CN105841845B - 一种在管道泄漏监测现场进行温度标定的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种在管道泄漏监测现场进行温度标定的方法，为在待测传感光缆全链路上选取标定点，对标定点依次进行单点温度标定，每个标定点得到一组实测温度值和一组标准温度值；读取待测传感光缆全链路后向拉曼散射光曲线数据，并以标定点为端点分段进行多项式拟合，获取区段趋势项函数，根据所述区段趋势项函数，导入各标定点标准温度值，完成待测传感光缆所有点的温度标定；整合生成传感光缆全链路温度标定表。填补DTS工程现场温度标定的空白，实际应用证明了本发明方法的可操作性、便捷性，具有很高的实用价值。

Description

一种在管道泄漏监测现场进行温度标定的方法
技术领域
本发明涉及分布式光纤温度监测技术领域，具体涉及一种在管道泄漏监测现场进行温度标定的方法。
背景技术
基于拉曼散射的分布式光纤温度传感系统(简称DTS)是通过探测在光纤中背向传输的斯托克斯光来实现解调和测温的，目前的温度解调方法有很多，包括循环解调、环路解调等。在温度的解调流程中，很重要的一项工作就是温度的标定，即实现斯托克斯光强度到温度的映射，从而实现温度的准确测量。
在光纤无中断的理想情况下，光在光纤中传输一般是按e指数自然衰减，因此理想状况下标定可简单选取光纤的少量特征点(如前、中、后)进行标定并整体拟合。但在实际工程应用中，如在管道泄漏监测现场，与管道同沟铺设的光缆受环境因素的影响状况往往是极其不理想，衰减点多、衰减巨大等问题非常普遍，传统的温度标定方案无法适应复杂的工程环境。
发明内容
本发明提供了一种在管道泄漏监测现场进行温度标定的方法，以填补DTS工程现场温度标定的空白，实际应用证明了本发明方法的可操作性、便捷性，具有很高的实用价值。
本发明提供的一种在管道泄漏监测现场进行温度标定的方法，为在待测传感光缆全链路上选取标定点，对标定点依次进行单点温度标定，每个标定点得到一组实测温度值和一组标准温度值；读取待测传感光缆全链路后向拉曼散射光曲线数据，并以标定点为端点分段进行多项式拟合，获取区段趋势项函数，根据所述区段趋势项函数，导入各标定点标准温度值，完成待测传感光缆所有点的温度标定；整合生成传感光缆全链路温度标定表。
进一步的，所述在待测传感光缆全链路上选取标定点，对标定点依次进行单点温度标定的步骤如下：
①、在埋设管道的位置，每隔一定距离挖开管道以上地面，找到该位置处传感光缆作为一个标定点，
②、使用温控装置将裸露的传感光缆紧密包裹，选择一个温控点，对温控装置设置此温控点，并开始给传感光缆进行升温加热，
③、待温控装置温度稳定在温控点附近一定时间，同时记录此时温控装置温度值和分布式光纤温度传感系统温度示数，所述温控装置温度值作为标准温度值，所述分布式光纤温度传感系统温度示数作为实测温度值，
④、选择下一个温控点，重复步骤②和③，遍历所有温控点后，完成此标定点的单点标定，
⑤、对每一个选取的标定点重复步骤②—④，完成所有标定点的单点标定工作。
更进一步的，所述步骤②温控装置对传感光缆的包裹长度不小于1.5m。
更进一步的，所述步骤③中待温控装置温度稳定在温控点附近一定时间是指温控装置温度稳定在温控点±0.5℃附近5分钟左右。
进一步的，所述对待测传感光缆全链路后向拉曼散射光曲线分段采用最小二乘法进行多项式拟合。
进一步的，根据所述区段趋势项函数，导入各标定点标准温度值，完成待测传感光缆所有点的温度标定的步骤如下：
⑴、导入区段趋势项函数，并导入区段两标定点在某一温控点的标准温度值，根据区段趋势项函数计算传感光缆全链路所有点在所述温控点的温度标定值；
⑵、按照标定点不同温控点重复步骤⑴，进行每个区段内所有点的在各温控点下的温度标定。
本发明的有益效果：
本发明方法针对DTS工程现场温度标定空白，提出了一种可适应复杂环境的在管道监测现场进行温度标定的方法，实现了基于横向多标定点、纵向多温控点的单点温度精确标定和非标定点区段拟合标定的新方案，通过该方法的实施，可以在工程现场达到准确测温的目的，对微小温度变化要求很高的管道监测应用中也具有可操作性，整个方法流程操作便捷，对输油、输气、油气混输管道的监测具有十分重要的意义。
附图说明
图1是本发明实施例现场标定方案示意图，
图2是本发明实施例流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，不能理解为对本发明具体保护范围的限定。
实施例
本实施例以一段10km长管道为例来说明在管道泄漏监测现场进行温度标定的方法。参照图1，管道旁边铺设有传感光缆，传感光缆的一端连接DTS主机，DTS主机与上位机通讯。现场还有用于标定的温控装置。所述DTS主机主要用于光脉冲信号的产生、拉曼散射信号的采集和预处理，所述上位机主要用于温度信息的解调以及展示，所述温控装置主要用于现场标定点的升温和控温。
参照图2进行温度标定，按如下方法进行：
S1、在待测传感光缆全链路上选取标定点，对标定点依次进行单点温度标定，每个标定点得到一组实测温度值和一组标准温度值，具体步骤如下：
S1.1、在埋设管道的位置，每隔2km左右的距离挖开管道以上地面，找到该位置处传感光缆作为一个标定点，
S1.2、使用温控装置，比如带温度反馈的条形加热带，将裸露的传感光缆紧密包裹，包裹长度一般不小于1.5m，选择一个温控点，比如20℃、25℃、30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃等，对温控装置设置温控点，并开始给传感光缆进行升温加热，
S1.3、待温控装置温度在温控点±0.5℃附近5分钟左右，同时记录此时温控装置温度值，和上位机温度示数，所述温控装置温度值作为标准温度值，所述上位机温度示数作为实测温度值，
S1.4、选择下一个温控点，重复步骤S1.2和S1.3，遍历所有温控点后，完成此标定点的单点标定，
S1.5、对每一个选取的标定点重复步骤S1.2—S1.4，完成所有标定点的单点标定工作。
S2、读取待测传感光缆全链路后向拉曼散射光曲线数据，并以标定点为端点分段进行多项式拟合，获取区段趋势项函数，根据所述区段趋势项函数，导入各标定点标准温度值，完成待测传感光缆所有点的温度标定，具体步骤如下：
S2.1、上位机读取传感光缆全链路后向拉曼散射光曲线数据，并采用最小二乘法以标定点为端点对非标定点区段分段进行多项式拟合，获取区段趋势项函数；
以下以某一区段为例进一步说明，比如上位机获取了3km至5km区域的光曲线数据，3km和5km为标定点，3km至5km之间区域为非标点区段，从上位机展示的光曲线可以看出拟合后的曲线几乎完全覆盖了原始光曲线，拟合函数表达式为：
y＝0.000000065·x3+0.0000037·x2-0.0011·x+1 (1)
公式(1)已省略三次以上高阶项，且可见2阶和3阶项权重也很小，我们固定2阶项和3阶项权重参数，将1阶项权重参数和常数项替换为变量a和b，获得该区段通用拟合多项表达式(2)(即该区段区段趋势项函数)如下：
y＝0.000000065·x3+0.0000037·x2-a·x+b (2)
S2.2、导入区段趋势项函数，并导入区段两标定点在某一温控点的标准温度值，根据区段趋势项函数计算传感光缆全链路所有点在所述温控点的温度标定值，
具体的，还以步骤S2.1 3km至5km区段进一步说明，导入式(2)，再将3km和5km在30℃温控点的标准温度值导入式(2)，比如在已知标定点的位置信息x(3)＝3000m、x(5)＝5000m和标准温度值y(3)＝30.3℃、y(5)＝30.5℃的情况下，通过解方程组即可求出a和b的值，进而获得该区段标定温度的函数解析式，依次将区段内各点x(i)导入所述标定温度的函数解析式计算获取对应温度标定插值y(i)。
S2.3、按照标定点不同温控点重复步骤S2.2，进行每个区段内所有点的在各温控点下的温度标定。
S3、整合生成传感光缆全链路温度标定表，供上位机软件调用，从而实现DTS对温度的准确测量。

Claims (5)

1.一种在管道泄漏监测现场进行温度标定的方法，其特征在于：所述方法为在待测传感光缆全链路上选取标定点，对标定点依次进行单点温度标定，每个标定点得到一组实测温度值和一组标准温度值；读取待测传感光缆全链路后向拉曼散射光曲线数据，并以标定点为端点分段进行多项式拟合，获取区段趋势项函数，根据所述区段趋势项函数，导入各标定点标准温度值，完成待测传感光缆所有点的温度标定；整合生成传感光缆全链路温度标定表；
所述根据所述区段趋势项函数，导入各标定点标准温度值，完成待测传感光缆所有点的温度标定的步骤如下：
(1)导入区段趋势项函数，并导入区段两标定点在某一温控点的标准温度值，根据区段趋势项函数计算传感光缆全链路所有点在所述温控点的温度标定值；
(2)按照标定点不同温控点重复步骤(1)，进行每个区段内所有点的在各温控点下的温度标定。
2.根据权利要求1所述的在管道泄漏监测现场进行温度标定的方法，其特征在于：所述在待测传感光缆全链路上选取标定点，对标定点依次进行单点温度标定的步骤如下：
①、在埋设管道的位置，每隔一定距离挖开管道以上地面，找到该位置处传感光缆作为一个标定点，
②、使用温控装置将裸露的传感光缆紧密包裹，选择一个温控点，对温控装置设置此温控点，并开始给传感光缆进行升温加热，
③、待温控装置温度稳定在温控点附近一定时间，同时记录此时温控装置温度值和分布式光纤温度传感系统温度示数，所述温控装置温度值作为标准温度值，所述分布式光纤温度传感系统温度示数作为实测温度值，
④、选择下一个温控点，重复步骤②和③，遍历所有温控点后，完成此标定点的单点标定，
⑤、对每一个选取的标定点重复步骤②—④，完成所有标定点的单点标定工作。
3.根据权利要求2所述的在管道泄漏监测现场进行温度标定的方法，其特征在于：所述步骤②温控装置对传感光缆的包裹长度不小于1.5m。
4.根据权利要求2所述的在管道泄漏监测现场进行温度标定的方法，其特征在于：所述步骤③中待温控装置温度稳定在温控点附近一定时间是指温控装置温度稳定在温控点±0.5℃附近5分钟。
5.根据权利要求1所述的在管道泄漏监测现场进行温度标定的方法，其特征在于： 所述对待测传感光缆全链路后向拉曼散射光曲线分段采用最小二乘法进行多项式拟合。
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