CN108369118A - 使用光纤传感器对明渠中的流体流的监测 - Google Patents

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Abstract

一种监测明渠系统的流体流的方法。本方法使用沿着明渠系统的至少一部分延伸的光纤，所述光纤在流体表面下方的通道内。本方法包括：将光脉冲发送到传感器光纤中；从传感器光纤接收反向散射的光；以及分析反向散射的光的性质以获得表示沿着传感器光纤的应变的数据。应变数据可被处理以获得与流体流相关的信息，诸如，流体深度、流速、流量。用于光纤传感器的容纳系统可包含并保护光纤，并将明渠中的流体的压强转换成光纤中的应变。流体的温度也被测量，并执行对所测量的应变的温度补偿。该系统具体可应用于下水道、或排水沟、或排水渠、或河堤，并且，光纤传感器轴向地安装在通道的底部。

Description

使用光纤传感器对明渠中的流体流的监测
技术领域
本发明大体涉及监测明渠中的流体，所述明渠诸如下水道、排水沟或河道。
背景技术
明渠(流体)流是在管道内流动的那些流体，由于流体的上表面(通常情况下)不与包围的管道接触从而不受包围的管道限制，因此流体存在自由表面。明渠流体流在正常工作状态下例如在下水道、河流、排水沟、排水渠和河堤中产生。这些被称为明渠系统。
过去，与暗渠管道流动系统(例如输油管线)相比，这些明渠系统中的一些明渠系统虽受到监测但仅勉强达到非常有限的程度。然而，具体地从诸如排水沟和下水道的明渠水流系统中获得精确、连续、广域测量被认为越来越必要。由于洪水风险因全球变暖以及对环境影响的灵敏性增加而增加，因此这种新出现的需求增加，这种环境影响是由这种系统的故障和过载而带来的。
先前用于明渠流的测量和监测的技术包括多种类型的机械式和机电式流量计、多普勒效应声学仪(Doppler acoustic instruments)(例如，参见US4413531)和多普勒效应激光流量计(Doppler laser flow meters)(例如，参见US8743351)。这些现有技术的流量计全都需要在要实施测量的位置处对测量设备进行一定程度的安装。因此，在经济上，它们不适于广泛分布式的安装。
发明内容
概括地说，本发明提出使用明渠系统的管道内的光纤传感器系统来监测管道中的明渠流体流的特征。与上文提到的已知的“点”测量系统相比，本方法使连续分布式监测成为可能。因此，由于本方法允许在以其它方式无法接近的位置范围内(例如，下水道和类似的管道内)的连续测量，所以该方法将对系统操作员具有重大价值。
在本申请中所提及的明渠系统旨指以下的系统：在该系统中，液体在管道中流动，其中，由于(通常情况下)流体的上表面不与包围的管道接触从而不受包围的管道限制，因此在液体中存在自由表面。如以上所提及的那样，在正常工作状态下，明渠流体流例如在下水道、河流、排水沟、排水渠和河堤中产生。本发明不打算应用于封闭的流动系统，所述封闭的流动系统例如：碳氢化合物生产系统或其封闭的流动部分(例如，碳氢化合物流动线；浮式生产系统(包括连接至一个或多个井的管线系统)；碳氢化合物井等)。
更具体地，在第一方面，本发明提供一种监测明渠系统中的明渠流体流的方法，该方法使用沿着明渠系统的至少一部分延伸的光纤，所述光纤在流体表面下方的通道内，所述方法包括：
将光脉冲发送到传感器光纤中；
从传感器光纤接收反向散射的光；以及
分析反向散射的光的性质以获得表示沿着传感器光纤的应变的数据。
应变由明渠中流动的流体施加在光纤上的压强而产生在光纤中。因此，光纤中的应变可用于确定流体流的特征。
可对应变数据进行处理以导出与明渠系统的管道中的明渠流体流相关的信息。例如，可从应变数据直接或间接地导出描述流体流(例如流体深度、流体流的速率、流体流量(即体积流量))的一个或多个参数。
可通过针对时间上多个连续的点记录参数来导出与流体流相关的进一步信息，从而识别参数随时间的变化。
在本发明的一些应用中还可取的是，针对沿着传感器光纤的长度的多个测量点记录参数。这使得能够在给定时间点上确定这些测量点之间的参数差异，而且能够监测这些差异随时间的变化。有利地，本发明可配置为记录遍及几千米连续布置的测量点处的参数，或可配置成使得操作员只可选择有限数量的测量点。测量点可以是固定，但是更通常情况下将由操作员根据工作环境按需选择。
操作员可能关心一个测量点的情况下的流体流速、流体深度、和/或流体流量随时间的变化；在给定时间点上两个测量点的流体流速的差异、流体深度的差异、和/或流体流量的差异；以及，两个测量点的流体流速的差异、流体深度的差异、和/或流体流量的差异随时间的变化。
在一些实施方式中，将期望向操作员呈现获取的/计算的与明渠流体流有关的信息。为了促成该目的，根据本发明实施方式的方法可包括基于信息生成一个或多个报告。
在预期基准外的信息的改变可能表示明渠系统出现问题。因此，在一些实施方式中，方法还包括在与明渠流体流相关的信息超过预定阈值时生成警报。
管道的温度改变通常会影响传感器光纤的应变。特别是在不需要测量流体的温度的实施方式中，这可能导致测量上的误差，因此导致需要从所测量的应变数据中导出的基本信息的误差。在一些实施方式中，为了克服这个潜在的问题，方法包括测量管道中的温度并且使用所测量的温度在温度上补偿从所测量的应变中导出的基本信息。在需要测量温度的其它实施方式中，也为此而独立地使用温度测量数据。
可使用光时域反射计(OTDR)来分析反向散射的光以获得表示应变的数据。在其他实施方式中，使用光频域反射计(OFDR)。在一些实施方式中，光时域反射计测量瑞利反向散射。在其他实施方式中，光时域反射计测量其它反向散射现象，包括但不限于：布里渊和拉曼，或者测量这些散射中多于一种的散射。在一些实施方式中，采用多于一个的测量光纤和/或多于一种的解调方法。
表示光纤中的应变的数据和从应变数据导出的信息可存储在数字存储器中。为了帮助实现最小化存储器的需求，表示应变的数据可存储在第一存储器中，从应变数据导出的信息存储在一个或多个另外的存储器中。通过这种方式，一旦第一存储器中的应变数据被用于导出信息，第一存储器中的应变数据可在没有丢失所导出的信息本身的风险下被周期性地重写，所导出的信息例如将在随后用于报告。
在第二方面，本发明提供一种用于监测明渠系统中的明渠流体流的监测系统，监测系统包括：
传感器光纤，安装在明渠系统的管道中；
光学设备(例如，光学解调仪)，包括光源和光检测器，所述光学设备光学地联接至传感器光纤，光源用于将光脉冲发送到传感器光纤中，光检测器用于从传感器光纤接收反向散射的光；以及
分析器，用于分析反向散射的光的性质以生成表示沿着传感器光纤的应变的数据。
分析器可适于生成表示沿着传感器光纤的多个离散测量点处的应变的数据。
在一些实施方式中，系统还包括数据处理器，该数据处理器用于处理应变数据以导出与明渠系统的管道中的明渠流体流有关的信息。所述系统还可包括报告生成器和/或警报生成器，报告生成器用于基于与明渠流体流有关的信息生成一个或多个报告，警报生成器用于在与明渠流体流有关的信息超过预定阈值时生成警报。
分析器、数据处理器、报告生成器和警报生成器均可通过在常规计算机硬件(诸如个人计算机或分布式计算环境)上执行的软件来实现。两个或更多个功能可组合在单个软件程序中。
在一些实施方式中，系统可包括温度传感器，该温度传感器测量管道中的温度。在使用温度传感器的情况下，分析器和/或数据处理器可适于使用所测量的管道中的温度来在温度上补偿所测量的应变和/或从所测量的应变导出的信息。温度传感器可以是安装在管道中的第二光纤。温度传感器可例如安装在进行基本应变测量的传感器光纤附近且安装在为防止其受到大多数应变(基本测量数据待从大多数应变导出)的影响而选择的位置处，但是，优选在传感器光纤的整个长度上具有尽可能相似的温度相关性的情况下，使得为补偿应变数据而进行的温度测量能够在传感器光纤上的每个测量点附近进行。
分析器可包括光时域反射计(OTDR)。
在一些实施方式中，传感器光纤可配置为以与明渠系统的管道的轴线平行的、大体上的直线延伸。在其他实施方式中，光纤可配置为遵循弯曲路径。然而，优选地，传感器光纤不是盘绕的光纤。
在一些实施方式中，系统包括用于传感器光纤的容纳布置，容纳系统保护光纤。有利地，容纳系统可配置成管道中流体的压强到光纤中的应变的有效转换器。通过这种方式，应变可以比在没有容纳系统的情况下由压强引起的光纤中的应变更大。容纳系统还可用于使光纤与管道中的流体热绝缘。容纳系统还可对具有类似的温度相关性但是无其它应变(在实现该特征的实施方式中)的独立光纤提供上述位置。
在一些实施方式中，系统可包括容纳系统内的转换器的多于一种设计，每种设计针对特定的测量而优化，从而可在沿着管道的具体选定的间隔处获得不同的测量数据。
在第三方面，本发明提供明渠系统，该明渠系统包括：
用于明渠流体流的管道；以及
监测系统，用于监测根据以上的第二方面的明渠流体流，监测系统的传感器光纤安装在管道内。
传感器光纤优选地安装在管道下半部分中，并且更优选地，传感器光纤轴向地安装在管道的底部处。
管道例如可以是下水道或排水沟或排水渠或河堤。
在第四方面，本发明提供分析方法，该方法根据压强数据(并且在某些情况下根据温度数据)产生值得操作员关心和对于操作员有价值的具体测量数据，上述具体测量数据例如可包括：
流体流的速率；
流体的水位；
流率(即，在任一时间间隔内的体积)
这些分析方法可包括记录在每个测量点处由在空气/流体边界处的单个或多个表面波产生的傅里叶频谱、以及在该频谱内提取与表面波剖面有关的傅里叶分量的振幅和频率。它们还可包括相对于流体流测量单个或多个波的振幅和经度剖面的测量数据并且使用这些测量数据来确定流的特征。
而且，可将表面波剖面与通道内的已知工作状态的库存剖面进行比较以产生与流动状态有关的信息，和/或表面波剖面可应用独立的算法处理，该独立的算法处理将表面波与上述值得关心的测量数据相关联。上述的傅里叶分析有利地在5Hz和1kHz之间的频率范围内执行。
而且，分析方法还可利用从管道中的不同点获得的测量数据之间的差异来导出与单个表面波或多个表面波有关的信息，从而导出流体的流动。
在一些实体中，本发明包括以下进一步的特征中的一个特征或两个或更多个特征(并且在有些情况下是以下所有特征)的任一组合。
本发明可包括使用对本领域技术人员是公知的方法利用光纤应变剖面来识别管道内的结构变化和应力的分析技术。
本发明还可与提供装置的实时控制以控制管道内的流动的自动化系统(诸如致动器、泵、阀等)成一体且与该自动化系统结合使用。
本发明的实施方式还可有利地部署在将用于流体感测的一个或多个光纤与用于其它目的(例如，通信、其它测量和/或控制)的光纤组合的系统内。
附图说明
图1示出根据本发明实施方式的在其中安装有传感器光纤的用于明流的通道(例如，下水道)的示例；
图2示出了明渠流中存在的表面波的示例，该表面波产生傅里叶分量，表面波的剖面通过本发明来测量；
图3示出了这种波的傅里叶分量的示例；
图4示出了系统的原理图；
图5示出了安装有所述系统的管道系统的典型配置；以及
图6是分析处理的概略图。
具体实施方式
现在将参照以下非限制性附图和示例进一步描述本发明。根据这些描述，本发明的其他实施方式将被技术人员想到。
本发明的实施方式涉及用于监测明渠系统(诸如下水道、排水沟或河道)内的流体的方法和系统。
图1示出了流体4在管道6内流动的明渠系统2的一个示例。流体具有自由上表面8，如图所示出地，流体的自由上表面8在正常的流动状态下不与管道接触(因此不受管道限制)。在正常工作状态下，这种所谓的明渠流体流通常建立在下水道、排水沟、河流、排水渠和河堤中，这些均为明渠系统的示例。虽然在所示出的示例中管道6是闭合的(即，管道围住流体4的自由表面8上方的空间)，但是本发明的实施方式也可在管道(或其它通道)顶部是开放的明渠系统中操作。
在图1所示的示例中，传感器光纤10以具体设计成即保护光纤10又实现所需的测量灵敏度的方式安装在明渠系统2的基部。光学解调仪向传感器光纤10发射光脉冲，并且接收在该光纤10中反向散射的光。根据所述反向散射的光的性质，可确定光纤中的应变变化，从而测量沿着传感器光纤10的压强波动。使用分析器来处理这些测量数据，并且使用分析器来应用算法以检测对于明渠系统2的操作员重要的特征并且提供报告和警报。
对于安全模式下的侵入检测(例如，参见US20020028034)以及管线泄漏和侵入检测(例如，参见WO2009087371A4)，使用光纤作为传感器以测量结构中的应变变得越来越广泛(例如，参见US5194847)。通常将这种系统称为数字声学感测或DAS系统。
然而，在河道、下水道和排水沟中所建立的明渠流中，为了获得所谋求的参数的范围，DAS必须能够测量(或者根据其他测量数据计算)由水在0m至20m之间的流体深度变化引起的压强的“缓慢变化”或者0Mpa至2Mpa的压强变化。然而，其也必须能够测量与表面波有关的压强的“快速变化”以能够取得所需的流动参数的全部范围，这种“快速变化”通常达到1kHz，并且在某些情况下处于1Hz至100kHz之间，且这种压强通常仅2Pa，但是在一些情况下在0.1Pa和10Pa之间。这些特定的范围以及公差要求因为管道缺乏气密性而产生，这与暗渠或管流不同，这是因为暗渠或管流在井眼和管线中建立。然而，还需要保护光纤免受管道中潜在的恶劣环境影响，因此通常需要某种形式的坚固容纳，而这可能与对于压强较小变化的灵敏性的需求相冲突。
Masoudi等人(Meas Sci and Technol 24(2013)085204)已经揭露当前阶段得到某些改进的相位光时域反射计能够可靠地解决20n∈的应变变化，并且本发明的一个实施方式采用这种技术，其有益效果对于明渠流监测领域的技术人员来说之前并不知道或者之前并不会由明渠流监测领域的技术人员认识到。
在本发明的实施方式中，与现有的明渠流感测技术不同，光纤DAS可有益地放置在明渠管道的基部处，而非所述流的外部。所述光纤在结合位于下水道(或其他明渠管道)的基部中的光纤的连续的性质时能够传递之前不可能且明渠流监测领域的技术人员之前没有认识到或者之前认为不可能的大量数据。
光纤在下水道中的安装已经被采用多年。WO2008009964及其他公开描述了“松散铺设(loose laid)”线缆系统，“松散铺设(loose laid)”线缆系统由于诸多原因(包括损坏风险和下水道基部处的生物污染以及将受到防护必须品影响的压强信号的高衰减)而可能不适合。NL1018324和WO2014068308A1这两者均通过使用树脂或其它可流动且可硬化介质来包围导管或线缆从而控制损坏和生物污染的风险。然而，由流体与感测光纤之间的介质(可流动可硬化媒介，然后是导管或线缆壁/套，再后是空气空间)的量所产生的衰减导致在需要测量的压强变动时光纤的应变量不足。
而且，为了解析表面波所引起的压强快速变化和本地化操作问题(例如，堵塞)的准确度的组合所需的空间分辨率需要有利地约50mm且更通常在5mm至100mm的范围内的测量分辨率，而这会进一步削弱现有典型的DAS系统的灵敏性。
当综合在一起时，与材料衰减和短测量标距长度结合的、低振幅的压强波动将引起约100x的应变，所述100x的应变在使用现有的DAS系统和典型的感测光纤的组合能够测量的量值之下。
为了克服这个问题，本系统的一些实施方式采用：具有如Masoudi等人所描述的灵敏性和分辨率的DAS，或具有等同效果的技术；以及容纳系统，该容纳系统具有通常为每帕10n∈的压强到应变转换性能，并且在一些情况下，具有每帕0.5n∈至50n∈的压强到应变转换性能。
在示例性系统中，建议使用容纳系统来保护光纤并且将光纤固定在通道的基部处的适当位置。在本示例中，与未被容纳的裸光纤相比，容纳系统还设计成对感测光纤中产生的应变进行增强。这可例如通过容纳系统的形状、配置和材料的适当选择来实现。在某些情况下，容纳系统会呈现多达每帕50n∈的压强到应变转换性能，且在一些情况下，大于每帕0.5n∈。
排水系统的特定特征是大多数流动深度的显著增长通常会伴随温度的些许降低。在这一点上，重要的是理解在光纤中产生的应变以及其它参数变化均与温度成正比。温度变化的缓慢改变可能掩盖需要示例性系统测量的压强的缓慢改变。有利地，建议本发明提供对于这种有害效应的补偿和/或感测初步测量特征的光纤感测被设计成最小化环境温度改变的影响。
在一些示例性系统中，容纳系统还可通过隔热与容纳的低温度系数的组合进行设计，以限制温度变动。
在系统的其它实施方式中，例如在隔热与温度独立性的这种组合不足以提供所需的测量准确度的情况下，本发明的实施方式可包括沿着管道有意地设置在设计成允许热致变化的位置上的独立感测光纤，例如对于温度的每一摄氏度，光纤参数将发生相当于10μ∈的压强相关应变的改变，同时，由该光纤中压强变化引起的应变改变将明显低于第一光纤(第一光纤处于为压强引起的应变优化过的位置)。
如上所述的两个光纤可在系统的远离感测仪器的端部处彼此接合，使得所述仪器生成两组空间上分离的数据，所述两组空间上分离的数据中的一组是与温度高度地相关的，另一组是与压强高度地相关的。简单的比较处理能够进行计算进而补偿由温度引起的对应变的影响。通过这种方式使用温度感测光纤还使得系统能够测量温度。
现在我们将更详细地考虑示例性系统的操作。
图2示出了表面波剖面的一个示例，其中，表面波剖面在流动流体与空气之间的边界处建立，并且由诸多因素(流体的基部处的间断点(例如接合点)引起的压强波动辐射、水位阶变或限制性部件)引起。这些表面波是非正弦的并且在本发明要测量的流体流的基部处引起复杂的压强变化。
图3示出了诸如图2所示的复杂的表面波可缩减成的一系列傅里叶分量，将复杂的表面波缩减为一系列傅里叶分量是本发明用于表现流体流状态的特征的分析方法之一。
在示例性系统中，建议使用如Masoudi等人描述的相位光时域反射仪器来采集压强引起的应变测量数据。
图4示出了系统的配置。光的脉冲通过激光器1产生，受脉冲发生器2控制。它们在通过环行器4联接至感测光纤5之前被放大器3放大。该感测光纤的长度可以为几千米。光被光纤中的非均质反向散射，并且反向散射的光在任何给定点处通过光纤所经受的物理应变来调制。这种经调制的反向散射的光返回到环行器4，并且现在传播至干涉仪6，干涉仪6产生与光的调制程度成正比的输出信号，光的调制程度则与光纤中的应变成正比。该输出由数模转换器7采样，以产生光纤中应变的数字化表示。由于数模转换器由使脉冲生成的脉冲发生器触发，因此精确的定时可与每个样品相关，从而光传播的精确距离可与每个样品相关。数模转换器7的输出将被提供至第一分析器8，第一分析器8通常包括工业个人计算机或工作站，第一分析器8对所有数字采样执行快速的后处理，以导出每个单一表面波在每个单一测量点处的特征，然后存储每个单一表面波在每个单一测量点处的特征，从而使多个表面波在多个测量点处的特征被存储。由于存在必须由分析器1快速处理的量很大的数据，因此有利的是在分析器2中执行进一步的处理10，即傅里叶数据的提取、测量点之间的数据的差异对比、波剖面与库存剖面的对比、以及产生流体流信息所需的其它步骤。然后，分析器2将该数据存储在第二存储区2中。最后，展示和操作系统12以对用户方便且可配置的方式报告并显示数据，并且通常具有其本身的存储区3 13，所述存储区用于报告、所产生的警报和趋势数据。
沿着光纤的测量点被设置为应用所需要的点。例如，沿着10km的感测光纤每100m设置一个测量点将会产生100个测量点。
由解调仪针对每个测量点基于来自光纤的反向散射的光而采集的数据通过分析器处理以获得期望的、关于明渠流的信息。
在第一处理步骤中，将从由第一级处理器针对每个测量点实现的、如Masoudi等人描述的“差异和交扰复合(differentiate and cross multiply)”——方案的数字化实现中输出的相位扰动写到第一级存储介质中。它以1kHz至30kHz之间的重复速率重复。参照图6来描述该数据的处理。第一处理步骤可包括为了比Masoudi等人描绘的频率更低的频率的操作或为了比Masoudi等人描绘的动态范围更大的动态范围内的操作而优化的其它方案。
图6示出由两个分析器执行的分析处理的示意图。来自数模转换器的采样(所述采样与在每个测量点处的应变成正比)1经过降噪处理2(例如包括多采样平均和滤波)以尽可能去除系统和环境噪音。首先在温度上和由系统校准数据补偿该结果3，所述结果的温度部分可被更新并且存储以用于操作员需要使用温度数据的应用中。所述结果是准确的压强值，所述准确的压强值经过选择处理5，选择处理即删除任何不需要使用的值，例如因为其表示未被操作员选择的特定测量点。存储所有其他数据6，使得以后所有所述其他数据为了具体诊断或工程目的能够被存取。现在可基于每个测量点将这些压强值与库存值进行比较，并且存储相关程度8。现在分析单个和多个表面波的波形9，存储提取的参数10。在将结果存储12之前，现在进行不同测量点处的波之间的差异分析11。
图5示出了可安装在排水或下水道系统中的系统。解调仪1安装在可安全且便利地设置有入口和电源的街道机柜中或附近的建筑物中。解调仪可以(但不必须)接近于到达排水沟或下水道的人孔或入口室3。一个或多个光纤2离开解调仪机柜1，并且使人孔或室3将下降到下水道或排水沟4中。在所示出的图示中，在第一方向上规划光纤5的路线(以监测该方向上的流体流和状态)，并且在相反的方向上规划另外两个光纤6和7的路线。这些光纤之中，一个光纤6沿着原本的下水道规划路线以监测流体流和状态，而另一个光纤7在横向连接8处离开所述下水道并且用于监测横向连接的下水道9。最后，通过通信连接10将解调仪连接至分析器，通信连接10可以是规划为与监测光纤一起通过下水道的光纤或者可以是商业上提供的光纤或者其它适当规格的通信介质。
本发明的实施方式还可包括用于将数据呈现给例如在控制室中的一个或多个操作员的管理系统，该管理系统允许基于交叉的阈值设置警报、允许显示趋势数据、允许生成图形和表格的测量数据以及报告。
分析器和经营管理系统以及相关的存储介质可有利地使用高性能工作站和通常会在许多工业或企业环境中找到的相关信息技术进行装配。
技术人员将理解的是，上述系统和方法是实施本文中描述的发明构思的示例，并且在不脱离本发明的情况下可进行各种各样的修改。

Claims (37)

1.一种监测明渠系统中的流体流的方法，所述方法使用沿着所述明渠系统的至少一部分延伸的光纤，所述光纤在所述流体表面下方的通道内，所述方法包括：
将光脉冲发送到所述传感器光纤中；
从所述传感器光纤接收反向散射的光；以及
分析所述反向散射的光的性质以获得表示沿着所述传感器光纤的应变的数据。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述光纤容纳在介质中，所述介质使所述光纤免受流动的流体和相关悬浮物损坏，并且充当将所述流体内的压强波动转换成所述光纤内的应变的转换器。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，还包括处理所述应变数据以导出与所述明渠系统的所述管道中的所述流体流有关的信息，其中，所述信息是描述所述流体流的一个或多个参数。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述一个或多个参数包括下列项中的至少之一：
-流体深度；
-流体流的速率；以及
-流体流量。
5.根据权利要求3或权利要求4所述的方法，包括针对多个连续时间点记录所述流体流的至少一个参数，并且与所述明渠流体流有关的信息包括所述参数随时间的变化。
6.根据权利要求3至5中任一项所述的方法，其中，针对沿着所述传感器光纤的长度的多个测量点而确定所述流体流的所述一个或多个参数。
7.根据权利要求6所述的方法，还包括针对沿着所述传感器光纤的长度的两个测量点比较至少一个确定的参数，并且与所述明渠流体流有关的信息包括这些测量点之间的所述参数在给定时间点上的差异。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述信息是：
-流体速率的差异；
-流体深度的差异；或
-流体流量的差异。
9.根据权利要求7或权利要求8所述的方法，包括针对多个连续的时间点记录所述流体流的所述参数的差异，并且与所述明渠流体流有关的信息包括所述两个测量点之间的所述参数的所述差异随时间的变化。
10.根据权利要求2至9中任一项所述的方法，还包括基于与所述明渠流体流有关的信息生成一个或多个报告，所述一个或多个报告用于提供给操作员。
11.根据权利要求2至10中任一项所述的方法，还包括在与所述明渠流体流有关的信息超过预定阈值时生成警报。
12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括测量所述管道中的温度并且使用所测量的温度来在温度上补偿所测量的应变和/或从所测量的应变导出的信息。
13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，使用下列项中的一项或多项来分析所述反向散射的光以获得表示应变的数据：
光时域反射计(OTDR)；
光频域反射计(OFDR)；以及
其它光学装置。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述光时域反射计测量瑞利反向散射。
15.根据权利要求2至14中任一项所述的方法，其中，表示所述光纤中的应变的所述数据和从所述应变数据导出的所述信息存储在数字存储器中。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，表示所述应变的所述数据存储在第一存储器中，并且从所述应变数据导出的所述信息存储在一个或多个其它存储器中，其中，一旦所述第一存储器中的所述数据已经用于导出所述信息，则周期性地重写所述第一存储器的所述数据。
17.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述管道是下水道或排水沟。
18.一种用于监测明渠系统中的明渠流体流的监测系统，所述监测系统包括：
传感器光纤，安装在所述明渠系统的管道中；
光学设备，包括光源和光检测器，所述光学设备光学地联接至所述传感器光纤，所述光源用于将光脉冲发送到所述传感器光纤中，所述光检测器用于从所述传感器光纤接收反向散射的光；以及
分析器，用于分析反向散射的光的性质以生成表示沿着所述传感器光纤的应变的数据。
19.根据权利要求18所述的系统，其中，所述分析器适于生成表示沿着所述传感器光纤的多个分散测量点处的应变的数据。
20.根据权利要求18或权利要求19所述的系统，还包括数据处理器，所述数据处理器用于处理所述应变数据以导出与所述明渠系统的所述管道中的所述明渠流体流有关的信息。
21.根据权利要求20所述的系统，还包括报告生成器，所述报告生成器用于基于与所述明渠流体流有关的所述信息生成一个或多个报告。
22.根据权利要求20或权利要求21所述的系统，还包括警报生成器，所述警报生成器用于在与所述明渠流体流有关的所述信息超过预定阈值时生成警报。
23.根据权利要求18至22中任一项所述的系统，还包括温度传感器，所述温度传感器测量所述管道中的温度，其中，所述分析器和/或所述数据处理器适于使用所测量的所述管道中的温度来在温度上补偿所测量的应变和/或从所测量的应变导出的信息。
24.根据权利要求23所述的系统，其中，所述温度传感器是安装在所述管道中的第二光纤。
25.根据权利要求18至24中任一项所述的系统，其中，所述分析器包括下列项中的一项或多项：
光时域反射计(OTDR)；
光频域反射计(OFDR)；以及
其它光学装置。
26.根据权利要求18至25中任一项所述的系统，其中，所述管道是下水道或排水沟。
27.根据权利要求18至26中任一项所述的系统，还包括用于所述传感器光纤的容纳系统，所述容纳系统保护所述光纤。
28.根据权利要求27所述的系统，其中，所述容纳系统配置为将所述管道中的流体的压强转换成所述光纤中的应变。
29.根据权利要求27或权利要求28所述的系统，其中，所述容纳系统使所述光纤与所述管道中的流体热绝缘。
30.根据权利要求27至权利要求29中任一项所述的系统，其中，所述容纳系统配置为固定于所述明渠系统的所述管道的壁。
31.一种明渠系统，包括：
用于明渠流体流的管道；以及
监测系统，所述监测系统用于监测根据权利要求18至30中任一项所述的明渠流体流，所述监测系统的传感器光纤安装在所述管道内。
32.根据权利要求31所述的明渠系统，其中，所述传感器光纤安装在所述管道的下半部分中。
33.根据权利要求31所述的明渠系统，其中，所述传感器光纤轴向地安装在所述管道的底部处。
34.根据权利要求31至权利要求33中任一项所述的明渠系统，其中，所述管道是下水道、或排水沟、或排水渠、或河堤。
35.根据权利要求18至30中任一项所述的系统或者根据权利要求31至34中任一项所述的明渠系统还包括一个或多个另外的光纤，所述一个或多个另外的光纤用于通信、其它测量和/或控制功能。
36.根据权利要求35所述的系统，其中，所述传感器光纤和所述一个或多个另外的光纤保持在对所有光纤通用的容纳系统中。
37.一种用于明渠系统的控制系统，所述控制系统包括一个或多个自动控制件以及根据权利要求18至30中任一项所述的监测系统，所述一个或多个自动控制件用于基于来自所述监测系统的输出来操作所述明渠系统内流动控制装置。
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