CN110332466A - 基于分布式光纤声传感器的供水管道泄漏探测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了基于分布式光纤声传感器的供水管道泄漏探测方法，激光器向传感光纤发出脉冲激光，入射光纤的脉冲激光在传感光纤传输过程中在各个位置会产生微弱的瑞利散射，传感光纤受到外界振动的影响产生局部应变变化，瑞利散射光的相位会发生微小变化。本发明的方法对供水管道进行泄漏以及外部入侵破坏的行为探测扫描，对突发事件在10秒之内进行报警，系统可以在发现事件的同时确定事件发生的精确物理位置，精度好于+/‑5米，在深度学习的基础上系统可以自主判断事件的性质，评估事件进行的程度；为后续的供水管道调整，修复，更换提供可靠的技术依据。
Description
技术领域
本发明涉及技术领域，特别涉及基于分布式光纤声传感器的供水管道泄漏 探测方法。
背景技术
供水管道漏点精确定位法包括听音法和相关法。听音法是应用听漏仪、听 漏棒，通过阀栓、路面听音，确定漏水点位置。听测由漏水点产生的漏水声， 从而确定漏水管道，缩小漏水检测范围。听测点距漏水点位置越近，听测到的 漏水声越大；反之越小。相关法是应用多探头相关仪确定管道漏水点的精确位 置，主要是根据漏口处产生漏水声波，并沿管道向远方传播，当把传感器放在 管道或连件的不同位置时，相关仪可测出漏水声波传播到不同传感器的时间 差，从而确定漏水点。上述方法主要用于既有漏点的检测定位，均需要首先发 现预警漏点，若有一种听音技术可以在经济条件许可的情况下实时在线探测整 个管网的泄漏声，全面监视泄漏的发生，发展和修复全过程，无疑是一种最为 理想的方法。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明的技术目的在于提供基于分布式光纤 声传感器的供水管道泄漏探测方法，改善现有技术中的问题。
为实现上述目的，本发明提供了基于分布式光纤声传感器的供水管道泄漏 探测方法，包括下列步骤：
步骤一：激光器向传感光纤发出脉冲激光；
步骤二：入射光纤的脉冲激光在传感光纤传输过程中在各个位置会产生微 弱的瑞利散射；
步骤三：传感光纤受到外界振动的影响产生局部应变变化，瑞利散射光的 相位会发生微小变化；
步骤四：对背散射相干信号进行处理，还原成与局部应变相关的电信号；
步骤五：对比实时光纤声振动信号与背景信号，并评估供水管道泄漏规模；
步骤六：利用光时域反射技术判断光纤感应到的声振动发生的位置；
步骤七：泄漏信息将通过网络传输至业主或管网维护单位的大数据中心， 并提出维修指令，同时在指定GIS平台显示上述泄漏信息。
进一步地，所述步骤一中的传感光纤设置在管道周边0.2-0.4米范围内。
进一步地，所述步骤二中的瑞利背散射信号被监控主机的光电二极管接 受，不同部位发出的瑞利散射为相干光。
进一步地，所述步骤三中的传感光纤受到外界振动的影响产生局部应变变 化时，瑞利散射光的相位会发生微小变化，监控主机接收的局部应变变化的瑞 利背散射光与原始的背散射光之间产生相位差，调制接收端光强。
进一步地，所述步骤五中的供水管道漏水规模评估，是将环境噪声从泄漏 声频谱中正确地剥离，确定供水管线是否存在泄漏声，进而评估供水管道水泄 漏的规模。
进一步地，所述步骤七后还有步骤八：人工对泄漏现场进行确认。
本发明的有益效果：
本发明的方法对供水管道进行泄漏以及外部入侵破坏的行为探测扫描，对 突发事件在10秒之内进行报警，系统可以在发现事件的同时确定事件发生的 精确物理位置，精度好于+/-5米，在深度学习的基础上系统可以自主判断事件 的性质，评估事件进行的程度；为后续的供水管道调整，修复，更换提供可靠 的技术依据。
以下将结合本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以 充分地了解本发明的目的、特征和效果。
具体实施方式
本发明的具体实施例，基于分布式光纤声传感器的供水管道泄漏探测方 法，包括下列步骤：
步骤一：激光器向传感光纤发出脉冲激光；
步骤二：入射光纤的脉冲激光在传感光纤传输过程中在各个位置会产生微 弱的瑞利散射；
步骤三：传感光纤受到外界振动的影响产生局部应变变化，瑞利散射光的 相位会发生微小变化；
步骤四：对背散射相干信号进行处理，还原成与局部应变相关的电信号；
步骤五：对比实时光纤声振动信号与背景信号，并评估供水管道泄漏规模；
步骤六：利用光时域反射技术判断光纤感应到的声振动发生的位置；
步骤七：泄漏信息将通过网络传输至业主或管网维护单位的大数据中心， 并提出维修指令，同时在指定GIS平台显示上述泄漏信息；
步骤八：人工对泄漏现场进行确认。
作为本案优选实施例：步骤一中的传感光纤设置在管道周边0.2-0.4米范 围内(最佳值为0.3米；大多时候在管道的左、右或下侧；当上部覆土厚度满 足条件时，也可以在管道上侧)，便于传感光线内发出的脉冲激光可以快速与 供水管道接触.
传感光纤大多实施例中是一根。在其他一些实施例中，也可以多根。
且在0.2-0.4米范围内，脉冲激光不会衰减的过快，在该范围内的脉冲激 光所测出的结果最精准。
作为本案又一优选实施例：步骤二中的瑞利背散射信号被监控主机的光电 二极管接受，不同部位发出的瑞利散射为相干光，便于通过各个不同位置散射 出的信号，对供水管道进行检测，可快速查处管道是否发生破裂。
作为本案再一优选实施例：步骤三中的传感光纤受到外界振动的影响产生 局部应变变化时，瑞利散射光的相位会发生微小变化，监控主机接收的局部应 变变化的瑞利背散射光与原始的背散射光之间产生相位差，调制接收端光强， 调整接收端光强后，可快速判断瑞利背散射光与原始的背散射光之间产生相位 差，从而提高检测精准度。
作为本案其他优选实施例：步骤五中的供水管道漏水规模评估，是将环境 噪声从泄漏声频谱中正确地剥离，确定供水管线是否存在泄漏声，进而评估供 水管道水泄漏的规模，剥离环境噪音后，进一步提高检测精度，提高系统的实 用性。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术 人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡 本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推 理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范 围内。
Claims (6)
1.基于分布式光纤声传感器的供水管道泄漏探测方法，包括下列步骤：
步骤一：激光器向传感光纤发出脉冲激光；
步骤二：入射光纤的脉冲激光在传感光纤传输过程中在各个位置会产生微弱的瑞利散射；
步骤三：传感光纤受到外界振动的影响产生局部应变变化，瑞利散射光的相位会发生微小变化；
步骤四：对背散射相干信号进行处理，还原成与局部应变相关的电信号；
步骤五：对比实时光纤声振动信号与背景信号，并评估供水管道泄漏规模；
步骤六：利用光时域反射技术判断光纤感应到的声振动发生的位置；
步骤七：泄漏信息将通过网络传输至业主或管网维护单位的大数据中心，并提出维修指令，同时在指定GIS平台显示上述泄漏信息。
2.根据权利要求1所述的基于分布式光纤声传感器的供水管道泄漏探测方法，其特征在于：所述步骤一中的传感光纤设置在管道周边0.2-0.4米范围内。
3.根据权利要求1所述的基于分布式光纤声传感器的供水管道泄漏探测方法，其特征在于：所述步骤二中的瑞利背散射信号被监控主机的光电二极管接受，不同部位发出的瑞利散射为相干光。
4.根据权利要求1所述的基于分布式光纤声传感器的供水管道泄漏探测方法，其特征在于：所述步骤三中的传感光纤受到外界振动的影响产生局部应变变化时，瑞利散射光的相位会发生微小变化，监控主机接收的局部应变变化的瑞利背散射光与原始的背散射光之间产生相位差，调制接收端光强。
5.根据权利要求1所述的基于分布式光纤声传感器的供水管道泄漏探测方法，其特征在于：所述步骤五中的供水管道漏水规模评估，是将环境噪声从泄漏声频谱中正确地剥离，确定供水管线是否存在泄漏声，进而评估供水管道水泄漏的规模。
6.根据权利要求1所述的基于分布式光纤声传感器的供水管道泄漏探测方法，其特征在于：所述步骤七之后还有步骤八：人工对泄漏现场进行确认。
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