CN106322125A - 一种具有高泄漏监测精度的城市输水管道 - Google Patents

一种具有高泄漏监测精度的城市输水管道 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种具有高泄漏监测精度的城市输水管道，包括输水管道，所述输水管道上沿轴向设有条状凸起，所述条状凸起沿长度方向开设有内槽，所述内槽沿长度方向通过锁止卡件封装，使所述条状凸起内部形成两端开口的封闭内腔；所述内腔内沿输水管道轴向穿设有分布式光纤，所述分布式光纤通过多个均匀分布于所述内腔内的弹性装置与所述内腔侧壁连接。本发明提供的城市输水管道，能够对光纤监测振动信号进行放大，并且通过封装工艺避免了传统埋地管道光纤易受破坏和对外界振动，如行人、车辆、雨水等敏感的特性，可以快速感知泄漏信号，从而实现管道的早期预警，适用于市政给排水、石油或天然气管道的在线监测领域。

Description

一种具有高泄漏监测精度的城市输水管道
技术领域
本发明属于市政给排水领域，特别是涉及一种具有高泄漏监测精度的城市输水管道。
背景技术
目前分布式光纤已在石油管道、天然气管道等的泄漏监测中有较为广泛的应用。区别于上述管道的存在环境，诸如市政给排水管道多为埋地管道，光纤布置于管道外壁其灵敏性受到外界环境，如行人、车辆、雨水、大风等影响较为显著；同时外部破坏性事件，如开挖、施工、填埋等会造成光纤在未投入使用或在使用过程中被人为损坏。这些限制性因素，不仅使得获得的光纤信号比较微弱，而且很难区分哪些是有用信号，哪些是无用信息；光纤的脆弱性也大大限制了分布式光纤在现阶段城市埋地输水管道的在线监测和预警领域的应用。所以必须从能够提高光纤信号并提取光纤有用信息、防止光纤破坏两个方面来解决上述存在的突出问题。
发明内容
因此，为解决现有城市输水管道分布式光纤信号较弱和容易破坏的问题，本发明提供了一种用于提高城市输水泄漏监测精度的新型智能输水管道。
具体的，本发明提供的具有高泄漏监测精度的城市输水管道，包括输水管道，所述输水管道上沿轴向设有条状凸起，所述条状凸起沿长度方向开设有内槽，所述内槽沿长度方向通过锁止卡件封装，使所述条状凸起内部形成封闭内腔；所述内腔内沿输水管道轴向穿设有分布式光纤，所述分布式光纤通过多个分布于所述内腔内的弹性装置与所述内腔侧壁连接。
优选地，所述分布式光纤为裸光纤、包层光纤、单模光纤、多模光纤中的任意一种。
优选地，所述弹性装置沿输水管道轴向均匀分布于所述内腔内。
优选地，所述弹性装置为微弹簧，所述微弹簧的一端固定连接于靠近所述输水管道一侧的内腔侧壁上，另一端为封闭的环状结构，所述分布式光纤穿设于所述环状结构内。
优选地，所述弹性装置为柔性铰链，所述柔性铰链具有第一端部和第二端部，所述第一端部固定连接于靠近所述输水管道一侧的内腔侧壁上，所述第二端部开设有与所述输水管道轴向相平行的的孔，所述分布式光纤穿设于所述孔内。
优选地，所述输水管道与所述条状凸起为一体结构。
更优选地，所述锁止卡件包括条状本体，以及设置于所述条状本体底部的第一凸条，所述第一凸条沿所述条状本体长度方向设置，所述第一凸条与所述内槽的开口处紧密卡接。
更优选地，所述锁止卡件包括条状本体，以及开设于条状本体底部的限位槽，所述限位槽沿所述条状本体长度方向开设；所述条状凸起上、远离所述输水管道的端部两侧侧壁分别向外横向延伸，形成第二凸条；所述锁止卡件盖合于所述条状凸起上、远离所述输水管道的端部，且所述第二凸条限位于所述限位槽内。
更优选地，所述第二凸条的表面为弧形结构，所述限位槽内两侧分别具有与对应的弧形结构匹配限位的弧形内凹。
本发明提供的具有高泄漏监测精度的城市输水管道的有益效果具体如下:
全管道分布式光纤通过增敏技术能够对光纤监测信号进行放大增敏，达到分布式光纤最低监测灵敏度要求，从而可以实现城市输水管路的在线监测、对管道泄漏和预警至关重要。同时埋地输水管道通过锁止卡件封装条状凸起内的内槽，使条状凸起内部形成两端开口的封闭内腔，最大限度地保护了光纤免于破坏，也将干扰信号大大减弱。该工艺实施方便快捷，只需将分布式光纤穿过设置在内腔中的弹性装置上，然后按敷锁止卡件就完成了封装，既节省城市输水管道的安装时间又适合城市输水管道的泄漏监测。
附图说明
图1为本发明实施例1提供的具有高泄漏监测精度的城市输水管道的横向剖图；
图2为本发明实施例1提供的具有高泄漏监测精度的城市输水管道的纵向剖图；
图3为本发明实施例2提供的具有高泄漏监测精度的城市输水管道的横向剖图；
图4为本发明实施例2提供的具有高泄漏监测精度的城市输水管道的纵向剖图；
图5为本发明实施例3提供的具有高泄漏监测精度的城市输水管道的横向剖图；
图6为本发明实施例3提供的具有高泄漏监测精度的城市输水管道的纵向剖图；
图7为本发明实施例4提供的具有高泄漏监测精度的城市输水管道的横向剖图；
图8为本发明实施例4提供的具有高泄漏监测精度的城市输水管道的纵向剖图。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案能予以实施，下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但所举实施例不作为对本发明的限定。
本发明提供了一种具有高泄漏监测精度的城市输水管道，包括输水管道1，输水管道1上沿轴向设有条状凸起102，条状凸起102沿长度方向开设有内槽103，内槽103沿长度方向通过锁止卡件2封装，使条状凸起102内部形成封闭内腔；内腔内沿输水管道1轴向穿设有分布式光纤3，分布式光纤3通过多个均匀分布于内腔内的弹性装置4与内腔侧壁连接。由振动力学知识可知：在激振力F作用下，弹性装置振动，这里的弹性装置可以选择微弹簧或柔性铰链,弹性装置顶端穿设有光纤,弹性装置带动分布式光纤运动，与光纤粘附在管道壁相比，振动幅值增大，由于光纤2没有直接设置于管道表面，所以光纤会作振动。这种信号会实时反应到光在光纤中的传播，从而起到信号放大的作用。该装置通过增敏技术能够对光纤监测信号进行放大增敏，达到分布式光纤最低监测灵敏度要求，从而可以实现城市输水管路的在线监测。
在这里需要说明的是，上述分布式光纤3可以是裸光纤、包层光纤、单模光纤、多模光纤中的任意一种。
以下就具体的实施例对本发明进行具体的说明。
实施例1
一种具有高泄漏监测精度的城市输水管道的结构，具体如图1-2所示，包括输水管道1，输水管道1上沿轴向设有条状凸起102，条状凸起102沿长度方向开设有内槽103，内槽103沿长度方向通过锁止卡件2封装，使条状凸起102内部形成封闭内腔；内腔内沿输水管道1轴向穿设有分布式光纤3，分布式光纤3通过多个均匀分布于内腔内的弹性装置4与内腔侧壁连接。
上述弹性装置4为微弹簧，微弹簧的一端固定连接于靠近输水管道1一侧的内腔侧壁上，另一端为封闭的环状结构，分布式光纤3穿设于环状结构内。上述条状凸起102的具体结构起到保护微弹簧和分布式光纤的作用，同时和外界环境相隔离。多个微弹簧均匀设置在内腔的侧壁上，分布式光纤3依次穿设多个微弹簧，相邻两个微弹簧之间的距离可以根据实际情况进行调整。通过锁止卡件2与内槽103的紧密配合，实现全管道分布式光纤的封装，从而最大限度地保护了光纤免于破坏，也将干扰信号大大减弱。
实施例2
一种具有高泄漏监测精度的城市输水管道的结构，具体如图3-4所示，包括输水管道1，输水管道1上沿轴向设有条状凸起102，条状凸起102沿长度方向开设有内槽103，锁止卡件2包括条状本体，以及设置于条状本体底部的第一凸条，第一凸条沿条状本体长度方向设置，第一凸条与内槽103的开口处紧密卡接，实现二者的封装，使条状凸起102内部形成封闭内腔；内腔内沿输水管道1轴向穿设有分布式光纤3，分布式光纤3通过多个均匀分布于内腔内的微弹簧与内腔侧壁连接，微弹簧的一端固定连接于靠近输水管道1一侧的内腔侧壁上，另一端为封闭的环状结构，分布式光纤3穿设于环状结构内。
实施例3
一种具有高泄漏监测精度的城市输水管道的结构，具体如图5-6所示，包括输水管道1，输水管道1上沿轴向设有条状凸起102，条状凸起102沿长度方向开设有内槽103，内槽103沿长度方向通过锁止卡件2封装，使条状凸起102内部形成封闭内腔；内腔内沿输水管道1轴向穿设有分布式光纤3，分布式光纤3通过多个均匀分布于内腔内的弹性装置4与内腔侧壁连接。
上述弹性装置4为柔性铰链，柔性铰链和微弹簧一样，同样具有增敏效果，对于柔性铰链的结构和连接方式，具体是柔性铰链具有第一端部和第二端部，第一端部固定连接于靠近输水管道1一侧的内腔侧壁上，第二端部开设有与输水管道1轴向相平行的的孔，分布式光纤3穿设于孔内。
实施例4
一种具有高泄漏监测精度的城市输水管道的结构，具体如图7-8所示，包括输水管道1，输水管道1上沿轴向设有条状凸起102，条状凸起102沿长度方向开设有内槽103，锁止卡件2包括条状本体，以及开设于条状本体底部的限位槽，限位槽沿条状本体长度方向开设；条状凸起102上、远离输水管道1的端部两侧侧壁分别向外横向延伸，形成第二凸条；锁止卡件2盖合于条状凸起102上、远离输水管道1的端部，且第二凸条限位于限位槽内，从而在条状凸起102外围实现内腔的封装。具体的，如图7-8所示，第二凸条的表面为弧形结构，限位槽内两侧分别具有与对应的弧形结构匹配卡接的弧形内凹。
第二凸条与内槽103的开口处紧密卡接，使条状凸起102内部形成封闭内腔；内腔内沿输水管道1轴向穿设有分布式光纤3，分布式光纤3通过多个均匀分布于内腔内的柔性铰链与内腔侧壁连接，柔性铰链具有第一端部和第二端部，第一端部固定连接于靠近输水管道1一侧的内腔侧壁上，第二端部开设有与输水管道1轴向相平行的的孔，分布式光纤3穿设于孔内。
需要说明的是，上述输水管道1与上述条状凸起102为一体结构，输水管道1可以为任意形状，如长直管道或圆弧管道，且输水管道1与锁止卡件2的材质相同。
以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，其保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内，本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (9)

1.一种具有高泄漏监测精度的城市输水管道，包括输水管道(1)，其特征在于，所述输水管道(1)上沿轴向设有条状凸起(102)，所述条状凸起(102)沿长度方向开设有内槽(103)，所述内槽(103)沿长度方向通过锁止卡件(2)封装，使所述条状凸起(102)内部形成封闭内腔；
所述内腔内沿输水管道(1)轴向穿设有分布式光纤(3)，所述分布式光纤(3)通过多个分布于所述内腔内的弹性装置(4)与所述内腔侧壁连接。
2.根据权利要求1所述的具有高泄漏监测精度的城市输水管道，其特征在于，所述分布式光纤(3)为裸光纤、包层光纤、单模光纤、多模光纤中的任意一种。
3.根据权利要求1所述的具有高泄漏监测精度的城市输水管道，其特征在于，所述弹性装置(4)沿输水管道(1)轴向均匀分布于所述内腔内。
4.根据权利要求1所述的具有高泄漏监测精度的城市输水管道，其特征在于，所述弹性装置(4)为微弹簧，所述微弹簧的一端固定连接于靠近所述输水管道(1)一侧的内腔侧壁上，另一端为封闭的环状结构，所述分布式光纤(3)穿设于所述环状结构内。
5.根据权利要求1所述的具有高泄漏监测精度的城市输水管道，其特征在于，所述弹性装置(4)为柔性铰链，所述柔性铰链具有第一端部和第二端部，所述第一端部固定连接于靠近所述输水管道(1)一侧的内腔侧壁上，所述第二端部开设有与所述输水管道(1))轴向相平行的的孔，所述分布式光纤(3)穿设于所述孔内。
6.根据权利要求1所述的具有高泄漏监测精度的城市输水管道，其特征在于，所述输水管道(1)与所述条状凸起(102)为一体结构。
7.根据权利要求6所述的具有高泄漏监测精度的城市输水管道，其特征在于，所述锁止卡件(2)包括条状本体，以及设置于所述条状本体底部的第一凸条，所述第一凸条沿所述条状本体长度方向设置，所述第一凸条与所述内槽(103)的开口处紧密卡接。
8.根据权利要求6所述的具有高泄漏监测精度的城市输水管道，其特征在于，所述锁止卡件(2)包括条状本体，以及开设于条状本体底部的限位槽，所述限位槽沿所述条状本体(201)长度方向开设；
所述条状凸起(102)上、远离所述输水管道(1)的端部两侧侧壁分别向外横向延伸，形成第二凸条；
所述锁止卡件(2)盖合于所述条状凸起(102)上、远离所述输水管道(1)的端部，且所述第二凸条限位于所述限位槽内。
9.根据权利要求8所述的具有高泄漏监测精度的城市输水管道，其特征在于，所述第二凸条的表面为弧形结构，所述限位槽内两侧分别具有与对应的弧形结构匹配限位的弧形内凹。
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