CN103968257B - 一种基于网格化光纤传感器的管道监测系统及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于网格化光纤传感器的地下管道泄漏监测系统及其方法，包括地下管道、传感光纤、光脉冲发生器、耦合器以及光谱分析仪；在所述传感光纤外部，分段套设隔离套管，位于所述隔离套管内的传感光纤为隔离光纤，其传感监测功能被所述隔离套管屏蔽，在相邻所述隔离套管之间的传感光纤为有效传感光纤，可以实时监测地下管道。本发明通过对传感光纤进行网格化处理，使得分布式光纤的全线监测变为了网格化光纤传感器监测，实现了设定点监测、选定点监测，不仅在一定程度上减少了误报的几率，还可以通过监测数据划定故障范围，减少外界环境对传感光纤检测管道信息的干扰，提高传感光纤的监测质量。
Description
技术领域
本发明涉及一种管道监测系统及其方法，特别是涉及一种基于网格化光纤传感器的管道监测系统及其方法，用于对地下管道泄漏情况实时在线监测，实现精确自动预警。
背景技术
随着社会经济和人民生活水平的提高，各种建筑物群越来越多，与其配套的水、电、暖、燃气等管道、电线电缆以及通信光缆等地下管道在地下四处延伸，因此，地下管道的安全性是城市建设中不可忽视的重要部分。
现有各种埋设管道因各种原因导致的泄漏和爆管均可以通过在管道附近埋设的分布式光纤实现智能在线监测，它能够测量传感光纤所在的任何一点的信号，可以对其铺设位置的周边信息进行连续地、全线地监测。然而，分布式光纤应用于地下管线安全保障自动监测系统中存在着一定的缺陷，即：由于分布式光纤可以全线监测，即每一个点都可以进行传感，在跨越地区广泛、施工环境不定的地下管线监测的应用中，分布式光纤过于敏感的特性很容易导致误报情况的发生，不同的铺设位置、不同的地下环境都会导致分布式光纤传感出的数据变化不稳定，不仅无法确定是否产生事故，而且无法准确地定位事故发生地点。
发明内容
本发明克服现有技术存在的不足，所要解决的技术问题为提供一种基于网格化光纤传感器的管道监测系统及其方法，通过对传感光纤进行网格化处理，减少外界环境对传感光纤检测地下管道信息的干扰，提高传感光纤的监测质量。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种基于网格化光纤传感器的管道监测系统，包括地下管道
和传感光纤，所述传感光纤用于对所述地下管道实时监测，所述管道监测系统还包括光脉冲发生器、耦合器以及光谱分析仪；光脉冲发生器的输出端与耦合器的输入端相连，耦合器的输出端与光谱分析仪相连，同时耦合器的另一输出端与传感光纤相连；所述光脉冲发生器为传感光纤提供光源，所述光谱分析仪接收传感光纤的感应光谱，并进行分析；在所述传感光纤外部，分段套设隔离套管，位于所述隔离套管内的传感光纤为隔离光纤，其传感监测功能被所述隔离套管屏蔽，在相邻所述隔离套管之间的传感光纤为有效传感光纤，可以实时监测地下管道。
作为本发明的进一步改进，所述传感光纤与地下管道同沟埋设。
作为本发明的进一步改进，所述管道监测系统还包括隔离器，所述光脉冲发生器的输出端与所述隔离器的输入端相连，所述隔离器的输出端与所述耦合器的输入端相连。
作为本发明的进一步改进，所述管道监测系统还包括远程监控与报警终端，所述光谱分析仪通过有线或无线的方式与所述远程监控与报警终端相连。
本发明还公开了一种应用于所述基于网格化光纤传感器的管道监测系统的方法，包括如下步骤：
1）在地下管道附近与地下管道并行铺设传感光纤，利用传感光纤作为传感器，对地下管道进行实时监测；
2）在所述传感光纤外部，分段套设隔离套管，位于所述隔离套管内的传感光纤为隔离光纤，其传感监测功能被所述隔离套管屏蔽，在相邻所述隔离套管之间的传感光纤为有效传感光纤，可以实时监测地下管道；
3）在地下管道的输入端设置光脉冲发生器、耦合器以及光谱分析仪；所述光脉冲发生器的输出端与所述耦合器的输入端相连，所述耦合器的输出端与所述光谱分析仪相连，同时所述耦合器的另一输出端与所述传感光纤相连；所述光脉冲发生器为传感光纤提供光源，所述光谱分析仪接收传感光纤的感应光谱，并进行分析。
作为本发明的进一步改进，在地下管道的输入端设置隔离器，所述光脉冲发生器的输出端与所述隔离器的输入端相连，所述隔离器的输出端与所述耦合器的输入端相连。
作为本发明的进一步改进，所述光谱分析仪采集和分析处理后的感应信息通过有线或无线的方式传送至远程监控与报警终端，实现地下管道的远程、实时、在线监测。
采用本发明的基于网格化光纤传感器的管道监测系统及其方法，通过对传感光纤进行网格化处理，使得分布式光纤的全线监测变为了网格化光纤传感器监测，实现了设定点监测、选定点监测，不仅在一定程度上减少了误报的几率，还可以通过监测数据划定故障范围，减少外界环境对传感光纤检测管道信息的干扰，提高传感光纤的监测质量。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细阐述：
图1为本发明地下管道、传感光纤、隔离套管之间的结构关系示意图。
图2为本发明管道监测系统的电路结构示意图。
图中：1：地下管道；2：传感光纤；21：隔离光纤；22：有效传感光纤；3：隔离套管；4：光脉冲发生器；5：隔离器；6：耦合器；7：光谱分析仪；8：远程监控与报警终端。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
实施例1：
如图1所示，一种基于网格化光纤传感器的管道监测系统，包括地下管道1和与地下管道1同沟埋设的传感光纤2，传感光纤2的感应参数和布设位置可以根据实际应用需要选择，本实施例对此不作限制。例如，当地下管道1为输油管道时，可以在输油管道的下方并行布设一条或多条传感光纤2，传感光纤2可以为温感光纤、或者压力传感光纤、或者振动传感光纤等，利用传感光纤2作为传感器，检测输油管道的温度等信息；当地下管道1为输气管道时，传感光纤2也可以为气体传感光纤，布设在输气管道的上方。
在地下管道1的输入端设置光脉冲发生器4、隔离器5、耦合器6以及光谱分析仪7。光脉冲发生器4的输出端与隔离器5的输入端相连，隔离器5的输出端与耦合器6的输入端相连，耦合器6的输出端与光谱分析仪7相连，同时耦合器6的另一输出端与传感光纤2相连，光谱分析仪7通过有线或无线的方式与远程监控与报警终端8相连。所述光脉冲发生器4为传感光纤2提供光源，所述光谱分析仪7接收传感光纤2的感应光谱，并进行分析。
本发明与现有技术的不同之处在于，在传感光纤2外部每隔一定距离套设隔离套管3，位于隔离套管3内的传感光纤2将无法感应到地下管道1的温度等相关信息，我们称之为隔离光纤21；在相邻隔离套管3之间的传感光纤仍然可以感应到地下管道1的温度等相关信息，从而实现实时监测，我们称之为有效传感光纤22。通过这种外套隔离套管3的方式，由于隔离套管3的长度可以设定，相邻隔离套管3之间的有效传感光纤22的长度也可以随实际需要而设定，这样就使得分布式光纤的全线监测变为了网格化光纤传感器监测，实现了设定点监测、选定点监测，减少外界环境对传感光纤检测地下管道信息的干扰，不仅在一定程度上减少了误报的几率，还可以通过监测数据划定故障范围。
隔离套管3的材料应当根据传感光纤2具体感应的信息而相应设定。例如，当传感光纤2为温感光纤，用以检测地下管道1的温度信息时，隔离套管3的材料应当具有较好的隔温效果。
实施例2：
本发明还公开了一种应用上述基于网格化光纤传感器的管道监测系统的方法，包括如下步骤：
1）在地下管道1附近与地下管道1并行铺设传感光纤2，利用传感光纤2作为传感器，对地下管道1进行实时监测；
2）在所述传感光纤2外部，分段套设隔离套管3，位于所述隔离套管3内的传感光纤2为隔离光纤21，其传感监测功能被所述隔离套管3屏蔽，在相邻所述隔离套管3之间的传感光纤2为有效传感光纤22，可以实时监测地下管道1；
3）在地下管道1的输入端设置光脉冲发生器4、耦合器6以及光谱分析仪7；所述光脉冲发生器4的输出端与所述耦合器6的输入端相连，所述耦合器6的输出端与所述光谱分析仪7相连，同时所述耦合器6的另一输出端与所述传感光纤2相连；所述光脉冲发生器4为传感光纤2提供光源，所述光谱分析仪7接收传感光纤2的感应光谱，并进行分析；
4）还可以根据需要添加隔离器5，所述光脉冲发生器4的输出端与所述隔离器5的输入端相连，所述隔离器5的输出端与所述耦合器6的输入端相连；
5）还可以将光谱分析仪7采集和分析处理后的感应信息通过有线或无线的方式传送至远程监控与报警终端8，实现地下管道1的远程、实时、在线监测。
Claims (5)
1.一种基于网格化光纤传感器的管道监测系统，包括地下管道和传感光纤(2)，所述传感光纤(2)用于对所述地下管道(1)实时监测，所述管道监测系统还包括光脉冲发生器(4)、耦合器(6)以及光谱分析仪(7);光脉冲发生器(4)的输出端与耦合器(6)的输入端相连，耦合器(6)的输出端与光谱分析仪(7)相连，同时耦合器(6)的另一输出端与传感光纤(2)相连；所述光脉冲发生器(4)为传感光纤(2)提供光源，所述光谱分析仪(7)接收传感光纤(2)的感应光谱，并进行分析；其特征在于：在所述传感光纤(2)外部，分段套设隔离套管(3)，位于所述隔离套管(3)内的传感光纤(2)为隔离光纤(21)，其传感监测功能被所述隔离套管(3)屏蔽，在相邻所述隔离套管(3)之间的传感光纤(2)为有效传感光纤(22)，可以实时监测地下管道(1)；所述传感光纤(2)与地下管道(1)同沟埋设；
还包括隔离器(5)，所述光脉冲发生器(4)的输出端与所述隔离器(5)
的输入端相连，所述隔离器(5)的输出端与所述耦合器(6)的输入端相连。
2.根据权利要求l所述的基于网格化光纤传感器的管道监测系统，其特征在于：还包括远程监控与报警终端(8)，所述光谱分析仪(7)通过有线或无
线的方式与所述远程监控与报警终端(8)相连。
3.一种应用于如权利要求l或2所述的基于网格化光纤传感器的管道监测系统的方法，其特征在于：包括如下步骤：
1)在地下管道(1)附近与地下管道(1)并行铺设传感光纤(2)，利用传感光纤(2)作为传感器，对地下管道(1)进行实时监测；
2)在所述传感光纤(2)外部，分段套设隔离套管(3)，位于所述隔离套管(3)内的传感光纤(2)为隔离光纤(21)，其传感监测功能被所述隔离套管(3)屏蔽，在相邻所述隔离套管(3)之间的传感光纤(2)为有效传感光纤(22)，可以实时监测地下管道(1)；
3)在地下管道(1)的输入端设置光脉冲发生器(4)、耦合器(6)以及光谱分析仪(7)；所述光脉冲发生器(4)的输出端与所述耦合器(6)的输入端相连，所述耦合器(6)的输出端与所述光谱分析仪(7)相连，同时所述耦合器(6)的另一输出端与所述传感光纤(2)相连；所述光脉冲发生器(4)为传感光纤(2)提供光源，所述光谱分析仪(7)接收传感光纤(2)的感应光谱，并进行分析。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：在地下管道(1)的输入端设置隔离器(5)，所述光脉冲发生器(4)的输出端与所述隔离器(5)的输入端相连，所述隔离器(5)的输出端与所述耦合器(6)的输入端相连。
5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于：所述光谱分析仪(7)采集和分析处理后的感应信息通过有线或无线的方式传送至远程监控与报警终端(8)，实现地下管道(1)的远程、实时、在线监测。
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