合器(6)以及光譜分析儀(7)；所述光脈衝發生器(4)的輸出端與所述耦合器(6)的輸入端相連，所述耦合器(6)的輸出端與所述光譜分析儀(7)相連，同時所述耦合器(6)的另一輸出端與所述傳感光纖(2)相連；所述光脈衝發生器(4)為傳感光纖(2)提供光源，所述光譜分析儀(7)接收傳感光纖(2)的感應光譜，並進行分析；
4)還可以根據需要添加隔離器(5)，所述光脈衝發生器(4)的輸出端與所述隔離器(5)的輸入端相連，所述隔離器(5)的輸出端與所述耦合器(6)的輸入端相連；
5)還可以將光譜分析儀(7 )採集和分析處理後的感應信息通過有線或無線的方式傳送至遠程監控與報警終端(8)，實現地下管道(I)的遠程、實時、在線監測。
【權利要求】
1.一種基於網格化光纖傳感器的管道監測系統，包括地下管道 和傳感光纖(2)，所述傳感光纖(2)用於對所述地下管道(I)實時監測，所述管道監測系統還包括光脈衝發生器(4)、耦合器(6)以及光譜分析儀(7);光脈衝發生器(4)的輸出端與率禹合器(6)的輸入端相連,I禹合器(6)的輸出端與光譜分析儀(7)相連，同時f禹合器(6)的另一輸出端與傳感光纖(2)相連；所述光脈衝發生器(4)為傳感光纖(2)提供光源,所述光譜分析儀(7)接收傳感光纖(2)的感應光譜，並進行分析； 其特徵在於:在所述傳感光纖(2)外部，分段套設隔離套管(3)，位於所述隔離套管(3)內的傳感光纖(2)為隔離光纖(21)，其傳感監測功能被所述隔離套管(3)屏蔽，在相鄰所述隔離套管(3 )之間的傳感光纖(2 )為有效傳感光纖(22 )，可以實時監測地下管道(I)。
2.根據權利要求1所述的基於網格化光纖傳感器的管道監測系 統，其特徵在於:所述傳感光纖(2)與地下管道(I)同溝埋設。
3.根據權利要求1所述的基於網格化光纖傳感器的管道監測系 統，其特徵在於:還包括隔離器(5)，所述光脈衝發生器(4)的輸出端與所述隔離器(5)的輸入端相連，所述隔離器(5)的輸出端與所述耦合器(6)的輸入端相連。
4.根據權利要求1所述的基於網格化光纖傳感器的管道監測系 統，其特徵在於:還包括遠程監控與報警終端(8)，所述光譜分析儀(7)通過有線或無線的方式與所述遠程監控與報警終端(8)相連。
5.一種應用於如權利要求1至4任一項所述的基於網格化光纖傳感器的管道監測系統的方法，其特徵在於:包括如下步驟: 1)在地下管道(I)附近與地下管道(I)並行鋪設傳感光纖(2)，利用傳感光纖(2)作為傳感器，對地下管道(I)進行實時監測； 2)在所述傳感光纖(2)外部，分段套設隔離套管(3)，位於所述隔離套管(3)內的傳感光纖(2)為隔離光纖(21)，其傳感監測功能被所述隔離套管(3)屏蔽，在相鄰所述隔離套管(3 )之間的傳感光纖(2 )為有效傳感光纖(22 )，可以實時監測地下管道(I); 3)在地下管道(I)的輸入端設置光脈衝發生器(4)、耦合器(6)以及光譜分析儀(7)；所述光脈衝發生器(4)的輸出端與所述耦合器(6)的輸入端相連，所述耦合器(6)的輸出端與所述光譜分析儀(7)相連，同時所述耦合器(6)的另一輸出端與所述傳感光纖(2)相連；所述光脈衝發生器(4)為傳感光纖(2)提供光源，所述光譜分析儀(7)接收傳感光纖(2)的感應光譜，並進行分析。
6.根據權利要求5所述的基於網格化光纖傳感器的管道監測系統方法，其特徵在於:在地下管道(I)的輸入端設置隔離器(5)，所述光脈衝發生器(4)的輸出端與所述隔離器(5)的輸入端相連，所述隔離器(5)的輸出端與所述耦合器(6)的輸入端相連。
7.根據權利要求5或6所述的基於網格化光纖傳感器的管道監測系統方法，其特徵在於:所述光譜分析儀(7)採集和分析處理後的感應信息通過有線或無線的方式傳送至遠程監控與報警終端(8)，實現地下管道(I)的遠程、實時、在線監測。
【文檔編號】F17D5/02GK103968257SQ201410223904
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年5月26日 優先權日:2014年5月26日
【發明者】解思亮, 曹慧子, 趙洪波 申請人:青島厚科化學有限公司