CN112630919B - 一种光缆以及光缆铺设方法 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了一种光缆以及光缆铺设方法，用于实现流体管道中全管道的光缆铺设。本申请实施例提供一种光缆，其具体结构如下：该光缆包括光纤、光纤的浮力调节装置和牵引装置；其中，该牵引装置与该光纤相连，用于利用该流体管道内的流体介质的流体推动力牵引该光缆沿该流体介质的流动方向前进或者利用该流体介质的流体推动力固定该光缆；而该浮力调节装置包裹该光纤，用于调节该光缆的密度，使得该光缆浮在该流体管道中。

Description

一种光缆以及光缆铺设方法

技术领域

本申请涉及通信领域，尤其涉及一种光缆以及光缆铺设方法。

背景技术

随着国家基础设施的建设，油气管道、水管等都进行统一铺设，而这些管道通常都急需实现管道健康监管和泄露检测。在传统检测中，检测方式大多数是负压波与流量平衡等方法，检测的定位精度标称50米左右，实际定位精度大于100米，定位精度差，从而造成维修挖掘成本高等问题。目前分布式光纤传感采用光时域反射技术，定位精度可达0.2米，单纤测量距离可达50公里且光纤采用普通通信光缆，因此其具有超长距检测、精准定位、低成本等优势，日益成为管道监测的首选技术。

分布式光纤传感技术中的实现基础即是要求光纤随着管道进行铺设，但目前的光纤铺设通常是采用预定制的管道槽铺设光纤或者是通常水泵、气泵、推进器或管道无损机器人将光纤在管道内进行牵引铺设。

但是这些铺设方式都存在相应的问题，比如采用预定制的管道槽铺设光纤时，需要拆除原有管道而重新铺设新的管道，这对于已埋地下的管道，改造难度大、成本高；而水泵、气泵、推进器或管道无损机器人将光纤在管道内进行牵引铺设时，通常需要考虑推进器无法在液体场景下应用，而管道无损机器人无法在小管道场景下应用。目前这些都是急需解决的问题。

发明内容

本申请实施例提供了一种光缆以及光缆铺设方法，用于实现流体管道中全管道的光缆铺设。

第一方面，本申请实施例提供一种光缆，其具体结构如下：该光缆包括光纤、光纤的浮力调节装置和牵引装置；其中，该牵引装置与该光纤相连，用于利用该流体管道内的流体介质的流体推动力牵引该光缆沿该流体介质的流动方向前进或者利用该流体介质的流体推动力固定该光缆；而该浮力调节装置包裹该光纤，用于调节该光缆的密度，使得该光缆浮在该流体管道中。

可以理解的是，该浮力调节装置还可以在该光缆铺设完成之后，调节该光缆的密度，使得该光缆的密度大于该流体管道中的流体介质的密度，从而使得该光缆下沉，并固定在该流体管道的内壁。

本实施例中提供的技术方案中，该光纤预制成可悬浮或者漂浮在该流体管道的流体介质中的光缆，且该牵引装置可以利用流体介质前进的流体推动力，从而使得该牵引装置带着光缆向前铺设。当铺设完成之后，调整该光缆的密度，以使得该光缆可以下沉并固定在该流体管道的内壁，从而完成光缆铺设。这样可以根据流体介质的具体情况来进行光纤预制，从而实现了光纤可以在任何流体介质中进行铺设，同时利用流体介质的流体推动力进行铺设，结构简单，使得铺设更简单。

可选的，该浮力调节装置中包括填充物，其中该填充物的密度小于该流体管道内流体介质的密度。

进一步来说，该浮力调节装置的表面材质为溶于该流体管道内流体介质的材质。本实施例中，该浮力调节装置的表面材质可以生产为粗糙表面，比如该表面材质可以是表面粗糙的绒布或者表面粗糙的坡度面等等。

基于上述方案，可选的，一种可能实现方式中，该浮力调节装置是密封薄膜。

另一种可能实现方式中，该浮力调节装置为悬浮胶囊阵列。可以理解的是，该浮力调节装置的产品形式可以多样化，并不局限于本实施例中提供的两种方案，比如该浮力调节装置的产品形式可以是管状阵列。本实施例中，只要该浮力调节装置可以实现充入填充物，且可调节该光缆的密度即可，具体形式此处不做限定。

可选的，该牵引装置可以包括如下几种方案：

一种可能实现方式中，该牵引装置包括滑动环、连接棒、弧形牵引面、伞形薄膜、固定卡口以及支撑棒；其中，该支撑棒的一端与该光纤的端面连接，用于固定该牵引装置；然后该滑动环穿过该支撑棒，且该滑动环与该连接棒的一端连接，而该连接棒的另一端与弧形牵引面连接，从而实现该滑动环可以在支撑棒上进行滑动，并通过该连接棒带动该弧形牵引面张开或者收拢。其中，该弧形牵引面在张开时，利用该流体管道内的流体介质的流体推动力牵引该光缆沿着该流体管道的流体方向前进；而在该弧形牵引面收拢时，利用该流体管道内的流体介质的反向流体推动力将该牵引装置固定在该流体管道的内壁上。同时，该弧形牵引面上覆盖该伞形薄膜，其中该伞形薄膜内包括填充物，用于调节该牵引装置的密度，使得该牵引装置在该光缆的铺设过程中浮在该流体管道中。该固定卡口位于该支撑棒靠近该光纤的预设位置，用于固定该滑动环，从而使得该弧形牵引面收拢之后不再因为流体推动力重新张开。

可选的，该伞形薄膜的表面材质为溶于该流体管道内流体介质的材质。可以理解的是，若该伞形薄膜的产品形式为该光缆的入口(即管道阀门)充入填充物从而调节该光缆的密度，且该伞形薄膜的表面材质不溶于该流体管道中的流体介质时，该伞形薄膜与该光纤上包裹的浮力调节装置为一体的结构，即该伞形薄膜与该浮力调节装置为一个整体结构，可以同时完成充入填充物或释放填充物的操作。若该伞形薄膜的产品形式为预先制作并充入该填充物，且该伞形薄膜的表面材质为溶于该流体管道内流体介质的材质时，该伞形薄膜与该光纤上包裹的浮力调节装置可以为独立的两部分也可以是一个整体结构，具体情况此处不做限定。同时，在该牵引装置也包括浮力调节装置时，该牵引装置的浮力调节装置与该光纤的浮力调节装置的调节方向一致，即若需要减少该光缆的密度，则该牵引装置的浮力调节装置与该光纤的浮力调节装置都减少密度；若需要增大该光缆的密度，则该牵引装置的浮力调节装置与该光纤的浮力调节装置都减少密度。

另一种可能实现方式中，该牵引装置包括球状薄膜，半球状结构以及包括轴向滚轮的支撑结构；其中，该支撑结构的一端为轴向滚轮，该轴向滚轮与该半球状结构连接，以使得该半球状结构可以绕着该轴向滚轮转动；而该支撑结构的另一端与该光纤的端面连接，用于固定该牵引装置；该球状薄膜包裹该半球状结构，且该球状薄膜在光缆铺设过程中充入填充物，使得该球状薄膜可以膨胀，从而实现利用所述流体管道内的流体推动力牵引所述光缆沿所述流体管道的流体方向前进。同时该球状薄膜内在充入填充物之后，还可以调节该牵引装置的密度，从而使得该牵引装置在光缆的铺设过程中浮在该流体管道中。

可选的，该球状薄膜的表面材质为溶于该流体管道内流体介质的材质。可以理解的是，若该球状薄膜的产品形式为该光缆的入口(即管道阀门)充入填充物从而调节该光缆的密度，且该球状薄膜的表面材质不溶于该流体管道中的流体介质时，该球状薄膜与该光纤上包裹的浮力调节装置为一体的结构，即该球状薄膜与该浮力调节装置为一个整体结构，可以同时完成充入填充物或释放填充物的操作。若该球状薄膜的产品形式为预先制作并充入该填充物，且该球状薄膜的表面材质为溶于该流体管道内流体介质的材质时，该球状薄膜与该光纤上包裹的浮力调节装置可以为独立的两部分也可以是一个整体结构，具体情况此处不做限定。同时，在该牵引装置也包括浮力调节装置时，该牵引装置的浮力调节装置与该光纤的浮力调节装置的调节方向一致，即若需要减少该光缆的密度，则该牵引装置的浮力调节装置与该光纤的浮力调节装置都减少密度；若需要增大该光缆的密度，则该牵引装置的浮力调节装置与该光纤的浮力调节装置都减少密度。

可选的，该填充物为液体或者气体，其中该液体的密度小于或等于该流体介质的密度，该气体的密度小于或等于该流体介质的密度。可以理解的是，在该液体或该气体可以渗透出该浮力调节装置的情况下，该液体或该气体与该流体介质之间处于安全状态。即该液体或气体不会导致该流体介质发生质变，或者发生爆炸等事故问题。

第二方面，本申请实施例提供一种光缆铺设方法，用于在流体管道内铺设该第一方面所述的光缆，具体方法如下：

在该光缆进行铺设时，在该流体管道的管道阀门处增加压力平衡装置，其中，该压力平衡装置用于平衡该管道阀门的内外压力；然后在管道阀门的内外压力平衡之后，从该管道阀门处引入该光缆；最后利用该流体管道内的流体介质的流体推动力牵引该光缆沿该流体管道的流体方向前进，从而完成该光缆的铺设；最后在该光缆铺设完成之后，将该光缆固定在该流体管道的内壁。

本实施例中提供的技术方案中，该光纤预制成可悬浮或者漂浮在该流体管道的流体介质中的光缆，且该牵引装置可以利用流体介质前进的流体推动力，从而使得该牵引装置带着光缆向前铺设。当铺设完成之后，调整该光缆的密度，以使得该光缆可以下沉并固定在该流体管道的内壁，从而完成光缆铺设。这样可以根据流体介质的具体情况来进行光纤预制，从而实现了光纤可以在任何流体介质中进行铺设，同时利用流体介质的流体推动力进行铺设，结构简单，使得铺设更简单。

可选的，若该浮力调节装置的产品形式为在入口充入填充物，则在该光缆的铺设过程中，在该光缆入口处向该浮力调节装置内充入该填充物，以使得该光缆的密度小于或等于该流体管道内的流体介质的密度，从而实现该光缆可以悬浮或者漂浮在该流体介质中；最后在该光缆铺设完成之后，在该光缆入口处释放该浮力调节装置内的填充物，以使得该光缆的密度大于该流体管道内的流体介质的密度，从而实现该光缆可以在该流体介质中下沉，并固定在该流体管道的内壁上。可以理解的是，还可以通过该光缆入口的填充入口实时调整该光缆的方向。这样在铺设过程中实时向该浮力调节装置充入或释放填充物可以更有效的调整该光缆的铺设进度。

可选的，在该浮力调节装置的表面材质为溶于该流体管道内的流体介质的材质时，则在该光缆的铺设之前，需要先为该浮力调节装置充入填充物，然后再通过管道阀门引入该预制好的光缆；然后在该光缆的铺设过程中，该浮力调节装置的表面材质缓慢的溶解，导致该填充物可以缓慢的渗透出该浮力调节装置的表面材质，从而逐步增大该光缆的密度，直至该光缆的密度大于该流体管道内的流体介质的密度，实现该光缆在铺设完成之后下沉在该流体管道的流体介质中，并固定在该流体管道的内壁上。可以理解的是，该浮力调节装置的表面材质的设计方案可以根据该流体介质的实际情况以及铺设距离来确定。比如在确定了该表面材质在该流体介质中的溶解速度的情况下，根据该铺设距离再来确定该表面材质厚度；或者在确定了该表面材质的厚度的情况下，根据该流体介质选择该表面材质的材料，以实现该表面材质在该流体介质中的溶解速度能满足光缆的铺设。

可以理解的是，在该浮力调节装置的产品形式为在入口充入填充物时，该浮力调节装置的表面材质也可以做成溶于该流体介质的材质。这样两种方案的结合可以方便在光缆铺设过程中及时调整光缆的密度。

可选的，若该牵引装置包括伞形薄膜，且该伞形薄膜的产品形式为在入口充入填充物，则在该光缆的铺设过程中，在该光缆入口处向该伞形薄膜内充入该填充物，以使得该光缆的密度小于或等于该流体管道内的流体介质的密度，从而实现该光缆可以悬浮或者漂浮在该流体介质中；最后在该光缆铺设完成之后，在该光缆入口处释放该伞形薄膜内的填充物，以使得该光缆的密度大于该流体管道内的流体介质的密度，从而实现该光缆可以在该流体介质中下沉，并固定在该流体管道的内壁上。可以理解的是，还可以通过该光缆入口的填充入口实时调整该光缆的方向。这样在铺设过程中实时向该伞形薄膜充入或释放填充物可以更有效的调整该光缆的铺设进度。可以理解的是，在上述方案的基础上，该伞形薄膜与该浮力调节装置可以设计为一个整体结构，这样可以在入口位置通过一个充入口就可以实现该伞形薄膜与该浮力调节装置的充入填充物或释放填充物。当然该伞形薄膜与该浮力调节装置也可以设计为两个独立的结构，这样在光缆的入口位置需要设置两个充入口分别为该伞形薄膜和该浮力调节装置进行充入填充物或释放填充物。

可选的，若该牵引装置包括伞形薄膜，且该伞形薄膜的产品形式为该伞形薄膜的表面材质为溶于该流体管道内的流体介质的材质时，则在该光缆的铺设之前，需要先为该伞形薄膜充入填充物，然后再通过管道阀门引入该预制好的光缆；然后在该光缆的铺设过程中，该伞形薄膜的表面材质缓慢的溶解，导致该填充物可以缓慢的渗透出该伞形薄膜的表面材质，从而逐步增大该光缆的密度，直至该光缆的密度大于该流体管道内的流体介质的密度，实现该光缆在铺设完成之后下沉在该流体管道的流体介质中，并固定在该流体管道的内壁上。可以理解的是，该伞形薄膜的表面材质的设计方案可以根据该流体介质的实际情况以及铺设距离来确定。比如在确定了该表面材质在该流体介质中的溶解速度的情况下，根据该铺设距离再来确定该表面材质厚度；或者在确定了该表面材质的厚度的情况下，根据该流体介质选择该表面材质的材料，以实现该表面材质在该流体介质中的溶解速度能满足光缆的铺设。

可以理解的是，在该伞形薄膜的产品形式为在入口充入填充物时，该伞形薄膜的表面材质也可以做成溶于该流体介质的材质。这样两种方案的结合可以方便在光缆铺设过程中及时调整光缆的密度。

可选的，若该牵引装置包括球状薄膜，且该球状薄膜的产品形式为在入口充入填充物，则在该光缆的铺设过程中，在该光缆入口处向该球状薄膜内充入该填充物，以使得该光缆的密度小于或等于该流体管道内的流体介质的密度，从而实现该光缆可以悬浮或者漂浮在该流体介质中；最后在该光缆铺设完成之后，在该光缆入口处释放该球状薄膜内的填充物，以使得该光缆的密度大于该流体管道内的流体介质的密度，从而实现该光缆可以在该流体介质中下沉，并固定在该流体管道的内壁上。可以理解的是，还可以通过该光缆入口的填充入口实时调整该光缆的方向。这样在铺设过程中实时向该球状薄膜充入或释放填充物可以更有效的调整该光缆的铺设进度。可以理解的是，在上述方案的基础上，该球状薄膜与该浮力调节装置可以设计为一个整体结构，这样可以在入口位置通过一个充入口就可以实现该球状薄膜与该浮力调节装置的充入填充物或释放填充物。当然该球状薄膜与该浮力调节装置也可以设计为两个独立的结构，这样在光缆的入口位置需要设置两个充入口分别为该球状薄膜和该浮力调节装置进行充入填充物或释放填充物。

可选的，若该牵引装置包括球状薄膜，且该球状薄膜的产品形式为该球状薄膜的表面材质为溶于该流体管道内的流体介质的材质时，则在该光缆的铺设之前，需要先为该球状薄膜充入填充物，然后再通过管道阀门引入该预制好的光缆；然后在该光缆的铺设过程中，该球状薄膜的表面材质缓慢的溶解，导致该填充物可以缓慢的渗透出该球状薄膜的表面材质，从而逐步增大该光缆的密度，直至该光缆的密度大于该流体管道内的流体介质的密度，实现该光缆在铺设完成之后下沉在该流体管道的流体介质中，并固定在该流体管道的内壁上。可以理解的是，该球状薄膜的表面材质的设计方案可以根据该流体介质的实际情况以及铺设距离来确定。比如在确定了该表面材质在该流体介质中的溶解速度的情况下，根据该铺设距离再来确定该表面材质厚度；或者在确定了该表面材质的厚度的情况下，根据该流体介质选择该表面材质的材料，以实现该表面材质在该流体介质中的溶解速度能满足光缆的铺设。

可以理解的是，在该球状薄膜的产品形式为在入口充入填充物时，该球状薄膜的表面材质也可以做成溶于该流体介质的材质。这样两种方案的结合可以方便在光缆铺设过程中及时调整光缆的密度。

附图说明

图1为以气泵和水泵推进光缆的方案的一个示意图；

图2为本申请实施例中光缆的一个结构示意图；

图3为本申请实施例中光缆的浮力调节装置的一个结构示意图；

图4为本申请实施例中光缆的浮力调节装置的另一个结构示意图；

图5为本申请实施例中悬浮胶囊阵列的局部放大结构示意图；

图6为本申请实施例中管状结构的局部放大结构示意图；

图7为本申请实施例中光缆的牵引装置的一个结构示意图；

图8为本申请实施例中光缆在铺设过程中牵引装置的受力示意图；

图9为本申请实施例中光缆在铺设完成时牵引装置的受力示意图；

图10为本申请实施例中光缆的牵引装置的另一个结构示意图；

图11为本申请实施例中光缆铺设过程中的牵引装置的受力示意图；

图12为本申请实施例中光缆铺设完成时牵引装置的受力示意图；

图13为本申请实施例中光缆的一个具体结构示意图；

图14为本申请实施例中光缆的另一个具体结构示意图；

图15为本申请实施例中光缆铺设系统的一个结构示意图。

具体实施方式

本申请实施例提供了一种光缆以及光缆铺设方法，用于实现流体管道中全管道的光缆铺设。

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

随着国家基础设施的建设，油气管道、水管等都进行统一铺设，而这些管道通常都急需实现管道健康监管和泄露检测。在传统检测中，检测方式大多数是负压波与流量平衡等方法，检测的定位精度标称50米左右，实际定位精度大于100米，定位精度差，从而造成维修挖掘成本高等问题。目前分布式光纤传感采用光时域反射技术，定位精度可达0.2米，单纤测量距离可达50公里且光纤采用普通通信光缆，因此其具有超长距检测、精准定位、低成本等优势，日益成为管道监测的首选技术。分布式光纤传感技术中的实现基础即是要求光纤随着管道进行铺设，但目前的光纤铺设通常是采用预定制的管道槽铺设光纤或者是通过水泵、气泵、推进器或管道无损机器人将光纤在管道内进行牵引铺设。如图1所示的方案中，光纤铺设的实现方法是将光缆连接导向密封结构后装入管道中，通过气泵、水泵以及推进器同时推动光缆前进，直至光缆铺设至管道另一端。随后将导向密封结构合推进器拆除，通过气泵将管道内的残余水吹出，并将光缆两端固定，实现光缆铺设。

但是这些铺设方式都存在相应的问题，比如采用预定制的管道槽铺设光纤时，需要拆除原有管道而重新铺设新的管道，这对于已埋地下的管道，改造难度大、成本高；而水泵、气泵、推进器或管道无损机器人将光纤在管道内进行牵引铺设时，通常需要考虑推进器无法在液体场景下应用，而管道无损机器人无法在小管道场景下应用。目前这些都是急需解决的问题。

为了解决这一问题，本申请实施例提供了一种光缆，其具体结构如图2所示：该光缆200包括光纤201、光纤201的浮力调节装置202和牵引装置203；其中，该牵引装置203与该光纤201相连，用于利用该流体管道内的流体介质的流体推动力牵引该光缆200沿该流体介质的流动方向前进或者利用该流体介质的流体推动力固定该光缆；而该浮力调节装置202包裹该光纤201，用于调节该光缆200的密度，使得该光缆200浮在该流体管道中。

可以理解的是，该浮力调节装置202还可以在该光缆200铺设完成之后，调节该光缆200的密度，使得该光缆200的密度大于该流体管道中的流体介质的密度，从而使得该光缆200下沉，并固定在该流体管道的内壁。

可选的，该浮力调节装置202中包括填充物，其中该填充物的密度小于该流体管道内流体介质的密度。进一步来说，该浮力调节装置202的表面材质为溶于该流体管道内流体介质的材质。

本实施例中，在该浮力调节装置202的表面材质不可以溶于该流体介质时，该表面材质可以生产为粗糙表面。比如该表面材质可以是表面粗糙的绒布或者表面粗糙的坡度面等等。这样可以在光缆沉底之后，增加光缆与流体管道之间的摩擦力，从而使得该光缆不容易移动。

基于上述方案，可选的，一种可能实现方式中，该浮力调节装置202是密封薄膜。此时该光缆的具体结构可以如图3所示。该光缆200包括牵引装置301(即相当于图2中的203)；光纤纤芯302，其中，该光纤纤芯302可以是单模或多模或多芯光纤；保护管套303，其用来保护该光纤纤芯302，防止光纤纤芯302被拉断、腐蚀等损坏；密封薄膜304，该密封薄膜304可以是一层密封的，且具有可伸缩性的薄膜，其包裹住该保护管套303。其中，该密封薄膜304在靠近光缆引入口的位置开口作为充入口充入气体或液体，该密封薄膜304远端密封。当从充入口向密封薄膜304中充入气体或液体时，该密封薄膜304膨胀，使得光缆200整体的密度小于或等于流体管道内流体介质密度，从而使光缆200悬浮于流体管道中，降低光缆铺设过程中光缆200与流体管道之间的摩擦力。当光缆200到达一定长度或指定位置后，从充入口放掉气体或液体，密封薄膜304收缩，使光缆200的整体密度大于流体管道内流体介质的密度，从而下沉完成光缆的管道铺设。

另一种可能实现方式中，该浮力调节装置202为悬浮胶囊阵列。此时该光缆200的具体结构可以如图4所示。该光缆200包括牵引装置401(即相当于图2中的203)；光纤纤芯402，其中，该光纤纤芯402可以是单模或多模或多芯光纤；保护管套403，其用来保护该光纤纤芯402，防止光纤纤芯402被拉断、腐蚀等损坏；悬浮胶囊阵列404，该悬浮胶囊阵列404可以是一层密封的，且具有可伸缩性的薄膜，其包裹住该保护管套403。其中，该密封薄膜404在靠近光缆引入口的位置开口作为充入口充入气体或液体，该悬浮胶囊阵列404远端密封。当从充入口向悬浮胶囊阵列404中充入气体或液体时，该悬浮胶囊阵列404膨胀，使得光缆200整体的密度小于或等于流体管道内流体介质密度，从而使光缆200悬浮于流体管道中，降低光缆铺设过程中光缆200与流体管道之间的摩擦力。当光缆200到达一定长度或指定位置后，从充入口放掉气体或液体，悬浮胶囊阵列404收缩，使光缆200的整体密度大于流体管道内流体介质的密度，从而下沉完成光缆的管道铺设。其中，该悬浮胶囊阵列404的局部放大图可以如图5所示。可以理解的是，该浮力调节装置202的产品形式可以多样化，并不局限于本实施例中提供的两种方案，比如该浮力调节装置202的产品形式可以是如图6所示的管状阵列。本实施例中，只要该浮力调节装置202可以实现充入填充物，且可调节该光缆200的密度即可，具体形式此处不做限定。

在本实施例中，该牵引装置203可以包括如下几种方案：

一种可能实现方式中，如图7所示，该牵引装置203包括滑动环701、连接棒702、弧形牵引面703、伞形薄膜704、固定卡口705以及支撑棒706；其中，该支撑棒706的一端与该光纤201的端面连接，用于固定该牵引装置203；然后该滑动环701穿过该支撑棒706，且该滑动环701与该连接棒702的一端连接，而该连接棒702的另一端与弧形牵引面703连接，从而实现该滑动环701可以在支撑棒706上进行滑动，并通过该连接棒702带动该弧形牵引面703张开或者收拢。其中，如图8所示，在该光缆200的铺设过程中，该滑动环701滑动到该支撑棒706的A点(即远离光纤201的一端)，这时该弧形牵引面703张开，且该弧形牵引面703的内侧(即图8所示的凹面)受到该流体介质的流体推动力，从而牵引该光缆200沿着该流体管道的流体方向前进。如图9所示，在该光缆200的铺设完成时，该滑动环701滑动到该支撑棒706的B点(即靠近光纤201的一端)，且这时该固定卡口C处的卡口弹出，固定该滑动环701处于B点与固定卡口C之间。这时该弧形牵引面703收拢，这时该弧形牵引面703的外侧(如图9所示的凸面)受到反向流体推动力，其受力方向如图9所示，从而使得该牵引装置203固定在该流体管道的内壁上。同时，该弧形牵引面703上覆盖该伞形薄膜704，其中该伞形薄膜704内包括填充物，用于调节该牵引装置203的密度，使得该牵引装置203在该光缆的铺设过程中浮在该流体管道中。该伞形薄膜704的具体产品形式可以与该浮力调节装置202一致。进一步来说，该牵引装置203的中心与该光纤201的中心应处于同一水平线，这样可以降低该光纤受损的概率。

可选的，该伞形薄膜704的表面材质为溶于该流体管道内流体介质的材质。可以理解的是，若该伞形薄膜704的产品形式为该光缆的入口(即管道阀门)充入填充物从而调节该光缆的密度，且该伞形薄膜704的表面材质不溶于该流体管道中的流体介质时，该伞形薄膜704与该光纤上包裹的浮力调节装置可以设置为一体的结构，即该伞形薄膜704与该浮力调节装置202为一个整体结构，可以同时完成充入填充物或释放填充物的操作。当然该伞形薄膜704与该浮力调节装置202也可以设计为两个独立的结构，这样在光缆200的入口位置需要设置两个充入口分别为该伞形薄膜704和该浮力调节装置202进行充入填充物或释放填充物。若该伞形薄膜704的产品形式为预先制作并充入该填充物，且该伞形薄膜704的表面材质为溶于该流体管道内流体介质的材质时，该伞形薄膜704与该光纤上包裹的浮力调节装置202可以为独立的两部分也可以是一个整体结构，具体情况此处不做限定。在实际应用中，若该牵引装置203也包括浮力调节装置(比如该伞形薄膜704)时，该牵引装置的浮力调节装置与该光纤的浮力调节装置的调节方向一致，即若需要减少该光缆的密度，则该牵引装置的浮力调节装置与该光纤的浮力调节装置都减少密度；若需要增大该光缆的密度，则该牵引装置的浮力调节装置与该光纤的浮力调节装置都减少密度。

另一种可能实现方式中，如图10所示，该牵引装置203包括球状薄膜1001，半球状结构1002以及包括轴向滚轮的支撑结构1003；其中，该支撑结构1003的一端为轴向滚轮1003a，该轴向滚轮1003a与该半球状结构1002连接，以使得该半球状结构1002可以绕着该轴向滚轮1003a转动；而该支撑结构1003的另一端与该光纤201的端面连接，用于固定该牵引装置203；该球状薄膜1001包裹该半球状结构1002。在光缆200的铺设过程中，该球状薄膜1001充入填充物，使得该球状薄膜1001可以膨胀，从而受到流体方向上的流体推动力，从而实现利用所述流体管道内的流体推动力牵引所述光缆200沿所述流体管道的流体方向前进，其受力方向如图11所示。而在该光缆200铺设完成之后，该光缆200下沉，该球状薄膜1001释放了填充物或者溶解，该半球状结构1002在流体管道内的状态和受力方向如图12所示。本实施例中，若该球状薄膜1001的材质为不可溶于该流体介质的材质时，该球状薄膜1001的材质表面需要做的更粗糙，但是该半球状结构1002的材质表面需要做的光滑，这样才可以在外界压强的作用下使得该球状薄膜1001和半球状结构1002可以紧密结合，从而增加稳定性。同时该球状薄膜1001内在充入填充物之后，还可以调节该牵引装置203的密度，从而使得该牵引装置203在光缆200的铺设过程中浮在该流体管道中。

可选的，该球状薄膜1001的表面材质为溶于该流体管道内流体介质的材质。可以理解的是，若该球状薄膜1001的产品形式为该光缆的入口(即管道阀门)充入填充物从而调节该光缆的密度，且该球状薄膜1001的表面材质不溶于该流体管道中的流体介质时，该球状薄膜1001与该光纤201上包裹的浮力调节装置202为一体的结构，即该球状薄膜1001与该浮力调节装置202为一个整体结构，可以同时完成充入填充物或释放填充物的操作。当然该球状薄膜1001与该浮力调节装置202也可以设计为两个独立的结构，这样在光缆200的入口位置需要设置两个充入口分别为该球状薄膜1001和该浮力调节装置202进行充入填充物或释放填充物。若该球状薄膜1001的产品形式为预先制作并充入该填充物，且该球状薄膜1001的表面材质为溶于该流体管道内流体介质的材质时，该球状薄膜1001与该光纤上包裹的浮力调节装置可以为独立的两部分也可以是一个整体结构，具体情况此处不做限定。同时，在该牵引装置也包括浮力调节装置时，该牵引装置的浮力调节装置与该光纤的浮力调节装置的调节方向一致，即若需要减少该光缆的密度，则该牵引装置的浮力调节装置与该光纤的浮力调节装置都减少密度；若需要增大该光缆的密度，则该牵引装置的浮力调节装置与该光纤的浮力调节装置都减少密度。

可选的，该填充物为液体或者气体，其中该液体的密度小于或等于该流体介质的密度，该气体的密度小于或等于该流体介质的密度。可以理解的是，在该液体或该气体可以渗透出该浮力调节装置的情况下，该液体或该气体与该流体介质之间处于安全状态。即该液体或气体不会导致该流体介质发生质变，或者发生爆炸等事故问题。一种示例中，该气体可以为惰性气体。

基于上述方案，本实施例中可以提供如下几种光缆的组合方案，具体请参阅图13和图14所示的光缆结构。其中，图13中的所示的光缆结构采用的密封薄膜作为浮力调节装置，采用图7所示的牵引装置；图14中所示的光缆结构采用的悬浮胶囊阵列作为浮力调节装置，采用图10所示的牵引装置。当然，本实施例中，该光缆200还可以有其他的结构形式，比如该光缆结构采用的密封薄膜作为浮力调节装置，采用图10所示的牵引装置；或者是光缆结构采用的悬浮胶囊阵列作为浮力调节装置，采用图7所示的牵引装置。具体情况此处不做限定。

基于上述光缆，下面对本申请实施例中的光缆铺设方法进行说明，具体请参阅图15所示的光缆铺设系统，该光缆铺设系统中包括上述光缆200以及流体管道100、压力平衡装置300、光纤传感系统400。该光缆200的一端与该光纤传感系统连接，光缆200中的光纤201作为感知元件感知该流体管道内的情况，然后该光纤201将感知到的信息发送给该光纤传感系统400，从而实现对该流体管道进行监测或预警。其中，该流体管道100中包括管道阀门101，该管道阀门用于引入该光缆200。而该压力平衡装置300含有气压阀门300a和光缆引入口300b，该压力平衡装置300加载在该管道阀门101处，作用是保证在光缆200引入该流体管道时，该管道阀门101上下压强一致，防止流体管道内流体介质泄露。可以理解的是该流体管道100上包括多个管道口，比如如图15中所示的管道口100a，100b、100c等，而图15中为该管道阀门101的一个示例性方案，具体情况由实际铺设情况确定，此处不再赘述。其具体的铺设流程如下：

在管道阀门101的内外压强一致之后，从该管道阀门101的光缆引入口300b引入该光缆200；然后该光缆200悬浮在该流体管道中，利用该流体管道内的流体介质的流体推动力前进，实现该光缆200的铺设；最后在该光缆200铺设完成之后，该光缆200下沉至该流体管道的底部，固定在该流体管道的内壁。

而光缆200在铺设过程中的具体变化说明如下：

一种可能实现方式中，该光缆200是在铺设过程中充入填充物。其具体过程如下：在该光缆200通过光缆引入口300b引入流体管道之后，通过预留在该光缆引入口300b的充入口向该光缆200的浮力调节装置202和牵引装置203的浮力调度装置充入填充物，从而使得该光缆200的整体密度逐渐减小，直到小于或等于该流体管道内的流体介质的密度，这样就实现了该光缆200在该流体介质中悬浮或漂浮；然后利用该牵引装置203牵引该光缆200在流体方向上移动，当该光缆200达到一定长度或者到达预定位置时，通过预留在该光缆引入口300b的充入口释放该光缆200的浮力调节装置202和牵引装置203的浮力调度装置中的填充物，从而使得该光缆200的整体密度逐渐增强，直至大于该流体管道内的流体介质的密度，这样就实现了该光缆200在该流体介质中下沉，最后在下沉的位置通过牵引装置的结构和流体推动力固定该光缆200。

另一种可能实现方式中，该光缆200是在铺设之前充入填充物。其具体过程如下：在该光缆200通过光缆引入口300b引入流体管道，该光缆200的整体密度小于或等于该流体管道内的流体介质的密度，这样就实现了该光缆200在该流体介质中悬浮或漂浮；然后利用该牵引装置203牵引该光缆200在流体方向上移动；同时该光缆200的浮力调度装置的表面材质和该牵引装置203的浮力调节装置的表面材质缓慢溶解于该流体介质中，导致填充物可以缓慢的渗透出该光缆200的浮力调度装置202的表面材质和该牵引装置203的浮力调节装置的表面材质，从而逐步增大该光缆的密度，当该光缆200达到一定长度或者到达预定位置时，该光缆200的浮力调度装置202的表面材质和该牵引装置203的浮力调节装置的表面材质溶解完全，从而使得该光缆200的整体密度大于该流体管道内的流体介质的密度，这样就实现了该光缆200在该流体介质中下沉，最后在下沉的位置通过牵引装置的结构和流体推动力固定该光缆200。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (19)

1.一种光缆，应用于流体管道，其特征在于，包括：

光纤、光纤的浮力调节装置和牵引装置；

所述牵引装置与所述光纤相连，用于利用所述流体管道内的流体推动力牵引所述光缆沿所述流体管道的流体方向前进或者利用所述流体管道内的流体推动力固定所述光缆；

所述浮力调节装置包裹所述光纤，用于调节所述光缆的密度小于所述流体管道中的流体介质的密度，以使得所述光缆浮在所述流体管道中；

所述浮力调节装置还用于调节所述光缆的密度大于所述流体管道中的流体介质的密度，使得所述光缆固定在所述流体管道的内壁。

2.根据权利要求1所述的光缆，其特征在于，所述浮力调节装置包括填充物，所述填充物的密度小于所述流体管道内流体介质的密度。

3.根据权利要求1所述的光缆，其特征在于，所述浮力调节装置包括填充物，所述填充物的密度小于所述流体管道内流体介质的密度，且所述浮力调节装置的表面材质为溶于所述流体管道内流体介质的材质。

4.根据权利要求2至3中任一项所述的光缆，其特征在于，所述浮力调节装置为密封薄膜；或，所述浮力调节装置为悬浮胶囊阵列。

5.根据权利要求2至3中任一项所述的光缆，其特征在于，所述牵引装置包括滑动环、连接棒、弧形牵引面、伞形薄膜，固定卡口以及支撑棒；

其中，所述支撑棒的一端与所述光纤的端面连接，用于固定所述牵引装置；

所述滑动环穿过所述支撑棒，且所述滑动环与所述连接棒的一端连接；

所述连接棒的另一端与所述弧形牵引面连接；

所述弧形牵引面用于利用所述流体管道内的流体推动力牵引所述光缆沿所述流体管道的流体方向前进或者利用所述流体管道内的流体推动力固定所述光缆；

所述弧形牵引面覆盖所述伞形薄膜，所述伞形薄膜内包括填充物，用于调节所述牵引装置的密度，使得所述牵引装置浮在所述流体管道中；

所述固定卡口位于所述支撑棒靠近所述光纤的预设位置，用于固定所述滑动环。

6.根据权利要求5所述的光缆，其特征在于，所述伞形薄膜的表面材质为溶于所述流体管道内流体介质的材质。

7.根据权利要求2至3中任一项所述的光缆，其特征在于，所述牵引装置包括球状薄膜、半球状结构以及包括轴向滚轮的支撑结构；

所述支撑结构的一端为轴向滚轮，所述轴向滚轮与所述半球状结构相连，以使得所述半球状结构利用所述轴向滚轮转动；

所述支撑结构的另一端与所述光纤的端面相连，用于固定所述牵引装置；

所述球状薄膜包裹所述半球状结构，且所述球状薄膜内包括填充物，用于利用所述流体管道内的流体推动力牵引所述光缆沿所述流体管道的流体方向前进，且调节所述牵引装置的密度，使得所述牵引装置浮在所述流体管道中。

8.根据权利要求7所述的光缆，其特征在于，所述球状薄膜的表面材质为溶于所述流体管道内流体介质的材质。

9.根据权利要求2、3、6、8中任一项所述的光缆，其特征在于，所述填充物为液体或气体，其中，所述液体的密度小于所述流体管道内流体介质的密度，所述气体的密度小于所述流体管道内流体介质的密度，且所述气体或所述液体与所述流体介质之间处于安全状态。

10.根据权利要求4所述的光缆，其特征在于，所述填充物为液体或气体，其中，所述液体的密度小于所述流体管道内流体介质的密度，所述气体的密度小于所述流体管道内流体介质的密度，且所述气体或所述液体与所述流体介质之间处于安全状态。

11.根据权利要求5所述的光缆，其特征在于，所述填充物为液体或气体，其中，所述液体的密度小于所述流体管道内流体介质的密度，所述气体的密度小于所述流体管道内流体介质的密度，且所述气体或所述液体与所述流体介质之间处于安全状态。

12.根据权利要求7所述的光缆，其特征在于，所述填充物为液体或气体，其中，所述液体的密度小于所述流体管道内流体介质的密度，所述气体的密度小于所述流体管道内流体介质的密度，且所述气体或所述液体与所述流体介质之间处于安全状态。

13.一种光缆铺设方法，用于在流体管道中铺设如权利要求1至权利要求12中任一项所述的光缆，其特征在于，包括：

在所述流体管道的管道阀门外侧加载压力平衡装置，所述压力平衡装置用于平衡所述管道阀门内外的压力；

在所述管道阀门内外压力平衡时，从所述管道阀门引入所述光缆；

利用所述流体管道内的流体推动力牵引所述光缆沿所述流体管道的流体方向前进完成所述光缆的铺设。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在所述光缆铺设过程中，所述浮力调节装置内充入填充物，以使得所述光缆的密度小于或等于所述流体管道内流体介质的密度；

在所述光缆铺设完成时，释放所述浮力调节装置内的所述填充物，以使得所述光缆的密度大于所述流体管道内流体介质的密度。

15.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，在所述浮力调节装置的表面材质为溶于所述流体管道内流体介质的材质时，所述方法还包括：

在所述光缆进行铺设过程中，所述浮力调节装置内充入填充物，以使得所述光缆的密度小于或等于所述流体管道内流体介质的密度；

所述浮力调节装置的表面材质溶解，所述填充物渗透出所述浮力调节装置的表面材质，逐步增大所述光缆的密度至所述光缆的密度大于所述流体管道内流体介质的密度。

16.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述牵引装置包括伞形薄膜，所述方法包括：

在所述光缆的铺设过程中，所述伞形薄膜内充入填充物，以使得所述牵引装置的密度小于或等于所述流体管道内流体介质的密度；

在所述光缆铺设完成时，释放所述伞形薄膜内的所述填充物，以使得所述牵引装置的密度大于所述流体管道内流体介质的密度。

17.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述牵引装置包括伞形薄膜，所述伞形薄膜的表面材质为溶于所述流体管道内流体介质的材质，所述方法还包括：

在所述光缆进行铺设过程中，所述伞形薄膜内充入填充物，以使得所述光缆的密度小于或等于所述流体管道内流体介质的密度；所述伞形薄膜的表面材质溶解，所述填充物渗透出所述伞形薄膜的表面材质，逐步增大所述牵引装置的密度至所述牵引装置的密度大于所述流体管道内流体介质的密度。

18.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述牵引装置包括球状薄膜，所述方法包括：

在所述光缆的铺设过程中，所述球状薄膜内充入填充物，以使得所述牵引装置的密度小于或等于所述流体管道内流体介质的密度；

在所述光缆铺设完成时，释放所述球状薄膜内的所述填充物，以使得所述牵引装置的密度大于所述流体管道内流体介质的密度。

19.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述牵引装置包括球状薄膜，所述球状薄膜的表面材质为溶于所述流体管道内流体介质的材质，所述方法还包括：

在所述光缆进行铺设过程中，所述球状薄膜内充入填充物，以使得所述光缆的密度小于或等于所述流体管道内流体介质的密度；所述球状薄膜的表面材质溶解，所述填充物渗透出所述球状薄膜的表面材质，逐步增大所述牵引装置的密度至所述牵引装置的密度大于所述流体管道内流体介质的密度。

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