CN111965693B - 一种基于光缆的管线走向示踪方法及系统 - Google Patents

一种基于光缆的管线走向示踪方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开基于光缆的管线走向示踪方法和系统，本方案适用的管线具备与管线走向一致且相邻的光缆；先确定待测光缆；将待测光缆尾端与分布式光纤传感解调装置连接；将固定频率源装置发出振动信号后放置在光缆上方沿可能埋设光缆的位置，根据固定频率源装置在不同位置时分布式光纤传感解调装置解调计算扰动信息确定待测光缆的相对位置，得到待探测管线的走向。本方案通过改变固定频率源装置的位置多次测量以明确与待测管线的走向一致且相邻光缆的走向，借助光缆的位置走向即可准确判断出管线的位置走向，该方法可用于探测非金属管道的走向，有效避免第三方信号或多管道密集区的误判断，施工方便、操作简单、检测精度高、检测效率高。

Description

一种基于光缆的管线走向示踪方法及系统
技术领域
本发明涉及管道走向检测技术领域，具体涉及一种基于光缆的管线走向示踪方法及系统。
背景技术
随着城市化进程的加快和城市建设的快速发展，各地加大了城市地下空间、特别是地下管线的开发和利用，加强了地下管线档案管理。但由于一些地下管线工程建设单位、管线管理单位等，不能及时向城建档案管理部门送交地下管线档案，致使地下管线档案信息的集中统一管理和查询服务工作不能适应城市建设发展的需要。地下管线在方便城市生活的同时，也因施工不当、年久失修等存在很大的安全隐患，可能造成巨大的人员和财产损失。
目前管道走向检测方式主要有两种：被动源无线电探测法和主动源无线电探测法。但是被动源探测法要求探测的管线必须是金属管线而且带有足够强的无线电信号，主动源无线电探测法会探测到管线密集区域内的其他管线或电缆，这些对探测管线的走向都带来的不便，因而不能广泛运用于现场作业，当管线或电缆分流时，探测起来也很不便。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种基于光缆的管线走向示踪方法及系统，通过改变固定频率源装置的位置来进行多次测量，可以明确光缆的走向，由于光缆与待测管线的走向一致且相邻，借助光缆的位置走向即可准确判断出管线的位置走向。
本发明通过下述技术方案实现：
本方案提供一种基于光缆的管线走向示踪方法，所述方法适用的管线具备与管线走向一致且相邻的光缆，包括以下步骤：
T1.选择与管线走向一致的光缆作为待测光缆；
T2.将待测光缆尾端与分布式光纤传感解调装置连接；
T3.将固定频率源装置发出振动信号后放置在光缆上方沿可能埋设光缆的位置，记录固定频率源装置在不同位置时分布式光纤传感解调装置解调计算的扰动信息；
T4.根据扰动信息确定待测光缆的相对位置，连接待测光缆的多个相对位置即为待探测管线的走向。
根据扰动信息确定待测光缆的相对位置后使用GPS定位仪记录当前管线地理位置，最后将GPS定位仪记录的地理位置连接起来就可以得到探测管线的走向。
进一步优化方案为，T3和T4具体过程为：
S1.以分布式光纤传感解调装置为相对位置A，使固定频率源装置在以相对位置A为圆心，R为半径的圆周C1上移动；
S2.记录固定频率源装置在圆周C1各位置时，分布式光纤传感解调装置解调计算的扰动信息；
S3.从S2得到的扰动信息中确定圆周C1上待测光缆的相对位置B；
S4.在以上一相对位置为圆心，R为半径的圆周上确定下一个相对位置。
进一步优化方案为，每个圆周上相对位置的数量只有一个。
进一步优化方案为，所述扰动信息包括：扰动信号的频率和扰动信号的强度。
进一步优化方案为，同一圆周上扰动信号的强度为最大值的位置确定为该圆周上的相对位置。
进一步优化方案为，所述固定频率源装置施加的振动信号为单一频率。
进一步优化方案为，相对位置扰动信号的频率包含以与固定频率源装置发出振动信号相同的频率为主频信号。
基于上述方法，本方案提供一种基于光缆的管线走向示踪系统，所述系统适用的管线具备与管线走向一致且相邻的光缆，其特征在于，包括：分布式光纤振动解调装置和固定频率源装置；
固定频率源装置发出振动信号，分布式光纤振动解调装置与光缆连接，分布式光纤振动解调装置实时解调计算光缆受到振动信号的扰动信息。
进一步优化方案为，所述固定频率源装置发出振动信号为单一频率。
进一步优化方案为，所述扰动信息包括：扰动信号的频率和扰动信号的强度。
本发明工作原理：本发明提供的基于光缆的管线走向示踪系统和方法，只需将待测光缆与分布式光纤传感解调装置连接，在光缆上方沿可能光缆埋设方向设置稳定频率振动源并施加单一频率振动信号，通过分布式光纤传感解调装置解调计算的扰动信号来判断光缆的相对位置，通过改变固定频率源装置的位置来进行多次测量，可以明确光缆的走向，由于光缆与待测管线的走向一致且相邻，借助光缆的位置走向即可准确判断出管线的位置走向；本方案提供的管道示踪方法，不是以管道本身作为探测源，而以管道内的光缆或预设在管道周围的光缆作为探测源进行探测，每个管道匹配有各自的光缆，可以有效避免管线密集区域的误探现象。
对于石油和天然气管道一般为金属管道，对于金属管道，现有技术是通过金属探测装置来确定管道的走向，但是对于一些非金属管道进行走向确定却很困难，本方案提供的示踪方法，对于非金属的天然气或石油管道，以及城市中的电缆管道、自来水等管道，在装设时，预先装配好探测用的光缆，后期就可以用本方法进行管道走向确定；对于一些通信管道，管道内原本就含有光缆，无需另外装设光缆，进行管道示踪时可以直接使用管道内的光缆参加探测；且该方法采用分布式检测，实现了监测无缝式记录、检测距离长、监测范围大、可多处同时进行检测，提高检测效果。
传统管道示踪方法在管道出现岔路后，无法分清目标管道的具体走向，而本方案提供的方法只要光缆有明确的走向(通信管道中每条光缆一定具有明确的走向，对于预埋设光缆的管道，在埋设时保证每条管道都埋设单一的一根光缆即可)，管道示踪系统就可以判断出目标管道的具体走向，不会因为分岔后出现异常。
通信光缆接收信号的能量来判断管道的走向，具有长周期、有效性好、几乎无盲区、易于施工、易于构建安全管理网、监测点无需供电等优点。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
1.本发明提供的一种基于光缆的管线走向示踪系统和方法，借助光缆的位置走向即可准确判断出管线的位置走向，相比于传统电磁探测的方法，本专利用于探测非金属管道的走向；
2.本发明提供的一种基于光缆的管线走向示踪系统和方法，采用分布式检测，实现了监测无缝式记录、检测距离长、监测范围大、可多处同时进行检测提高检测效果；固定频率源装置发出振动信号为单一频率振动信号，避免了第三方信号造成的误判断。
3.本发明提供的一种基于光缆的管线走向示踪系统和方法，可以判断目标管线的具体走向，避免因管线分岔而出现管线示踪异常现象。
4.本发明提供的一种基于光缆的管线走向示踪系统和方法，可以多处同时作业，从而提高工作效率。
5.本发明提供的一种基于光缆的管线走向示踪系统和方法，可用于城市地下管道，包含通信光缆管道、电缆管道、自来水管道、天然气管道等管道。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。
图1为基于光缆的管线走向示踪系统结构示意图；
图2为光缆的管线走向示踪示意图。
在附图中：
1-地层，2-分布式光纤振动解调装置，3-固定频率源装置，4-光缆，5-待探测管线。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例1
一种基于光缆的管线走向示踪方法，所述方法适用的管线具备与管线走向一致且相邻的光缆，包括以下步骤：
T1.选择与管线走向一致的光缆作为待测光缆；
T2.将待测光缆尾端与分布式光纤传感解调装置连接；
T3.将固定频率源装置发出振动信号后放置在光缆上方沿可能埋设光缆的位置，记录固定频率源装置在不同位置时分布式光纤传感解调装置解调计算的扰动信息；
T4.根据扰动信息确定待测光缆的相对位置，连接待测光缆的多个相对位置即为待探测管线的走向。
T3和T4具体过程为：
S1.以分布式光纤传感解调装置为相对位置A，使固定频率源装置在以相对位置A为圆心，R为半径的圆周C1上移动；
S2.记录固定频率源装置在圆周C1各位置时，分布式光纤传感解调装置解调计算的扰动信息；
S3.从S2得到的扰动信息中确定圆周C1上待测光缆的相对位置B；
S4.在以上一相对位置为圆心，R为半径的圆周上确定下一个相对位置。
相邻的两个相对位置不重叠，且相对位置的数量为一个或多个。
所述扰动信息包括：扰动信号的频率和扰动信号的强度。
同一圆周上扰动信号的强度为最大值的位置确定为该圆周上的相对位置。
所述固定频率源装置施加的振动信号为单一频率。
相对位置扰动信号的频率与固定频率源装置发出振动信号的频率相同。
实施例2
一种基于光缆的管线走向示踪系统，所述系统适用的管线具备与管线走向一致且相邻的光缆，包括：分布式光纤振动解调装置2和固定频率源装置3；
固定频率源装置3发出振动信号，分布式光纤振动解调装置2与光缆连接，分布式光纤振动解调装置2实时解调计算光缆受到振动信号的扰动信息。
所述固定频率源装置3发出振动信号为单一频率。
所述扰动信息包括：扰动信号的频率和扰动信号的强度。
实施例3
如图1所示，本实施例选取城市地下管道附近埋设使用的通信光缆，提供的基于光缆的管道示踪方法。
首先，根据地下管廊施工记录大致预估确认地下管廊(待探测管线5)与地下通信光缆(光缆4)的相对位置，确定所探测通信光缆(光缆4)与地下管廊(待探测管线5)走向相同且位置接近；
接着，将地下通信光缆(光缆4)尾端与分布式光纤传感解调仪(分布式光纤传感解调装置2)连接，实时解调计算通信光缆受扰动的大小、扰动信号的频率及扰动位置；
然后，根据地下通信光缆的施工记录前期判断光缆的大致走向，在光缆上方沿可能光缆埋设方向设置稳定频率振动源(固定频率源装置3)施加单一频率振动信号，分布式光纤振动传感解调仪通过判断判断扰动信号的频率，来判断该处扰动是否为振动源提供，以此避免第三方造成的误判断；分布式光纤传感解调仪通过判断信号大小，来判断稳定频率振动源与光缆相对位置；
进一步，在光缆上方遍历式的移动稳定频率振动源位置，当分布式光纤传感解调仪接收信号强度最大时，可认为稳定频率振动源位于光缆正上方，从而确定该点为管道的正常走向；
最后，确定稳定频率振动源位于光缆上方时，记录光缆走向，继续移动稳定频率振动源位置，继续寻找光缆走向。如图2所示，以分布式光纤传感解调装置为相对位置A，使固定频率源装置在以相对位置A为圆心，r为半径的圆周C1上移动；记录固定频率源装置在圆周C1各位置时，分布式光纤传感解调装置解调计算的扰动信息；从S2得到的扰动信息中确定圆周C1上待测光缆的相对位置B；在以上一个相对位置为圆心，r为半径的圆周上确定下一个相对位置，在面对O-S岔路和J-N岔路时，传统的电磁探测方法能探测出两条管道，但是无法确定哪条管道是目标走向，倘若O-S岔路为目标走向，那么在J-N岔路上施加信号源，分布式传感系统无法接受到信号，从而避免了对J-N岔路的判断；倘若需要探测J-N管道，则需要更换一条与J-N管道走向相同的光缆进行相应的操作。
实施例4
分别使用三台固定频率源装置在不同位置处进行同时测量，其中三台固定频率源装置的性能参数保持一致，例如三台固定频率源装置分别检测到图2中相对位置B点、C点和D点，在传统的电磁探测方法多处同时探测，只能确定该处是否有管道，不能确定该处管道是不是目标管道，因为只要有管道，且管道中有金属它就会认定该处有管道，但是该管道是不是有意义的，传统方法并不能判断出来；而本方案对非目标管道不敏感，因为分布式传感系统只连接了目标管道走向的光缆，无法接收到非目标走向的光缆的信号，因此可以实现多处同时测试。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种基于光缆的管线走向示踪方法，所述方法适用的管线具备与管线走向一致且相邻的光缆，其特征在于，包括以下步骤：
T1.选择与管线走向一致的光缆作为待测光缆；
T2.将待测光缆尾端与分布式光纤传感解调装置连接；
T3.将固定频率源装置发出振动信号后放置在光缆上方沿可能埋设光缆的位置，记录固定频率源装置在不同位置时分布式光纤传感解调装置解调计算的扰动信息；
T4.根据扰动信息确定待测光缆的相对位置，连接待测光缆的多个相对位置即为待探测管线的走向；
T3和T4具体过程为：
S1.以分布式光纤传感解调装置为相对位置A，使固定频率源装置在以相对位置A为圆心，R为半径的圆周C1上移动；
S2. 记录固定频率源装置在圆周C1各位置时，分布式光纤传感解调装置解调计算的扰动信息；
S3. 从S2得到的扰动信息中确定圆周C1上待测光缆的相对位置B；
S4. 在以上一相对位置为圆心，R为半径的圆周上确定下一个相对位置；
所述扰动信息包括：扰动信号的频率和扰动信号的强度；
同一圆周上扰动信号的强度为最大值的位置确定为该圆周上的相对位置；分布式光纤传感解调装置通过判断扰动信号的频率，来判断扰动信号是否为固定频率源装置提供，以此避免第三方造成的误判断；分布式光纤传感解调装置通过判断扰动信号大小，来判断固定频率源装置与光缆相对位置；在光缆上方遍历式的移动固定频率源装置的位置，当分布式光纤传感解调装置接收信号强度最大时，认为固定频率源装置位于光缆正上方，从而确定此时固定频率源装置的位置为光缆的一个相对位置。
2.根据权利要求1所述的一种基于光缆的管线走向示踪方法，其特征在于，每个圆周上相对位置的数量只有一个。
3.根据权利要求1所述的一种基于光缆的管线走向示踪方法，其特征在于，所述固定频率源装置施加的振动信号为单一频率。
4.根据权利要求3所述的一种基于光缆的管线走向示踪方法，其特征在于，相对位置扰动信号的频率包含以与固定频率源装置发出振动信号相同的频率为主频信号。
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