CN112728422A - 敷设有分布式光纤的管道的漏损监测定位方法、系统 - Google Patents
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Abstract
本方案涉及一种敷设有分布式光纤的管道的漏损监测定位方法。所述方法包括：通过环形器向分布式光纤传输监测光波；分布式光纤中设置有至少两个监测点；且分布式光纤敷设在管道的道壁上；通过环形器接收监测光波在分布式光纤中传输时，经过至少两个监测点后返回的散射光以及监测数据；环形器将散射光以及监测数据发送至光电探测器，光电探测器将散射光以及监测数据存储至服务器中；服务器根据散射光以及监测数据，对管道进行漏损定位。由于服务器接收到的是至少两个监测点返回的散射光以及监测数据，通过至少两个监测点上的散射光和监测数据对管道进行漏损定位，可以提高管道漏损的监测精度。
Description
技术领域
本发明涉及监测定位技术领域，特别是涉及一种敷设有分布式光纤的管道的漏损监测定位方法、系统。
背景技术
随着互联网技术的迅速发展，我国已经进入了信息化时代，我国的光纤通信行业也在迅猛发展，导致光纤线路日益增多，其中，分布式光纤振动传感技术利用光纤中的高相干瑞利散射光干涉现象对振动特征敏感的特点，实现振动传感。光缆布置在管道表面作为振动传感器，泄漏使该处管道发生振动波，作用于相应位置的光缆并调制光信号。光在光纤中行进时，由于光纤的不均匀性，光会产生散射，当外界振动作用于传感光纤上时，光纤的折射率、长度将产生微小变化，从而导致光纤内散射信号的相位变化，进而检测到光强的变化。分布式光纤传感技术具有轻质、耐腐蚀、耐高温、防水防潮、抗电磁干扰等一系列优点，还具备实时获取在传感光纤区域内随时间和空间变化的被测量分布信息的能力，可以测量光纤沿线上任—点的温度、应力、弯曲、振动等信息。
传统的分布式光纤的测量精度与空间分辨率存在制约关系，检测信号—般比较微弱，存在测量精度较低的问题。
发明内容
基于此，为了解决上述技术问题，提供一种敷设有分布式光纤的管道的漏损监测定位方法、系统，可以提高分布式光纤损坏的监测精度。
一种敷设有分布式光纤的管道的漏损监测定位方法，所述方法包括：
通过环形器向分布式光纤传输监测光波；所述分布式光纤中设置有至少两个监测点；且所述分布式光纤敷设在管道的道壁上；
通过所述环形器接收所述监测光波在所述分布式光纤中传输时，经过至少两个所述监测点后返回的散射光以及监测数据；
所述环形器将所述散射光以及所述监测数据发送至光电探测器，所述光电探测器将所述散射光以及所述监测数据存储至服务器中；
所述服务器根据所述散射光以及所述监测数据，对所述管道进行漏损定位。
在其中一个实施例中，在通过环形器向分布式光纤传输光波之前，所述方法还包括：
通过超窄线宽发射器输出初始光波；
将所述初始光波发送至声光调制器、第一放大器进行光波处理，得到所述监测光波。
在其中一个实施例中，通过信号发生器产生触发信号；
根据所述触发信号触发所述声光调制器进行光波处理；并根据所述触发信号触发所述服务器对所述管道进行漏损定位。
在其中一个实施例中，所述环形器将所述散射光以及所述监测数据发送至光电探测器，包括：
所述环形器将所述散射光发送至第二放大器中放大处理，得到放大散射光；
所述第二放大器将所述放大散射光发送至所述光电探测器，且所述环形器将所述监测数据发送至所述光电探测器。
在其中一个实施例中，所述服务器根据所述散射光以及所述监测数据，对所述管道进行漏损定位，包括：
所述服务器根据所述散射光从所述监测数据中提取至少两个所述监测点的监测时间；
所述服务器根据至少两个所述监测时间计算出时间差；
所述服务器根据所述时间差对所述管道进行漏损定位。
一种敷设有分布式光纤的管道的漏损监测定位系统，所述系统包括：
环形器，用于向分布式光纤传输监测光波；所述分布式光纤中设置有至少两个监测点；且所述分布式光纤敷设在管道的道壁上；
分布式光纤，敷设在所述管道的道壁上，用于传输所述监测光波，并向所述环形器返回经过至少两个所述监测点后返回的散射光以及监测数据；
所述环形器，还用于接收所述散射光以及所述监测数据并发送至光电探测器；
所述光电探测器，用于接收所述散射光以及所述监测数据，并将所述散射光以及所述监测数据存储至服务器中；
所述服务器，用于根据所述散射光以及所述监测数据，对所述管道进行漏损定位。
上述敷设有分布式光纤的管道的漏损监测定位方法、系统，通过环形器向分布式光纤传输监测光波；分布式光纤中设置有至少两个监测点；且分布式光纤敷设在管道的道壁上；通过环形器接收监测光波在分布式光纤中传输时，经过至少两个监测点后返回的散射光以及监测数据；环形器将散射光以及监测数据发送至光电探测器，光电探测器将散射光以及监测数据存储至服务器中；服务器根据散射光以及监测数据，对管道进行漏损定位。由于服务器接收到的是至少两个监测点返回的散射光以及监测数据，通过至少两个监测点上的散射光和监测数据对管道进行漏损定位，可以提高管道漏损的监测精度。
附图说明
图1为一个实施例中敷设有分布式光纤的管道的漏损监测定位方法的流程示意图；
图2为一个实施例中分布式光纤监测点分布的示意图；
图3为一个实施例中敷设有分布式光纤的管道的漏损监测定位系统的结构框图；
图4为另一个实施例中敷设有分布式光纤的管道的漏损监测定位系统的结构框图；
图5为一个实施例中敷设有分布式光纤的管道的漏损监测定位方法运行的结构示意图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
可以理解，本申请所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述放大器，但这些放大器不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个放大器与另一个放大器区分。举例来说，在不脱离本申请的范围的情况下，可以将第一放大器称为第二放大器，且类似地，可将第二放大器称为第一放大器。第一放大器和第二放大器两者都是放大器，但其不是同一放大器。
在一个实施例中，如图1所示，提供了一种敷设有分布式光纤的管道的漏损监测定位方法，包括以下步骤：
步骤102，通过环形器向分布式光纤传输监测光波；分布式光纤中设置有至少两个监测点；且分布式光纤敷设在管道的道壁上。
其中，环形器可以是将进入其任一端口的入射波，按照由静偏磁场确定的方向顺序传入下一个端口的多端口器件。本实施例中，提供的环形器可以使光信号按指定方向单向传播。分布式光纤可以是多芯单模光纤，光缆贴覆在管道内壁或者外壁，实时传输管道沿线的振动信号。
监测点可以设置在管道上，其中，监测点的数量可以是至少两个。每个监测点和监测段可以设置有标号，便于查找。监测点可以用于监听漏损点振动传递的声音，监测点之间的间隔可以是10米，即管道每间隔10米设置一个监听点。
本实施例中，通过环形器可以向分布式光纤传输监测光波，由于环形器可以使光信号按指定方向单向传播，通过环形器可以将监测光波传输至分布式光纤中。
步骤104，通过环形器接收监测光波在分布式光纤中传输时，经过至少两个监测点后返回的散射光以及监测数据。
监测光波在分布式光纤中传输时，依据瑞利散射原理，光波在沿光纤传播过程中会产生后向的散射光。本实施例中，监测光波在分布式光纤中传输时，经过监测点后会产生后向的散射光。其中，监测数据可以包含有各个监测点上的监测位置、监听到的时间等数据。通过环形器可以接收到返回的散射光以及监测数据。
步骤106，环形器将散射光以及监测数据发送至光电探测器，光电探测器将散射光以及监测数据存储至服务器中。
其中，光电探测器可以进行光电转换，将光信号转换为服务器可接收的电信号。后向的散射光以及监测数据通过环形器可以单向传输至光电探测器，光电探测器接收到光纤携带的管道沿线的泄漏、挖掘等微弱振动信号后将数据存储到服务器中，服务器可以实现24小时实时采集和存储管道信号。
步骤108，服务器根据散射光以及监测数据，对管道进行漏损定位。
服务器在接收到散射光以及监测数据后，可以对管道中各类振动信号进行处理和分析判断，针对其中泄漏、挖掘等不同振动的信号进行提取。服务器可以对管道进行漏损定位。
在本实施例中，通过环形器向分布式光纤传输监测光波；分布式光纤中设置有至少两个监测点；且分布式光纤敷设在管道的道壁上；通过环形器接收监测光波在分布式光纤中传输时，经过至少两个监测点后返回的散射光以及监测数据；环形器将散射光以及监测数据发送至光电探测器，光电探测器将散射光以及监测数据存储至服务器中；服务器根据散射光以及监测数据，对管道进行漏损定位。由于服务器接收到的是至少两个监测点返回的散射光以及监测数据，通过至少两个监测点上的散射光和监测数据对管道进行漏损定位，可以提高管道漏损的监测精度。
在一个实施例中，提供的一种敷设有分布式光纤的管道的漏损监测定位方法还可以包括得到监测光波的过程，具体过程包括：通过超窄线宽发射器输出初始光波；将初始光波发送至声光调制器、第一放大器进行光波处理，得到监测光波。
其中，超窄线宽发射器可以是大功率超窄线宽发射器，作为光源，可以输出稳定的、中心波长为1550nm的连续光波。声光调制器可以将光源输出的连续光波调制成脉宽极窄的规则脉冲光波。第一放大器可以是掺铒光纤放大器(EDFA)，可以用于对输入的光信号进行放大处理。通过超窄线宽发射器输出初始光波，初始光波可以是稳定的、中心波长为1550nm的连续光波，经过声光调制器和EDFA放大器处理后，可以得到监测光波。
在一个实施例中，提供的一种敷设有分布式光纤的管道的漏损监测定位方法还可以包括触发调制器、服务器的过程，具体过程包括：通过信号发生器产生触发信号；根据触发信号触发声光调制器进行光波处理；并根据触发信号触发服务器对管道进行漏损定位。
信号发生器可以是信号源，为声光调制器及服务器提供触发信号。信号发生器产生触发信号后，通过触发信号可以触发发声光调制器进行光波处理、触发服务器对管道进行漏损定位。
在一个实施例中，提供的一种敷设有分布式光纤的管道的漏损监测定位方法还可以包括环形器将散射光、监测数据发送至光电探测器的过程，具体过程包括：环形器将散射光发送至第二放大器中放大处理，得到放大散射光；第二放大器将放大散射光发送至光电探测器，且环形器将监测数据发送至光电探测器。
第二放大器可以是掺铒光纤放大器(EDFA)，可以用于对输入的光信号进行放大处理。光电探测器可以进行光电转换，将光信号转换为服务器可接收的电信号。后向的散射光通过环形器单向传输经过第二放大器EDFA使信号放大后由光电探测器接收，环形器可以可以将监测数据一并发送至光电探测器。
在一个实施例中，提供的一种敷设有分布式光纤的管道的漏损监测定位方法还可以包括对分布式光纤进行损坏定位的过程，具体过程包括：服务器根据散射光从监测数据中提取至少两个监测点的监测时间；服务器根据至少两个监测时间计算出时间差；服务器根据时间差对管道进行漏损定位。
服务器内可以安装有高速同步数据采集卡和数字IO卡，数据采集卡对放大电路输出信号进行高速数据采集，使之转换为数字信号，进而进行后续处理。
在本实施例中，如图2所示，分布式光纤中设置有两个监测点X1、X2，监测点X1、X2是最快听到漏损声音的两个监测点，管道上的漏损点为X，服务器可以提取出两个监测点X1、X2的监测时间分别是t1、t2，其中，监测点位置X2＞X1，根据监听到的时间t1、t2通过监测系统可知，声音在同一介质中传播速度相等，根据公式
可以得知，漏损点的位置可以是
其中，X、X1、X2的单位可以是米，t1、t2的单位可以是秒。
监测数据中还可以包含有信号的强度、反射波的接收时间等数据，服务器可以根据监测数据进行计算，从而得出该信号发生的时间，强度和发生位置。
在本实施例中，通过计算两监测点听到声音的时间差值来确定漏损点具体的位置，可以提高管道漏损的监测精度。
在一个实施例中，提供的一种敷设有分布式光纤的管道的漏损监测定位方法还可以包括发现异常信号的过程，具体过程包括：服务器在接收到散射光以及监测数据后，可以对散射光以及监测数据进行模数转换，并进行信号特征提取。服务器可以将提取出的信号特征与数据库中的信号特征进行比对，发现异常信号时，服务器可以发出信息报警，并对管道进行漏损监测定位，从而将定位结果发送至计算机设备，通过计算机设备的显示屏显示出来。
应该理解的是，虽然上述流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，上述流程图中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
在一个实施例中，如图3所示，提供了一种敷设有分布式光纤的管道的漏损监测定位系统，包括：环形器310、分布式光纤320、光电探测器330和服务器340，其中：
环形器310，用于向分布式光纤320传输监测光波；分布式光纤320中设置有至少两个监测点；且分布式光纤敷设在管道的道壁上；
分布式光纤320，敷设在管道的道壁上，用于传输监测光波，并向环形器310返回经过至少两个监测点后返回的散射光以及监测数据；
环形器310，还用于接收散射光以及监测数据并发送至光电探测器330；
光电探测器330，用于接收散射光以及监测数据，并将散射光以及监测数据存储至服务器340中；
服务器340，用于根据散射光以及监测数据，对管道进行漏损定位。
如图4所示，在一个实施例中，提供的一种敷设有分布式光纤的管道的漏损监测定位系统还包括：
超窄线宽发射器350，用于输出初始光波；
声光调制器360，用于接收初始光波，并将初始光波调制成规则脉冲光波；
第一放大器370，用于对规则脉冲光波进行放大处理，得到监测光波。
在一个实施例中，提供的一种敷设有分布式光纤的管道的漏损监测定位系统还包括：信号发生器，用于产生触发信号；根据触发信号触发声光调制器进行光波处理；并根据触发信号触发服务器对管道进行漏损定位。
在一个实施例中，环形器310，还用于将散射光发送至第二放大器；第二放大器，用于对散射光进行放大处理，得到放大散射光，并将放大散射光发送至光电探测器330。
在一个实施例中，服务器340，还用于根据散射光从监测数据中提取至少两个监测点的监测时间；根据至少两个监测时间计算出时间差；根据时间差对管道进行漏损定位。
如图5所示，在一个实施例中，提供的一种敷设有分布式光纤的管道的漏损监测定位方法过程包括：
1、通过超窄线宽发射器输出初始光波至声光调制器；
2、通过信号发生器产生触发信号，触发信号触发声光调制器进行光波处理；
3、声光调制器将处理后的光波发送至第一放大器进行光波放大处理，得到监测光波；
4、第一放大器将监测光波发送至环形器，环形器向分布式光纤传输监测光波；
5、监测光波在管道内的分布式光纤中传输的过程中，经过至少两个监测点后向环形器返回散射光以及监测数据；
6、环形器将返回的散射光以及监测数据发送至第二放大器进行放大处理；
7、第二放大器将放大处理后的散射光以及监测数据发送至光电探测器；
8、光电探测器将散射光以及监测数据存储至服务器的数据采集卡中；
9、通过信号发生器产生触发信号，根据触发信号触发服务器对管道进行漏损定位；
10、服务器提取至少两个监测点的监测时间，根据至少两个监测时间计算出时间差，从而对管道进行漏损定位。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种敷设有分布式光纤的管道的漏损监测定位方法，其特征在于，所述方法包括：
通过环形器向分布式光纤传输监测光波；所述分布式光纤中设置有至少两个监测点；且所述分布式光纤敷设在管道的道壁上；
通过所述环形器接收所述监测光波在所述分布式光纤中传输时，经过至少两个所述监测点后返回的散射光以及监测数据；
所述环形器将所述散射光以及所述监测数据发送至光电探测器，所述光电探测器将所述散射光以及所述监测数据存储至服务器中；
所述服务器根据所述散射光以及所述监测数据，对所述管道进行漏损定位。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在通过环形器向分布式光纤传输光波之前，所述方法还包括：
通过超窄线宽发射器输出初始光波；
将所述初始光波发送至声光调制器、第一放大器进行光波处理，得到所述监测光波。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
通过信号发生器产生触发信号；
根据所述触发信号触发所述声光调制器进行光波处理；并根据所述触发信号触发所述服务器对所述管道进行漏损定位。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述环形器将所述散射光以及所述监测数据发送至光电探测器，包括：
所述环形器将所述散射光发送至第二放大器中放大处理，得到放大散射光；
所述第二放大器将所述放大散射光发送至所述光电探测器，且所述环形器将所述监测数据发送至所述光电探测器。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述服务器根据所述散射光以及所述监测数据，对所述管道进行漏损定位，包括：
所述服务器根据所述散射光从所述监测数据中提取至少两个所述监测点的监测时间；
所述服务器根据至少两个所述监测时间计算出时间差；
所述服务器根据所述时间差对所述管道进行漏损定位。
6.一种敷设有分布式光纤的管道的漏损监测定位系统，其特征在于，所述系统包括：
环形器，用于向分布式光纤传输监测光波；所述分布式光纤中设置有至少两个监测点；且所述分布式光纤敷设在管道的道壁上；
分布式光纤，敷设在所述管道的道壁上，用于传输所述监测光波，并向所述环形器返回经过至少两个所述监测点后返回的散射光以及监测数据；
所述环形器，还用于接收所述散射光以及所述监测数据并发送至光电探测器；
所述光电探测器，用于接收所述散射光以及所述监测数据，并将所述散射光以及所述监测数据存储至服务器中；
所述服务器，用于根据所述散射光以及所述监测数据，对所述管道进行漏损定位。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：
超窄线宽发射器，用于输出初始光波；
声光调制器，用于接收所述初始光波，并将所述初始光波调制成规则脉冲光波；
第一放大器，用于对所述规则脉冲光波进行放大处理，得到所述监测光波。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：
信号发生器，用于产生触发信号；根据所述触发信号触发所述声光调制器进行光波处理；并根据所述触发信号触发所述服务器对所述管道进行漏损定位。
9.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述环形器，还用于将所述散射光发送至第二放大器；
所述第二放大器，用于对所述散射光进行放大处理，得到放大散射光，并将所述放大散射光发送至所述光电探测器。
10.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述服务器，还用于根据所述散射光从所述监测数据中提取至少两个所述监测点的监测时间；根据至少两个所述监测时间计算出时间差；根据所述时间差对所述管道进行漏损定位。
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