CN103487132A

CN103487132A - 砾石埋设式放大光纤振动感应信号的结构及方法

Info

Publication number: CN103487132A
Application number: CN201310386183.0A
Authority: CN
Inventors: 缪璇; 肖倩
Original assignee: Shanghai Fudan Complete Equipment Of Intelligent Monitoring Co Ltd
Current assignee: Shanghai Fudan Complete Equipment Of Intelligent Monitoring Co Ltd
Priority date: 2013-08-29
Filing date: 2013-08-29
Publication date: 2014-01-01

Abstract

本发明公开了砾石埋设式放大光纤振动感应信号的结构及方法，该结构包括地埋光纤，地埋光纤的上部铺设一层砾石信号放大层；其利用砾石放大振动信号通过土壤向砾石传递的压力，并将放大后的压力作用在光缆上。本发明提供的方案能够直接造成光缆感应振动信号的及时性，以及放大性，从而达到在事件发生的早期，系统就能感应到振动信号并且及时进行警报的目的。

Description

砾石埋设式放大光纤振动感应信号的结构及方法

技术领域

本发明属于光纤传感技术领域，具体涉及放大光纤振动感应信号的技术。

背景技术

维护基础设施的安全是社会稳定、经济快速发展的一个基本要求。对通信光缆（包括海底光缆）、高压电网、输油管道、输气管道、电缆沟等基础设施进行安全监测，不仅是这些设施实现技术性功能的保障，更是避免造成重大经济损失、维护社会稳定发展的有效手段。特别是随着基础设施建设的快速发展，呈现出区域分布广、复杂程度高、重要性进一步提高的新特点，这就使得基础设施受到危害的范围、频率也随之增加，安全监测的难度、重要性也相应增加。据不完全统计，仅中国每年因外界破坏而造成的管道泄漏或爆炸上千余次，直接经济损失达几亿元。由此带来的环境污染、商业信用等损失更是难以估量。

为了维护干线的完整性，防止第三方破坏，直接负责管道、电网、通信网等运营部门已经投入了巨大的人力和财力。各级政府和社会各界也非常关注，从专项立法到具体防范、舆论宣传、专项治理等方面都做了大量的工作。国务院曾召开电视电话会议，部署开展输油管道生产治安秩序专项行动，公安部也加大了打击盗油犯罪的力度，并收到了一定的成效。

各种管道运输安全监测技术在这种强烈的市场需求中应运而生并不断发展，目前已有的管道安全生产监测技术主要有“管内流体力学状态检测技术”、“分布式光纤温度和应力监测技术”、“声波监测技术”、“M-Z光纤干涉技术”、“OTDR光时域反射技术”、“单芯反馈式光纤干涉技术”等。

由于长距离干线的监测，容易受电磁干扰的影响且长距离供电的困难性，因此，光纤类技术成为了进行电力、通信和油气管道等行业的安全监测和预防人为破坏的主要技术手段。光纤传感器是以光学理论为基础，将非光量转化为光量进行测量。以光纤作为信息传递媒介的传感器具有一系列其它传感器无法比拟的优点：不受电磁场干扰，能应用在强电磁场的场合；不会产生电磁骚扰；感应端无需供电，使用、维护方便；耐腐蚀、本质安全等等。而且光纤定位监测能够对威胁管道安全的各种行为进行早期监测、定位和预警，“未雨绸缪”，给管道维护者留出足够时间来制止破坏或强化防范的话，就会彻底扭转运营部门当前这种被动堵漏的不利局面，从根本上避免损失。

目前已有的光纤类长距离定位监控技术主要包括“分布式光纤温度和应力监测技术”、“M-Z光纤干涉技术”、“OTDR光时域反射技术”、“单芯反馈式光纤干涉技术”，各类技术原理相异，达到的效果也各有不同。但基本的原理都是通过光纤感应直接触及光缆，或通过土壤、构筑物等介质传递的机械振动、冲击量、声音等振动信号。需要进行安全监控的油气管道、通信干线光缆、电缆等物质往往埋于地下，所以用于安全监测的光缆也需沿监护管线进行埋设。传统的布设方法是将铠装光缆沿防护物周边进行直接布设，光缆是通过土壤传递的机械振动、冲击量来进行入侵振动判断。而土埋对于机械振动、冲击量等振动信号会形成一个极大的消振作用，造成入侵行为发生时间很长一段时间内，系统还不能感应到足够的振动信号，进行安全警报。而直埋的铠装光缆自身为保护光纤而加装的聚乙烯护套、铠装钢丝、缆膏、填充特等自身也会对振动信息起到一个减振作用。因此在现实应用过程当中，往往要入侵行为确实已经很接近防护物，甚至已经触及到光缆的时候，系统才发出警报，给出警留出了极为有限的时间。如果出警不及时，防护物就可能已经被破坏，达不到“未雨绸缪”、“事前监控”的效果。

发明内容

针对现有光纤类长距离定位监控技术中光缆不能及时感应到足够的振动信号的问题，本发明的目的在于提供一种放大光纤感应振动信号的光纤结构。

同时作为本发明的第二目的，本发明基于该结构还提供一种放大光纤感应振动信号的方法。

为了达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：

砾石埋设式放大光纤振动感应信号的结构，所述结构包括地埋光纤，所述地埋光纤的上部铺设一层砾石信号放大层。

在该结构的优选方案中，所述砾石信号放大层为至少5-20CM深的砾石床。

再进一步的，所述砾石床中的砾石为光滑的圆状，其直径至少2cm。

进一步的，所述光纤为铠装光纤。

作为本发明的第二目的，砾石埋设式放大光纤振动感应信号的方法，该方法利用砾石放大振动信号通过土壤向砾石传递的压力，并将放大后的压力作用在光缆上。

本发明提供的方案能够直接造成光缆感应振动信号的及时性，以及放大性，从而达到在事件发生的早期，系统就能感应到振动信号并且及时进行警报的目的。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本发明。

图1为本发明中砾石埋设式放大光纤振动感应信号的结构的示意图。

具体实施方式

为了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，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

本发明利用光缆选型及布设方式的改变，放大光缆感应入侵事件的振动信号，使系统达到预期的安全监控的目的。

参见图1，本发明通过在地埋光缆101的上部铺设一层至少5-20CM深的砾石床102（即在土壤层200和地埋光缆101之间铺设一层砾石床102），由此来构成砾石埋设式放大光纤振动感应信号的结构100。作为举例，砾石床102厚度具体可以为7、9、10、12、14、15、17或20CM。

该砾石床102作为信号放大层对振动信号产生的压力进行放大并直接作用于光缆101，使得光缆101能够及时且充足的感应振动信号。

该结构中光缆101采用铠装光缆，这样不仅能够保证感应振动信号的灵敏度，还能够提高整个结构的稳定和可靠性。

同时构成砾石床102的砾石，必须选中光滑、圆状的砾石，其直径要求大约2CM或更大，如4、6、7、10、15、20或30CM等，以便更有效的探测机构振动和冲击量。圆状的砾石没有尖锐的边缘，这样可以避免砾石受到挤压时对传感光纤造成损害。所有的砾石必须干净，使之不带灰尘和沙子，因为它们会吸收、消减振动信号。在温度会降至冰点以下的地区，必须保持砾石的不积蓄水源，否则冰也会消减振动信号。

由此，当入侵行为发生时，所产生的振动信号通过土壤200向砾石床102中的砾石传递压力，而砾石通过其作用在光缆上，同时砾石床102中的砾石自身将传递的压力放大后作用在光缆101上。因而直接造成了光缆感应振动信号的及时性，以及放大性。

因此，在入侵事件发生时的机械振动、冲击量等振动信号，通过该结构将会对振动信号进行强化，并传递给光缆，从而达到，在事件发生的早期，系统就能感应到振动信号并且及时进行警报的目的。

以上显示和描述了本发明的基本原理、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。

Claims

1.砾石埋设式放大光纤振动感应信号的结构，所述结构包括地埋光纤，其特征在于，所述地埋光纤的上部铺设一层砾石信号放大层。

2.根据权利要求1所述的砾石埋设式放大光纤振动感应信号的结构，其特征在于，所述砾石信号放大层为至少5-20CM深的砾石床。

3.根据权利要求2所述的砾石埋设式放大光纤振动感应信号的结构，其特征在于，所述砾石床中的砾石为光滑的圆状，其直径至少2cm。

4.根据权利要求1所述的砾石埋设式放大光纤振动感应信号的结构，其特征在于，所述光纤为铠装光纤。

5.砾石埋设式放大光纤振动感应信号的方法，其特征在于，所述方法利用砾石放大振动信号通过土壤向砾石传递的压力，并将放大后的压力作用在光缆上。