CN111063174B - 一种基于分布式光纤传感的管道线路安全预警系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于分布式光纤传感的管道线路安全预警系统，包括管理系统、监测主机、传感光缆和移动终端，监测主机分别连接传感光缆和管理系统，监测主机用于采集并对变化量进行分析处理转换为电信号，管理系统还连接移动终端，管理系统用于接收电信号并根据电信号判断发生安全状况时，向移动终端发出预警信号。本发明通过设计分布式光纤传感技术实现管道线路安全预警系统，能够在管道设施未造成实质性的破坏之前发出预警，可以实现实时监测，改变了传统的人工巡检效率低和不连续的模式，管理系统能够对第三方事件进行报警和精确定位，可通过短信、手机APP、智能终端等方式通知赶赴现场重点监护或采取应急措施，具有很高的市场应用价值。

Description

一种基于分布式光纤传感的管道线路安全预警系统

技术领域

本发明涉及，尤其涉及的是，一种基于分布式光纤传感的管道线路安全预警系统。

背景技术

光缆安全和油气管道安全是关系到生产经济的重要设施，任何泄露事故都会带来巨大经济损失、环境污染甚至威胁到人身财产安全。管道沿线的挖沟、建房、修路、自然灾害、偷油偷气、蓄意破坏等威胁管道安全的第三方事件时有发生。例如，输油输气管道泄漏可能会造成管道爆炸、爆燃、油污染等严重安全事故；在管道线路附近进行定向钻施工也有可能对运行中的油气管道或光缆造成严重破坏；尤其是对于往往采用高压传输的油气管道，一旦被普通钻孔则可能原油外喷远达45米，万一喷射到人体则极可能出现生命危险。因此，如何做好管道防护是输油输气管道运行运维的一大难题。

传统的管道保护方法通常基于管道运行参数，比如流量、压力等运行参数，属于事后检测，而在管道被破坏之前的保护措施主要还是依靠人工巡检和群众举报，且存在人工巡检无法实现7*24小时连续巡检，而且存在盲点，泄露告警偏差大。

瑞利散射是一种光学现象，属于散射的一种情况。又称“分子散射”。粒子尺度远小于入射光波长时(小于波长的十分之一)，其各方向上的散射光强度是不一样的，该强度与入射光的波长四次方成反比，这种现象称为瑞利散射。相干瑞利散射又称为相位敏感光时域反射技术，该技术将分布式光纤传感技术和干涉型光纤传感技术的优势相结合，既实现了全范围的检测又具有较高的灵敏度。

公开号为CN104198030A的中国专利提供了一种基于相干瑞利散射的多路振动检测方法及其检测系统，基于相干瑞利散射的多路振动检测方法，包括如下步骤：1)光源模块发出的脉冲光经1×N耦合器分为N路脉冲光；2)各路脉冲光经延迟器和环形器后产生后向瑞利散射光信号；第i路脉冲光经过环形器和/或延迟器后在长度为L_i的传感光纤i中的传输时间为t_i；第i+1路脉冲光经过延迟器i和环形器之后进入传感光纤i+1，所述延迟器i的延迟时间Δt_i与第i路脉冲光在传感光纤i中的传输时间为t_i相等，即t_i＝Δt_i；且各路脉冲光在传感光纤中的传输时间与脉冲光的脉冲周期T满足：t₁+t₂+…+t_N＝T，其中，n为传感光纤纤芯折射率，L_i为传感光纤i的长度，c为真空中光速，T为脉冲光的脉冲周期，i＝1,2,3，…N；3)传感光纤中的后向瑞利散射光信号经过1×N光开关后进入检测模块，检测模块的采集卡进行数据采集，检测模块的数据处理部分对数据进行处理，通过延迟器和1×N光开关控制各条传感光纤的振动检测，实现传感光纤的分时检测；所述1×N光开关的第i-1通道和第i通道之间的转换时间St_i与第i路脉冲光在传感光纤i中的传输时间t_i相等，即St_i＝t_i＝Δt_i；4)当有振动信号作用在传感光纤上时，传感光纤中的后向瑞利散射光信号发生较大的扰动，对该扰动捕捉和定位从而实现振动信号的检测；5)不同的振动事件作用在传感光纤上时造成的扰动信号会有不同，通过对不同信号进行模式识别从而实现振动信号的自动识别。

公开号为CN104457960A的中国专利提供了一种分布式光纤传感系统，包括：窄线宽激光器、光耦合器、调制器、光隔离器、光纤放大器、环行器、光纤光栅、传感光纤、相干接收器、数据采集卡、信号处理机和脉冲发生器，其中，窄线宽激光器用于输出窄线宽激光；所述光耦合器用于将所述窄线宽激光分成两束光，第一束激光输出至调制器；第二束激光作为参考光输出至相干接收器；所述调制器根据从脉冲发生器加载的脉冲电压信号对所述第一束激光进行调制，以产生周期性重复脉冲光；所述光隔离器用于对所述周期性重复脉冲光进行单向传输，减小光纤中后向散射光对调制器的影响；所述光纤放大器用于对所述周期性重复脉冲光进行光功率放大，放大后的脉冲光信号经过环形器输出至光纤光栅；所述光纤光栅用于对所述脉冲光信号进行滤波，经过滤波后的脉冲光信号通过环形器进入传感光纤，并在沿传感光纤传播过程中产生背向瑞利散射光，所产生的背向瑞利散射光在不同时刻对应于不同位置形成干涉信号，所述干涉信号经过所述环形器进入相干接收器；所述相干接收器包括存在90度相位差上下两个光路，分别对接收到的参考光和信号光进行拍频和光电转换，产生相互正交的时间序列电信号；所述数据采集卡用于在脉冲发生器输出的脉冲电压信号的触发下采集所述相互正交的时间序列电信号；所述信号处理机用于将采集到的相互正交的时间序列电信号进行重组并经过反正切相位解调算法和滤波算法得到传感光纤中背向瑞利散射光信号的相位信息；所述脉冲发生器用于产生一定脉冲宽度与重复频率的脉冲信号，其中一路用于调制调制器产生脉冲光信号，另一路用于触发数据采集卡采集数据。

但是，如何采用分布式光纤传感技术实现管道线路安全预警系统，是需要改进的技术问题。

发明内容

本发明提供一种新的基于分布式光纤传感的管道线路安全预警系统，所要解决的技术问题包括：如何采用分布式光纤传感技术实现管道线路安全预警系统等。

本发明的技术方案如下：一种基于分布式光纤传感的管道线路安全预警系统，其包括管理系统、监测主机、传感光缆和移动终端，所述传感光缆采用通信光缆作为分布式传感单元，所述传感光缆用于实时感应土壤振动，所述监测主机分别连接所述传感光缆和所述管理系统，所述监测主机用于采集土壤振动对所述传感光缆的光纤中光信号所造成的变化量，对所述变化量进行分析处理并转换为电信号，发送给所述管理系统，所述管理系统还连接所述移动终端，所述管理系统用于接收所述电信号并根据所述电信号判断发生安全状况时，向所述移动终端发出预警信号。

优选的，所述监测主机的数量为多个。

优选的，所述移动终端的数量为多个。

优选的，每间隔预设距离设置一所述移动终端。

优选的，所述传感光缆用于与管道线路同沟敷设。

优选的，所述传感光缆为管道线路同沟敷设的通信光缆中的1芯。

优选的，所述光纤平均衰减指标不大于0.25dB/km。

优选的，所述移动终端包括智能终端。

优选的，所述预警信号包括告警位置、告警事件类型、告警发生时间、巡检计划及/或巡检线路。

优选的，所述移动终端还用于在所述预警信号满足出警条件时，根据所述预警信号移动到所述预警信号中的告警位置。

采用上述方案，本发明通过设计分布式光纤传感技术实现管道线路安全预警系统，能够在管道设施未造成实质性的破坏之前发出预警，可以实现实时监测，改变了传统的人工巡检效率低和不连续的模式，管理系统能够对第三方事件进行报警和精确定位，可通过短信、手机APP、智能终端等方式通知赶赴现场重点监护或采取应急措施，具有很高的市场应用价值。

附图说明

图1为本发明的一个实施例的示意图；

图2为本发明的另一个实施例的示意图；

图3为本发明的又一个实施例的示意图；

图4为本发明的一个实施例的管道线路填埋示意图；

图5为本发明的另一个实施例的安全预警状况示意图；

图6为本发明的又一个实施例的示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面结合附图和具体实施例，对本发明进行更详细的说明。但是，本发明可以采用许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例。需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本发明。本说明书所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1所示，本发明的一个实施例是，一种基于分布式光纤传感的管道线路安全预警系统，其包括管理系统100、监测主机200、传感光缆300和移动终端400，所述传感光缆采用通信光缆作为分布式传感单元，所述传感光缆用于实时感应土壤振动，所述监测主机分别连接所述传感光缆和所述管理系统，所述监测主机用于采集土壤振动对所述传感光缆的光纤中光信号所造成的变化量，对所述变化量进行分析处理并转换为电信号，发送给所述管理系统，所述管理系统还连接所述移动终端，所述管理系统用于接收所述电信号并根据所述电信号判断发生安全状况时，向所述移动终端发出预警信号。采用上述方案，本发明通过设计分布式光纤传感技术实现管道线路安全预警系统，能够在管道设施未造成实质性的破坏之前发出预警，可以实现实时监测，改变了传统的人工巡检效率低和不连续的模式，管理系统能够对第三方事件进行报警和精确定位，可通过短信、手机APP、智能终端等方式通知赶赴现场重点监护或采取应急措施，具有很高的市场应用价值。

优选的，所述管理系统包括信号处理和界面显示终端，用于接收监测主机上传的电信号的数据，分析处理后显示预警界面，用于安装于有人值守场站。优选的，所述监测主机采集土壤振动对光纤中光信号的变化影响，分析处理并转换为电信号，用于安装于油气场站或阀室。下面给出监测主机的一个实例。

参数	参数描述
		型号	AQ-F100
设备尺寸	4U 19"标准机柜(600mm*600mm)
		功耗	200W(AC220V/—48V/+24V)
监测距离	40公里/单台
		网络	10M带宽链路
接地电阻	＜4欧姆

优选的，所述传感光缆使用普通的通信光缆作为分布式传感单元，用于实时感应土壤的振动。优选的，所述传感光缆采用与管道同沟敷设光缆的1芯作为传感器；光纤平均衰减指标≤0.25dB/km。优选的，所述移动终端用于接收所述预警信号，优选的，当管道线路安全预警系统发出告警信息时，巡线人员通过移动终端及时查看告警位置、告警事件类型、告警发生时间等相关信息，巡线人员可根据告警信息合理安排巡检计划。

优选的，如图2所示，所述监测主机200的数量为多个。即，所述管理系统100分别连接各个所述监测主机200，优选的，每一所述监测主机连接并监测一或二所述传感光缆；优选的，所述监测主机以单向监测方式连接并监测一所述传感光缆。优选的，所述监测主机的数量根据所述光纤平均衰减指标和管道线路长度而设置；优选的，所述管道线路长度与所述光纤平均衰减指标成反比；优选的，所述光纤平均衰减指标不大于0.25dB/km。优选的，所述光纤平均衰减指标为0.25dB/km，所述管道线路长度等于40km，即每间隔40km设置一所述监测主机，其它实施例以此类推。或所述光纤平均衰减指标为0.25dB/km，所述管道线路长度小于40km。优选的，所述光纤平均衰减指标为0.2dB/km，所述管道线路长度等于50km或小于50km。优选的，所述光纤平均衰减指标为0.16dB/km，所述管道线路长度等于62.5km或小于62.5km；或者，所述光纤平均衰减指标为0.16dB/km，所述管道线路长度小于等于62km。

优选的，所述移动终端的数量为多个。即，所述管理系统分别连接各个所述移动终端；优选的，如图3所示，所述基于分布式光纤传感的管道线路安全预警系统包括多个所述监测主机200和多个所述移动终端400，每一所述监测主机200对应于一所述移动终端400，所述管理系统100分别连接各所述监测主机200和各所根据述移动终端400。由此可以实现并发告警功能，在所述管理系统的监测范围内发生多起并发事件时，可同时监测和报警，彼此互不干扰。优选的，所述管理系统与所述移动终端无线连接，优选的，所述管理系统与所述移动终端移动通信连接，所述移动通信连接包括采用码分多址或时分多址或3G或4G等移动通信方式进行连接。优选的，所述管理系统与所述监测主机移动通信连接，由此可以实现远程化和无线化管理。

优选的，所述管理系统设置分级判断模块，所述分级判断模块用于根据所述安全状况的严重程度及/或紧急程度，生成相异级别的预警信号，并由所述管理系统向所述移动终端发出所述预警信号。由此可以实现所述管理系统可根据破坏事件的严重程度及紧急状况分为多个级别告警，使得移动终端或其管理人员能够根据所述预警信号执行相应操作，包括立刻派员赶赴现场、出动无人机去现场获取现场信息等。优选的，所述分级判断模块用于根据所述安全状况的严重程度及/或紧急程度，生成相异急重级别的预警信号。所述急重级别即反映所述安全状况的严重程度及/或紧急程度的预定义级别。

优选的，各实施例中，采用所述监测主机替代所述管理系统根据所述电信号判断发生安全状况时，向所述监测主机所对应的所述移动终端发出预警信号，并上报所述管理系统；由此可以实现监测主机各管一摊各负其责，在其有效监测区域内自行联系对应的移动终端以实现管道线路安全预警。优选的，每间隔预设距离设置一所述监测主机。优选的，每间隔预设距离设置一所述移动终端。优选的，所述预设距离根据所述光纤平均衰减指标而设置。优选的，所述移动终端包括智能终端。优选的，所述移动终端包括智能手机、平板电脑、笔记本电脑及/或无人机。优选的，所述移动终端还用于在所述预警信号满足出警条件时，根据所述预警信号移动到所述预警信号中的告警位置。优选的，所述移动终端包括无人机，所述无人机用于在所述预警信号满足出警条件时，根据所述预警信号自行移动到所述预警信号中的告警位置。或者，所述移动终端包括无人巡逻车，所述无人巡逻车用于在所述预警信号满足出警条件时，根据所述预警信号自行移动到所述预警信号中的告警位置。或者，所述移动终端包括车载值勤装置，所述车载值勤装置用于在所述预警信号满足出警条件时，根据所述预警信号自行移动到所述预警信号中的告警位置。优选的，所述车载值勤装置为常驻值勤人员的车载平台，优选的，所述车载值勤装置为无人驾驶的常驻值勤人员的车载平台；这样，当发生安全状况时，车载平台直接开赴预警信号中的告警位置，然后值勤人员下车观察情况即可。

较好的是，所述移动终端包括智能手机和具有摄像系统的无人机；所述管理系统连接所述无人机，所述管理系统用于接收所述电信号并根据所述电信号判断发生安全状况时，向所述无人机发出预警信号；所述无人机用于在接收所述预警信号时，根据所述预警信号自行移动至所述预警信号中的告警位置并通过所述摄像系统获取环境状况信息，且将所述环境状况信息发送给所述智能手机，以通知所述智能手机的用户根据所述环境状况信息采取相应措施，例如赶赴告警位置等。或者所述管理系统连接所述智能手机，所述智能手机连接所述无人机，所述管理系统用于接收所述电信号并根据所述电信号判断发生安全状况时，向所述智能手机发出预警信号；所述智能手机用于在接收所述预警信号时，根据所述预警信号控制所述无人机移动至所述预警信号中的告警位置并通过所述摄像系统获取环境状况信息，且由所述无人机将所述环境状况信息发送给所述智能手机，以通知所述智能手机的用户根据所述环境状况信息采取相应措施，例如赶赴告警位置。较好的是，所述管理系统分别连接所述无人机和所述智能手机，所述管理系统用于接收所述电信号并根据所述电信号判断发生安全状况时，分别向所述无人机和所述智能手机发出预警信号；所述无人机用于在接收所述预警信号时，根据所述预警信号自行移动至所述预警信号中的告警位置并通过所述摄像系统获取环境状况信息，且将所述环境状况信息发送给所述智能手机，所述智能手机用于在接收所述预警信号时，判断是否需要采取相应措施，以及用于在接收所述环境状况信息时，判断是否需要采取相应措施，例如赶赴告警位置等。较好的是，所述无人机还用于移动至所述预警信号中的告警位置时发出警示信号，以使破坏者知难而退。这样，可以通过无人机迅速赶到告警位置，及时有效地发出警告，有时候警告比惩戒更能保护管道线路，维护国家和权利人的利益。

较好的是，所述基于分布式光纤传感的管道线路安全预警系统还设有多个监测站，所述监测站亦可称为站场或站点，每一所述监测站中设置一所述监测主机，即所述监测主机设置于所述监测站中；较好的是，所述监测站设置于地下，由此可以实现较为隐蔽的监测位置。或者所述监测站设置于地上，较好的是，所述监测站设置于电线杆上或者电力支架上，由此可以节省监测站的建设资源并且具有较好的监测效果。较好的是，所述监测站设有旋转支架并在所述旋转支架上设有摄像装置，所述摄像装置用于监测所述监测站周边环境状况信息；优选的，所述监测站设有连接所述摄像装置的发送装置，所述发送装置用于将所述监测站周边环境状况信息发送给所述管理系统；优选的，所述监测主机连接所述发送装置，所述发送装置还用于将所述电信号发送给所述管理系统。较好的是，所述监测站还设有无人机收容腔室和无人机充电端，所述无人机收容腔室用于停驻所述无人机，所述无人机充电端用于为所述无人机充电；较好的是，所述发送装置还与所述无人机的所述摄像系统无线连接，所述发送装置还用于将所述环境状况信息发送给所述管理系统。优选的，所述发送装置具有收发模块，即所述发送装置为收发装置，优选的，所述管理系统通过所述发送装置连接所述无人机，所述管理系统用于接收所述电信号并根据所述电信号判断发生安全状况时，通过所述发送装置向所述无人机发出预警信号。

优选的，所述传感光缆用于与管道线路同沟敷设。即，所述传感光缆用于与待保护的管道线路同沟敷设，即传感光缆用于对需要进行安全预警的管道线路同沟敷设。如图4所示，传感光缆300与管道线路500在土600中同一沟700敷设，沟700填土设置。优选的，所述传感光缆为管道线路同沟敷设的通信光缆中的1芯。优选的，所述管道线路为油气管道，所述传感光缆为与油气管道同沟敷设的1芯通信光缆或通信光缆中的1芯。优选的，所述管道线路为光缆线路，所述传感光缆为光缆线路中的1芯。值得指出的是，本发明的实施例中，所述管道线路包括光缆线路及/或油气管道，如图5所示，通过采用通信光缆300作为分布式传感单元的传感光缆，通过监测主机200实现相干瑞利散射检测以实时感应土壤振动，当管理系统100判断土壤振动符合挖掘或相关特征时确定发生安全状况，挖掘包括人工挖掘或机械挖掘等，则向移动终端400发出预警信号，移动终端根据不同的预警信号例如不同程度的预警信号作出相应的处理，包括去现场或者调用摄像头等，各个实施例采用了相干瑞利散射检测技术，瑞利散射是入射光与介质中的微观粒子发生弹性碰撞引起的，散射光的频率与入射光的频率相同，相干瑞利散射检测技术一般是采用光时域反射(Optical Time-DomainReflectometer，OTDR)结构来实现被测量的空间定位。具体地，瑞利散射的原理是沿光纤传播的光在纤芯内各点都会有损耗，一部分光沿着与光纤传播方向成180度的方向散射，返回光源。这种情况下，利用分析光纤中后向散射光的方法，测量因散射、吸收等原因产生的光纤传输损耗和各种结构缺陷引起的结构性损耗，通过显示损耗与光纤长度的关系来检测外界信号场分布于光纤上的扰动信息。由于瑞利散射属于本征损耗，因此可以作为应变场检测参量的信息载体，提供沿光路全程的单值连续检测信号。这样，由于窄带光脉冲被注入到光纤中，该监测主机通过测量后向散射光强随时间变化的关系，能够检查出光纤光信号的连续性并测出其中的衰减程度；当某位置处的管道线路上面的土壤被挖动时，该光纤光信号的连续性及其衰减程度发生变化，当管理系统判断土壤振动符合挖掘或相关特征时确定发生安全状况，向移动终端发出预警信号；设入射光经后向散射返回到光纤入射端所需的时间为t，则激光脉冲在光纤中所走过的路程为2L＝vt，其中，v是光在光纤中传播的速度，v＝c/n，c为真空中的光速，n为光纤的折射率；这样，在t时刻测量的是离光纤入射端距离为L处局域的后向散射光。由此，采用OTDR技术，可以确定光纤处的损耗，光纤故障点和发生安全状况的位置，按设计要求，精度可达±20m；在理想状况下，精度可达±10m，因此可以达到精准定位的效果。由此可以实现所述管理系统对第三方事件进行报警和定位，定位精度达±20m或更高。

较好的是，所述管理系统还设有地震判断模块，所述地震判断模块用于根据所述电信号判断是否符合地震预报条件，是则直接向所述移动终端发出地震紧急预警信号，用于通知所述移动终端的管理人员及时采用方针应对措施。或者，所述监测主机还设有地震判断模块，所述地震判断模块用于根据所述电信号判断是否符合地震预报条件，是则向所述管理系统发出地震紧急预警信号，并由所述管理系统向所述移动终端发出地震紧急预警信号，用于通知所述移动终端的管理人员及时采用方针应对措施。由此可以实现无数基于分布式光纤传感的地震预测判断，在防震减灾方面能够提供极好的预测信号支持。

较好的是，所述基于分布式光纤传感的管道线路安全预警系统包括多个所述管理系统且各所述管理系统云连接。较好的是，所述基于分布式光纤传感的管道线路安全预警系统还包括大数据云计算服务设备，所述大数据云计算服务设备与所述管理系统连接或者所述大数据云计算服务设备分别与各所述管理系统连接，所述大数据云计算服务设备用于根据所述电信号进行大数据支持的地震预测计算，并根据所述电信号判断是否符合地震预报条件，是则通过所述管理系统向所述移动终端发出地震紧急预警信号，由此可以实现快速准确有效的震前预测；当传感光缆越来越多且数据积累越来越多时，能够实现对于广泛地域范围的较为准确的震前预测，对于国计民生具有重大作用。较好的是，所述大数据云计算服务设备还与地震局的数据库连接或者设置在地震局。及/或，所述移动终端还设有地震提示模块，所述地震提示模块用于在所述移动终端收到包括地震告警信息的预警信号或所述地震紧急预警信号时，控制所述移动终端发出预设剧烈通知；所述预设剧烈通知包括：将通知铃声调至最大音量并发出地震警报音，将振动幅度调至最大幅度并控制振动，及/或向预设目标用户群同时发出所述地震紧急预警信号。由此可以实现及时有效大范围地迅速提出准确有效的地震预警，特别适合配合所述大数据云计算服务设备提供准确的地震紧急预警信号一同使用。

优选的，各个实施例中，所述预警信号包括告警位置、告警事件类型、告警发生时间、巡检计划及/或巡检线路。这样，所述移动终端或其管理人员能够根据所述预警信号灵活地确定告警位置、告警事件类型、告警发生时间、巡检计划及/或巡检线路，从而在第一时间奔赴现场，及时有效地阻止安全事故的发生，达到管道线路安全预警效果，且所述管理系统实现了7*24小时实时在线监测，改变了传统模式的人工巡检效率低、不连续的问题。较好的是，所述管理系统设有地理信息系统，所述预警信号包括配合地理信息系统显示的告警位置及/或告警现场环境。优选的，所述告警现场环境用于指示山地、山谷、河流及/或河谷等自然环境或者工厂、公路、村庄或农田等生产生活环境，以协助移动终端能够有效地自行移动到告警位置。较好的是，所述预警信号包括告警位置、告警事件类型和告警发生时间，所述智能手机设置线路预警模块，所述线路预警模块用于根据所述告警位置、所述告警事件类型和所述告警发生时间，生成巡检计划和巡检线路，并为所述巡检计划定义急重级别，所述智能手机还用于根据所述急重级别、所述巡检计划和所述巡检线路，发送安全预警通知信号，以通知管理人员或用户响应所述急重级别并按所述巡检线路执行所述巡检计划。其中，所述急重级别即反映所述安全状况的严重程度及/或紧急程度的预定义级别。管理人员或用户可以亲自前往，也可以调遣无人机等设备前往，还可以安排就近巡视人员前往，安全预警措施非常方便且快速有效。一个具体应用示例是，所述线路预警模块为智能手机APP。

一个具体应用示例是，基于分布式光纤传感的管道线路安全预警系统利用与管道同沟敷设的普通通信光缆中的一芯光纤作为分布式传感器，监测主机基于相干瑞利检测技术，长距离连续实时监测光缆沿线的土壤振动情况，土壤振动情况包括在光缆附近施工、人为破坏及/或自然冲蚀等，通过管理系统由此来分析识别可能的破坏事件和威胁事件，及时向移动终端报警，由移动终端或其管理人员进行及时处理，起到安全预警的作用，属于事前监测，由此实时在线监测管道沿线周围环境，并能够对这些事件进行精确的分析和定位，通过GIS(地理信息系统)显示事件发生地的具体位置和性质，及时有效地阻止破坏事件的发生。

优选的，相邻两所述监测主机之间还设有阀室或控制阀，阀室或控制阀用于控制所述管道线路的通断。又一个具体应用示例是，如图6所示，基于分布式光纤传感的管道线路安全预警系统应用于某一管道线路中，以保障成品油安全运输，防止打孔盗油或机械施工等具有对输送管道安全隐患的危险活动，其中管道线路总计75km，即传感光缆300总计75km，依据管道站场分布和管理权限，在75公里管道的A站910和B站920分别安装一台监测主机200；管理系统100安装在A站的调控中心，A站910和B站920之间设有阀室930，A站910和阀室930之间的距离为39km，B站920和阀室930之间的距离为36km，管理系统100通过交换机800和通信网络分别与2台监测主机连接并进行统一管理，承担着全线的管道线路安全预警任务。

进一步地，本发明的实施例还包括，上述各实施例的各技术特征，相互组合形成的基于分布式光纤传感的管道线路安全预警系统。

需要说明的是，上述各技术特征继续相互组合，形成未在上面列举的各种实施例，均视为本发明说明书记载的范围；并且，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种基于分布式光纤传感的管道线路安全预警系统，其特征在于，包括管理系统、监测主机、传感光缆和移动终端，所述移动终端包括智能手机和具有摄像系统的无人机；

所述传感光缆采用通信光缆作为分布式传感单元，所述传感光缆用于实时感应土壤振动，所述传感光缆为管道线路同沟敷设的通信光缆中的1芯；

所述监测主机分别连接所述传感光缆和所述管理系统，所述监测主机用于采集土壤振动对所述传感光缆的光纤中光信号所造成的变化量，对所述变化量进行分析处理并转换为电信号，发送给所述管理系统，

所述管理系统还连接所述移动终端，所述管理系统用于接收所述电信号并根据所述电信号判断发生安全状况时，向所述移动终端发出预警信号；其中，所述管理系统设置分级判断模块，所述分级判断模块用于根据所述安全状况的严重程度及/或紧急程度，生成相异急重级别的预警信号，并由所述管理系统向所述移动终端发出所述预警信号；所述急重级别为反映所述安全状况的严重程度及/或紧急程度的预定义级别；

所述基于分布式光纤传感的管道线路安全预警系统还设有多个监测站，所述监测主机设置于所述监测站中；

所述监测站设置于电线杆上或者电力支架上，所述监测站设有旋转支架并在所述旋转支架上设有摄像装置，所述摄像装置用于监测所述监测站周边环境状况信息；所述监测站设有连接所述摄像装置的发送装置，所述发送装置用于将所述监测站周边环境状况信息发送给所述管理系统；

所述监测主机连接所述发送装置，所述发送装置还用于将所述电信号发送给所述管理系统；

所述监测站还设有无人机收容腔室和无人机充电端，所述无人机收容腔室用于停驻无人机，所述无人机充电端用于为所述无人机充电；所述发送装置还与所述无人机的所述摄像系统无线连接，所述发送装置还用于将所述环境状况信息发送给所述管理系统；

所述管理系统连接所述无人机，所述管理系统用于接收所述电信号并根据所述电信号判断发生安全状况时，向所述无人机发出预警信号；所述无人机用于在接收所述预警信号时，根据所述预警信号自行移动至所述预警信号中的告警位置并通过所述摄像系统获取环境状况信息，且将所述环境状况信息发送给所述智能手机，以通知所述智能手机的用户根据所述环境状况信息采取相应措施；

或者，所述管理系统连接所述智能手机，所述智能手机连接所述无人机，所述管理系统用于接收所述电信号并根据所述电信号判断发生安全状况时，向所述智能手机发出预警信号；所述智能手机用于在接收所述预警信号时，根据所述预警信号控制所述无人机移动至所述预警信号中的告警位置并通过所述摄像系统获取环境状况信息，且由所述无人机将所述环境状况信息发送给所述智能手机，以通知所述智能手机的用户根据所述环境状况信息采取相应措施；

或者，所述管理系统分别连接所述无人机和所述智能手机，所述管理系统用于接收所述电信号并根据所述电信号判断发生安全状况时，分别向所述无人机和所述智能手机发出预警信号；所述无人机用于在接收所述预警信号时，根据所述预警信号自行移动至所述预警信号中的告警位置并通过所述摄像系统获取环境状况信息，且将所述环境状况信息发送给所述智能手机，所述智能手机用于在接收所述预警信号时，判断是否需要采取相应措施，以及用于在接收所述环境状况信息时，判断是否需要采取相应措施；

所述管理系统还设有地震判断模块，所述地震判断模块用于根据所述电信号判断是否符合地震预报条件，是则直接向所述移动终端发出地震紧急预警信号，用于通知所述移动终端的管理人员及时采用方针应对措施；或者，所述监测主机还设有地震判断模块，所述地震判断模块用于根据所述电信号判断是否符合地震预报条件，是则向所述管理系统发出地震紧急预警信号，并由所述管理系统向所述移动终端发出地震紧急预警信号，用于通知所述移动终端的管理人员及时采用方针应对措施；

所述基于分布式光纤传感的管道线路安全预警系统包括多个所述管理系统且各所述管理系统云连接，所述基于分布式光纤传感的管道线路安全预警系统还包括大数据云计算服务设备，所述大数据云计算服务设备与所述管理系统连接或者所述大数据云计算服务设备分别与各所述管理系统连接，所述大数据云计算服务设备用于根据所述电信号进行大数据支持的地震预测计算，并根据所述电信号判断是否符合地震预报条件，是则通过所述管理系统向所述移动终端发出地震紧急预警信号；

所述大数据云计算服务设备还与地震局的数据库连接或者设置在地震局；及/或，所述移动终端还设有地震提示模块，所述地震提示模块用于在所述移动终端收到包括地震告警信息的预警信号或所述地震紧急预警信号时，控制所述移动终端发出预设剧烈通知；所述预设剧烈通知包括：将通知铃声调至最大音量并发出地震警报音，将振动幅度调至最大幅度并控制振动，及/或向预设目标用户群同时发出所述地震紧急预警信号。

2.根据权利要求1所述基于分布式光纤传感的管道线路安全预警系统，其特征在于，所述监测主机的数量为多个。

3.根据权利要求1所述基于分布式光纤传感的管道线路安全预警系统，其特征在于，所述移动终端的数量为多个。

4.根据权利要求3所述基于分布式光纤传感的管道线路安全预警系统，其特征在于，每间隔预设距离设置一所述移动终端，所述预设距离根据所述传感光缆的光纤平均衰减指标而设置，所述移动终端还用于在所述预警信号满足出警条件时，根据所述预警信号移动到所述预警信号中的告警位置；所述移动终端包括无人机、无人巡逻车和车载值勤装置。

5.根据权利要求1所述基于分布式光纤传感的管道线路安全预警系统，其特征在于，所述传感光缆用于与管道线路同沟敷设。

6.根据权利要求1所述基于分布式光纤传感的管道线路安全预警系统，其特征在于，所述传感光缆的光纤平均衰减指标不大于0.25dB/km。

7.根据权利要求1所述基于分布式光纤传感的管道线路安全预警系统，其特征在于，所述移动终端包括智能终端。

8.根据权利要求1所述基于分布式光纤传感的管道线路安全预警系统，其特征在于，所述预警信号包括告警位置、告警事件类型、告警发生时间、巡检计划及/或巡检线路。

9.根据权利要求1至8中任一项所述基于分布式光纤传感的管道线路安全预警系统，其特征在于，所述移动终端还用于在所述预警信号满足出警条件时，根据所述预警信号移动到所述预警信号中的告警位置。

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