CN104599419B

CN104599419B - 基于光纤传感器的管道安防系统定位调试方法

Info

Publication number: CN104599419B
Application number: CN201410838004.7A
Authority: CN
Inventors: 肖恺; 沈晓娟; 唐彬; 刘广贺; 赵浩
Original assignee: SHANGHAI BOHUI COMMUNICATION TECHNOLOGY Co Ltd; Wuxi Bohui Photoelectric Science & Technology Co Ltd
Current assignee: Shanghai Bohui Technology Co ltd
Priority date: 2014-12-30
Filing date: 2014-12-30
Publication date: 2017-10-27
Anticipated expiration: 2034-12-30
Also published as: CN104599419A

Abstract

本发明涉及一种基于光纤传感器的管道安防系统定位调试方法，包括：步骤1，定位光缆井；步骤2，定位光缆桩；步骤3，定位管道；步骤4，收集土壤振动数据并根据检测到的振动数据对光缆沿线进行环境区域划分。通过上述技术方案，本发明可以对所测光缆沿线进行环境区域划分，能直观的了解外场环境的情况和地质特点对系统探测信号的影响，有效的提升个性化参数配置的效率和进度，有助于对后期发生的各种入侵行为针对不同环境区域进行分析。在此基础上，有助于后期系统对入侵行为的精确定位，便于管理人员及时处理，从而更大程度地减小损失、方便管理。

Description

基于光纤传感器的管道安防系统定位调试方法

技术领域

本发明涉及分布式光纤传感领域，特别是涉及一种基于光纤传感器的管道安防系统定位调试方法。

背景技术

光纤传感器根据作用范围可以分为三类：点式传感器，积分传感器，分布式传感器。其中由于分布式光纤传感能够监测光纤每一点的数据，其应用已经得到世界范围内的广泛重视，其本身具有其它传统电传感器无可比拟的优点，主要是：电绝缘，抗电磁干扰，耐高温高压，耐化学腐蚀，布设灵活和维护成本低等。目前，分布式光纤传感器主要用于电力电缆、交通隧道等的温度监测和安全监控。近几年来，随着社会的不断发展，人们安防意识的不断提高，然而管道破坏事件屡见不鲜，传统的人工巡逻技术已无法满足人们的要求，因此，人们开始寻求一种自动监测技术，在实际破坏发生前实现预警，这样能大大减少由于破坏造成的损失。分布式光纤可以通过实时“感知”应力、振动、声音等信号特征，发现异常入侵信号而在周界、电力电缆、石油管道等的入侵监测上掀起热潮。

特别是，石油管道等容易受到第三方从外部钻探和机械挖掘的破坏，且常常发生偷盗事件。因此，对管道进行实时监测，识别出正在发生的异常行为，并对异常行为进行定位，在实际破坏或危险发生前，发出预警信号，便于管理人员及时处理，在极大程度上减小了损失。

在实现管道安全预警的第一步也是最根本的一步为管道安防定位调试，做好定位调试工作有助于后期系统对入侵行为的精确定位，便于管理人员及时处理，从而更大程度地减小损失、方便管理。然而实际上人们往往比较忽略至关重要的第一步。把精力过多地集中在后面的步骤，给后面的入侵定位带来时间和人力、物力的损失。

发明内容

本发明的目的是提供一种有助于后期系统对入侵行为的精确定位，便于管理人员及时处理，从而更大程度地减小损失的基于光纤传感器的管道安防系统定位调试方法。

为解决上述技术问题，作为本发明的一个方面，提供了一种基于光纤传感器的管道安防系统定位调试方法，包括：步骤1，定位光缆井；步骤2，定位光缆桩；步骤3，定位管道；步骤4，收集土壤振动数据并根据检测到的振动数据对光缆沿线进行环境区域划分。

进一步地，步骤1包括：利用GPS设备记录每个光缆井的经纬度并标记命名。

进一步地，步骤2包括：利用GPS设备对位于相邻两个光缆井之间的光缆桩进行定位，并记录每个光缆桩的经纬度、该光缆桩所代表的公里数、该光缆桩的环境以及典型建筑或街道名称、以及该光缆桩的实际通道数。

进一步地，步骤3包括：在每个光缆桩的位置探测光缆的具体位置，并记录光缆距离该光缆桩的距离、方位和埋深。

进一步地，步骤4包括：用标准重物做自由落体运动，以测试光缆的反馈数据。

进一步地，方法还包括：步骤5，对步骤4中划分的不同环境区域进行模拟入侵试验。

进一步地，步骤5还包括：对模拟入侵试验录像以便进行后续分析。

进一步地，模拟入侵试验包括以下入侵行为：机械挖掘、和/或机械打桩、和/或机械钻地。

进一步地，模拟入侵试验在距离管道不同距离的位置进行。

通过上述技术方案，本发明可以对所测光缆沿线进行环境区域划分，能直观的了解外场环境的情况和地质特点对系统探测信号的影响，有效的提升个性化参数配置的效率和进度，有助于对后期发生的各种入侵行为针对不同环境区域进行分析。在此基础上，有助于后期系统对入侵行为的精确定位，便于管理人员及时处理，从而更大程度地减小损失、方便管理。

附图说明

图1示意性示出了光纤传感器的管道安防系统的结构示意图。

图2示意性示出了本发明的流程图。

图3示意性示出了本发明一个实施例中的信号反馈趋势环境划分图。

图中附图标记：1、光缆井；2、光缆桩；3、管道；4、光缆；5、探测主机；6、处理主机；7、综合监控平台；8、土壤。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

图1示出了一种光纤传感器的管道安防系统的结构示意图。如图1所示，该光纤传感器的管道安防系统包括管道3、光缆4、探测主机5、处理主机6和综合监控平台7，其中，光纤用于“感知”管道附近的振动、声音等信息，然后将其获得振动、声音等信息后将这些信息传送给探测主机；探测主机对光纤传输过来的信号进行去噪与滤波，并将模拟信号转变为数字信号的工作，后将信号传输给处理主机，以便通过处理主机对信号的进一步处理与分析。

其中，处理主机对数字信号进行分析，并根据信号的不同强度、频率、间隔等信息判定是否有入侵行为。如果判定有入侵行为，则对信号进行模式识别算法分析，通过分析信号的强弱、持续时间、信号间隔等信息，识别出电缆可能遇到的不同的入侵行为模式，例如机械挖掘、机械钻探、人工挖掘、人员偷盗等入侵模式。判定入侵行为模式后，根据基于相位的光时域反射技术对入侵发生区域位置进行精确定位。然后，将结果输送到综合监控平台进行综合报警提示，例如，报警信息可包括：入侵位置、入侵类型、入侵时间、持续时间等。

请参考图1和图2，本发明提供了一种基于光纤传感器的管道安防系统定位调试方法，可用于对上述图1所示的管道安防系统定位进行定位调试，该方法包括：

步骤1，定位光缆井1；

步骤2，定位光缆桩2；

步骤3，定位管道3；例如，可以使用雷迪等设备对管道3进行定位。

步骤4，收集土壤振动数据并根据检测到的振动数据对光缆沿线进行环境区域划分。由于土壤的质量、密度、结构不一，土壤8的振动情况也不一样，因此，在依次对光缆井，光缆桩，光缆进行定位后，需进行各区域的土壤的振动数据的收集。例如，本步骤可由五个人组成一个工作小组，其中综合监控平台一人，现场数据采集四人（其中，一人负责与后台保持沟通以便后台人员记录反馈数据；两人负责用标准重物做自由落体运动测试光缆反馈数据；司机一人）。

优选地，步骤1包括：利用GPS设备记录每个光缆井1的经纬度并标记命名等，以便查询。

优选地，步骤2包括：利用GPS设备对位于相邻两个光缆井1之间的光缆桩2进行定位，并记录每个光缆桩2的经纬度、该光缆桩2所代表的公里数、该光缆桩2的环境以及典型建筑或街道名称、以及该光缆桩2的实际通道数。这里的通道数（也可称为逻辑通道号）的含义为：假如监测管道总距离为20km，在综合监控平台将其逻辑上分为2000个通道（通道号为：1，2，3，……，2000），每个通道对应物理上10m的距离，需要记录光缆桩所处的通道数的目的是为了知道该光缆桩大概所处的位置（即在哪个10m内的位置）。

优选地，步骤3包括：在每个光缆桩2的位置探测光缆4的具体位置，并记录光缆4距离该光缆桩2的距离、方位和埋深。

优选地，步骤4包括：用标准重物做自由落体运动，以测试光缆的反馈数据。在一个实施例中，到达一处光缆桩后，用5KG的铅球分别在光缆的正上方和距离光缆五米处，从1.5米的位置自由落体做测试，直到后台人员得到综合监控平台显示的所有反馈值。然后，按照不同环境的综合监控平台显示的信号反馈趋势等因素，对所测光缆沿线进行环境区域划分，并记录环境划分对应的区域及信号特征。特别地，在图3所示的实施例中，根据信号反馈的趋势，将光缆沿线划分三个环境区域，分别对应于三段不同的线。

优选地，方法还包括：步骤5，对步骤4中划分的不同环境区域进行模拟入侵试验。优选地，步骤5还包括：对模拟入侵试验录像以便进行后续分析。优选地，模拟入侵试验包括以下入侵行为：机械挖掘、和/或机械打桩、和/或机械钻地。优选地，模拟入侵试验在距离管道3不同距离的位置进行。

例如，机械挖掘入侵模拟试验可在三个不同的环境区域中进行，每个环境区域中，在距离管道不同距离（如：2m、10m、15m、20m、30m、40m）处进行机械挖掘入侵模拟试验；机械钻地入侵模拟试验为在三个不同的环境区域中进行，每个环境区域中，在距离管道不同距离（如：5m、10m、15m、25m）处进行机械钻地入侵模拟试验；机械钻地入侵模拟试验为在三个不同的环境区域中进行，每个环境区域中，在距离管道不同距离（如：25m、50m、100m）处进行机械钻地入侵模拟试验。其中，在各模拟试验中具体不同距离的选择，可根据系统能响应的频响范围，及入侵类型的关注程度来决定。

模拟入侵试验后，分析同种入侵类型在同种入侵距离、不同环境区域下或同种入侵环境、不同入侵距离下在综合监控平台上的不同信号反馈。这样，便可根据信号反馈对不同的环境区域进行参数配置，使具体的管道安全预警工作结合环境区域精确定位，从而更好地了解各种入侵行为在不同环境下的不同影响，从而对实际安全预警时综合监控平台上出现的各种瀑布图形结合实际环境来精确地判断入侵模式及入侵位置。

本发明的上述技术方案具有如下技术效果：

1. 光缆沿管道铺设，施工方便易行，维修方便，适合于大范围、长距离的管道的实时监测。

2. 进行入侵探测时，由于光缆其本身是无源的，无需供电，从而使管道的7*24的实时监测更易实现，安全性、可靠性高。此外用光纤监测还具有抗电磁干扰、防腐蚀等优点，适合管道位置的特殊环境。

3. 管道附近土壤的不同使得同样的探测入侵的振动信号不一致，针对环境工勘系统信号信息汇总和分析，按照不同环境的系统信号反馈趋势等因素，对所测光缆沿线进行环境区域划分，能直观的了解外场环境的情况和地质特点对系统探测信号的影响；同时可以有效的提升个性化参数配置的效率和进度，有助于对后期发生的各种入侵行为针对不同环境区域进行分析。

4．对不同环境区域进行模拟入侵试验，针对机械挖掘、机械打桩、机械钻地等典型行为在距离管道不同距离的位置进行，并对其录像保存进行分析，更好地了解各种典型行为在不同环境下的不同影响，从而对系统后期综合监控平台上出现的各种瀑布图形结合实际精确地判断入侵模式。

5. 做好定位调试工作有助于后期系统对入侵行为的精确定位，便于管理人员及时处理，从而更大程度地减小损失、方便管理。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种基于光纤传感器的管道安防系统定位调试方法，其特征在于，包括：

步骤1，定位光缆井（1）；

所述步骤1包括：利用GPS设备记录每个光缆井（1）的经纬度并标记命名；

步骤2，定位光缆桩（2）；

所述步骤2包括：利用GPS设备对位于相邻两个光缆井（1）之间的光缆桩（2）进行定位，并记录每个光缆桩（2）的经纬度、该光缆桩（2）所代表的公里数、该光缆桩（2）的环境以及典型建筑或街道名称、以及该光缆桩（2）的实际通道数；

步骤3，定位管道（3）；

步骤4，根据土壤的质量、密度、结构收集土壤振动数据，并根据检测到的振动数据对光缆沿线进行环境区域划分。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤3包括：在每个光缆桩（2）的位置探测光缆（4）的具体位置，并记录光缆（4）距离该光缆桩（2）的距离、方位和埋深。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤4包括：用标准重物做自由落体运动，以测试光缆的反馈数据。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

步骤5，对所述步骤4中划分的不同环境区域进行模拟入侵试验。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤5还包括：

对模拟入侵试验录像以便进行后续分析。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述模拟入侵试验包括以下入侵行为：机械挖掘、和/或机械打桩、和/或机械钻地。

7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述模拟入侵试验在距离所述管道（3）不同距离的位置进行。