CN117309261A - 一种用于能源管道泄漏的光纤分布检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及管道泄漏检测的技术领域，公开了一种用于能源管道泄漏的光纤分布检测方法，包括以下步骤：步骤一、设定铺设光缆方向：将能源管道分为两个方向两通管道，每通管道根据测温长度需求分为若干个测温敷设段，每个测温敷设段内具有两根相反方向铺设的测温光缆，每根测温光缆紧贴在能源管道的底部；步骤二、分段式测温设定：在步骤一中两通管道之间的若干个测温敷设段一一对应，且沿管道轴线方向安装有若干个测温主机，每个测温主机具有两组连接通道，一组连接通道对应一管道上的测温敷设段，另一组连接通道对应另一管道上的测温敷设段；步骤三、温度变化测量。本发明极大地提高了泄漏监控的效率，同时精确定点监控泄漏情况。
Description
技术领域
本发明涉及管道泄漏检测的技术领域，具体涉及一种用于能源管道泄漏的光纤分布检测方法。
背景技术
能源管道是用于输送蒸汽或过热水等热能介质的管道。但由于大部分管道铺设在野外或地下等恶劣自然环境中，容易受到损坏。一旦能源管道受到损坏而发生泄漏，需要及时进行管道的维修，以免带来额外的经济损失。因此，管道泄漏的快速检测具有极大的应用价值，例如能够为管道维修提供方案指导。为此光缆管道泄漏监测系统应运而生，其工作原理是拉曼散射原理从而获得管道泄漏位置的光纤传感信号。
目前，对管道泄漏位置的光纤传感信号的处理方法主要依靠OTDR技术，在OTDR技术的基础上通过功率谱分析法、基于频域的时均方法、时域分析等实现对泄漏点位置的定位。通过管道内泄漏时会引起实测管道应力波信号功率谱的变化，可以通过分析这种信号的变化来检测泄漏位置，由于影响管道应力波传播的因素很多，很难用解析的方法描述管道振动。
通过对管道泄漏时振动信号做基于频域的时均处理判断泄漏的发生，在实际工程的应用中限制较大，且均有较强的噪声信号导致泄漏特征不明显、定位精度低、误报率高的问题。
发明内容
本发明意在提供一种提高光纤检测精度，降低误报率的用于能源管道泄漏的光纤分布检测方法。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种用于能源管道泄漏的光纤分布检测方法，包括以下步骤：
步骤一、设定铺设光缆方向：将能源管道分为两个方向两通管道，每通管道根据测温长度需求分为若干个测温敷设段，每个测温敷设段内具有两根相反方向铺设的测温光缆，每根测温光缆紧贴在能源管道的底部；
步骤二、分段式测温设定：在步骤一中两通管道之间的若干个测温敷设段一一对应，且沿管道轴线方向安装有若干个测温主机，每个测温主机具有两组连接通道，一组连接通道对应一管道上的测温敷设段，另一组连接通道对应另一管道上的测温敷设段，使得每个测温主机能够获得两通管道上相对应测温敷设段的测温光缆信息；
步骤三、温度变化测量：根据步骤二中，每个测温主机监测每一个测温敷设段周围的温度场变化，当能源管道某一段出现泄漏时，泄漏液体释放出大量热量从而引起该位置处温度升温，根据温度变化得到某一段泄漏信息。
进一步，在步骤一中，两通管道为进水管道和出水管道，位于进水管道的两根测温光缆为第一左侧光缆和第一右侧光缆，位于进水管道上相邻测温敷设段之间的第一右侧光缆的光缆接头和第一左侧光缆的光缆接头相对应。
在进水管道的每个测温敷设段上进行双向铺设第一左侧光缆和第一右侧光缆，第一左侧光缆和第一右侧光缆的铺设方向相反，这样使得测温敷设段上每条第一左侧光缆的光缆接头与相邻的测温敷设段上每条第一右侧光缆的光缆接头相对应，利用两根测温光缆反向铺设光缆接头对应的方式，实现相邻测温光缆对接定位。
进一步，所述第一左侧光缆的光缆接头和第一右侧光缆的光缆接头分别安装有光缆接续盒，且第一左侧光缆和第一右侧光缆在敷设完成后，需预留足够长的光缆接头，使得第一左侧光缆的光缆接头和第一右侧光缆接头在光缆接续盒进行对应熔接。
进一步，在步骤二中，若干个测温主机分为A主机、B主机、C主机和D主机，A主机、B主机、C主机和D主机分别对应进水管道和出水管道上相对应的测温敷设段，其中，A主机、B主机、C主机和D主机的输出端设定有对应进水管道的第一分配端、以及对应出水管道的第二分配端，所述第一分配端与对应测温敷设段内的两根测温光缆相连，所述第二分配端与对应测温敷设段内的两根测温光缆相连。
这样设计，利用第一分配端和第二分配端将各自位于进水管道和出水管道上的两根相反方向铺设的测温光缆相连，便于两根相反方向铺设的测温光缆能够同步将测温信号传递至相对应的测温主机内。
进一步，在A主机、B主机、C主机和D主机的两组连接通道内各自设定有第一连接光缆，所述第一连接光缆分别将A主机、B主机、C主机和D主机通过第一分配端与测温敷设段内的测温光缆相连；在A主机、B主机、C主机和D主机的另两组连接通道内各自设定有第二连接光缆，所述第二连接光缆分别将A主机、B主机、C主机和D主机通过第二分配端与测温敷设段内的测温光缆相连。
进一步，位于出水管道的两根测温光缆为第二左侧光缆和第二右侧光缆，位于出水管道上相邻测温敷设段之间的第二右侧光缆的光缆接头和第二左侧光缆的光缆接头相对应。
在出水管道的每个测温敷设段上进行双向铺设第二左侧光缆和第二右侧光缆，第二左侧光缆和第二右侧光缆的铺设方向相反，这样使得测温敷设段上每条第二左侧光缆的光缆接头与相邻的测温敷设段上每条第二右侧光缆的光缆接头相对应，利用两根测温光缆反向铺设光缆接头对应的方式，实现相邻测温光缆对接定位。
进一步，所述第二左侧光缆的光缆接头和第二右侧光缆的光缆接头分别安装有光缆接续盒，且第二左侧光缆和第二右侧光缆在敷设完成后，需预留足够长的光缆接头，使得第二左侧光缆的光缆接头和第二右侧光缆接头在光缆接续盒进行对应熔接。
进一步，在步骤一中，所述测温光缆通过钢丝捆绑在能源管道上，且每2米捆扎形成固定点。
进一步，所述第一左侧光缆、第一右侧光缆、第二左侧光缆和第二右侧光缆采用整盘光缆形式预留，所述整盘光缆外表面包裹有保护套。
本方案采用整盘光缆形式预留，这样使得预留的长度满足熔接，同时，通过保护套对整盘光缆进行保护，防止施工机械、人工对光缆造成破坏。
相比现有技术，本发明还具有以下技术效果：
本发明更加智能化，将能源管道分布形成多个区域，每个区域对应一个光纤检测点，使得所有的光纤检测点形成分布式区域布设，实现分布式区域监控泄漏信息，可实现长距离、多点连续测量,且温度和空间分辨率比较高,极大地提高了泄漏监控的效率，同时精确定点监控泄漏情况。
附图说明
图1为本发明一种用于能源管道泄漏的光纤分布检测方法的框架图；
图2为本发明一种用于能源管道泄漏的光纤分布检测方法的结构示意图；
图3为本发明一种用于能源管道泄漏的光纤分布检测方法的传感信号示例图；
图4为本发明一种用于能源管道泄漏的光纤分布检测方法中检测原理框架图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式进一步详细说明：
说明书附图中的附图标记包括：进水管道1、出水管道2、第一检测光缆3、第二检测光缆4、第一左侧光缆5、第一右侧光缆6、第一连接端7、第一分配端8、第一连接光缆9、第二左侧光缆10、第二右侧光缆11、第二连接端12、第二分配端13、第二连接光缆14。
本实施例：
参见图1和图2所示，一种用于能源管道泄漏的光纤分布检测方法，包括以下步骤：
步骤一、设定铺设光缆方向：将能源管道分为两个方向两通管道，每通管道根据测温长度需求分为若干个测温敷设段，每个测温敷设段内具有两根相反方向铺设的测温光缆，测温光缆通过钢丝捆绑在能源管道上，且每2米捆扎形成固定点；每根测温光缆紧贴在能源管道的底部。
其中，两通管道为进水管道1和出水管道2，位于进水管道1的两根测温光缆为第一左侧光缆5和第一右侧光缆6，位于进水管道1上相邻测温敷设段之间的第一右侧光缆6的光缆接头和第一左侧光缆5的光缆接头相对应。
在进水管道1的每个测温敷设段上进行双向铺设第一左侧光缆5和第一右侧光缆6，第一左侧光缆5和第一右侧光缆6的铺设方向相反，这样使得测温敷设段上每条第一左侧光缆5的光缆接头与相邻的测温敷设段上每条第一右侧光缆6的光缆接头相对应，利用两根测温光缆反向铺设光缆接头对应的方式，实现相邻测温光缆对接定位。
第一左侧光缆5的光缆接头和第一右侧光缆6的光缆接头分别安装有光缆接续盒，且第一左侧光缆5和第一右侧光缆6在敷设完成后，需预留足够长的光缆接头，使得第一左侧光缆5的光缆接头和第一右侧光缆6接头在光缆接续盒进行对应熔接形成第一连接端7。
其次，位于出水管道2的两根测温光缆为第二左侧光缆10和第二右侧光缆11，位于出水管道2上相邻测温敷设段之间的第二右侧光缆11的光缆接头和第二左侧光缆10的光缆接头相对应。
在出水管道2的每个测温敷设段上进行双向铺设第二左侧光缆10和第二右侧光缆11，第二左侧光缆10和第二右侧光缆11的铺设方向相反，这样使得测温敷设段上每条第二左侧光缆10的光缆接头与相邻的测温敷设段上每条第二右侧光缆11的光缆接头相对应，利用两根测温光缆反向铺设光缆接头对应的方式，实现相邻测温光缆对接定位。
作为优选方案，第二左侧光缆10的光缆接头和第二右侧光缆11的光缆接头分别安装有光缆接续盒，且第二左侧光缆10和第二右侧光缆11在敷设完成后，需预留足够长的光缆接头，使得第二左侧光缆10的光缆接头和第二右侧光缆11接头在光缆接续盒进行对应熔接形成第二连接端12。
其次，在第一左侧光缆5、第一右侧光缆6、第二左侧光缆10和第二右侧光缆11采用整盘光缆形式预留，整盘光缆外表面包裹有保护套。这样使得预留的长度满足熔接，同时，通过保护套对整盘光缆进行保护，防止施工机械、人工对光缆造成破坏；同时，在进水管道1上的所有测温敷设段的第一左侧光缆5和第一右侧光缆6衔接连接一条第一检测光缆3，在出水管道2上所有测温敷设段的第二左侧光缆10和第二右侧光缆11衔接连接一条第二检测光缆4。
步骤二、分段式测温设定：在步骤一中两通管道之间的若干个测温敷设段一一对应，且沿管道轴线方向安装有若干个测温主机，每个测温主机具有两组连接通道，一组连接通道对应一管道上的测温敷设段，另一组连接通道对应另一管道上的测温敷设段，使得每个测温主机能够获得两通管道上相对应测温敷设段的测温光缆信息。
若干个测温主机分为A主机、B主机、C主机和D主机，A主机、B主机、C主机和D主机分别对应进水管道1和出水管道2上相对应的测温敷设段，其中，A主机、B主机、C主机和D主机的输出端设定有对应进水管道1的第一分配端8、以及对应出水管道2的第二分配端13，第一分配端8与对应测温敷设段内的两根测温光缆相连，第二分配端13与对应测温敷设段内的两根测温光缆相连。
利用第一分配端8和第二分配端13将各自位于进水管道1和出水管道2上的两根相反方向铺设的测温光缆相连，便于两根相反方向铺设的测温光缆能够同步将测温信号传递至相对应的测温主机内。
同时，在A主机、B主机、C主机和D主机的两组连接通道内各自设定有第一连接光缆9，第一连接光缆9分别将A主机、B主机、C主机和D主机通过第一分配端8与测温敷设段内的测温光缆相连；在A主机、B主机、C主机和D主机的另两组连接通道内各自设定有第二连接光缆14，第二连接光缆14分别将A主机、B主机、C主机和D主机通过第二分配端13与测温敷设段内的测温光缆相连。
第一分配端8和第二分配端13具体与测温光缆连接示意图如图4所示，还包括光纤检测装置，光纤检测装置安装在第一分配端8和第二分配端13的位置处，详细地，第一分配端8处的两根测温光缆与光纤检测装置连接，光纤检测装置的输出端与上位机通信连接，光纤检测装置包括安装在测温光缆上的探测器一和探测器二，探测器一用于探测获得斯托克斯光，探测器二用于探测获得反斯托克斯光，探测器一和探测器二的输入端与波分复用器的输出端通过光信号传输，探测器一和探测器二通过电信号传输至数据处理传输模块，数据处理传输模块对探测一和探测二的光信号进行数据采集和处理得到监测数据，数据处理传输模块将监测数据通过光信号传输至上位机，上位机显示分布式区域温度异常数据。
光纤检测装置还包括用于发射脉冲激光的发射单元，发射单元通过光信号传输脉冲激光至测温光缆上的波分复用器，波分复用器用于承载斯托克斯光和反斯托克斯光。
通过发射单元向测温光缆进行发射脉冲激光，脉冲激光在测温光缆上产生喇曼(Raman)散射效应，使得感温光纤内的光纤分子发生热振动，其产生一个比光源波长长的光，称斯托克斯(Stokes)光，和一个比光源波长短的光，称为反斯托克斯(Anti-Stokes)光。当感温光纤受保温芯层内传递温度的变化，使得感温光纤中的反斯托克斯(Anti-Stokes)光强发生变化，反斯托克斯(Anti-Stokes)光与斯托克斯(Stokes)光的比值提供了温度的绝对指示，再结合分布式光纤线性感温探测器的脉冲光源和高速的信号采集与处理技术，就可以得到沿着感温光纤所有点的准确温度值。
其次，光纤检测装置还包括用于产生同步信号的通信单元，发射单元通过电信号向通信单元发出同步信息，通信单元通过电信号传输至数据处理传输模块。
本方案通过通信单元产生的同步信号，使得测温光缆同时发出产生的反斯托克斯(Anti-Stokes)光与斯托克斯(Stokes)光，使数据处理传输模块能同步接收到反斯托克斯(Anti-Stokes)光与斯托克斯(Stokes)光的比值提供了温度的绝对指示。
步骤三、温度变化测量：参见图3所示，根据步骤二中，每个测温主机监测每一个测温敷设段周围的温度场变化，当能源管道某一段出现泄漏时，泄漏液体释放出大量热量从而引起该位置处温度升温，根据温度变化得到某一段泄漏信息。
本发明更加智能化，将能源管道分布形成多个区域，每个区域对应一个光纤检测点，使得所有的光纤检测点形成分布式区域布设，实现分布式区域监控泄漏信息，可实现长距离、多点连续测量,且温度和空间分辨率比较高,极大地提高了泄漏监控的效率，同时精确定点监控泄漏情况。
以上的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体技术方案和/或特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明技术方案的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。
Claims (9)
1.一种用于能源管道泄漏的光纤分布检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、设定铺设光缆方向：将能源管道分为两个方向两通管道，每通管道根据测温长度需求分为若干个测温敷设段，每个测温敷设段内具有两根相反方向铺设的测温光缆，每根测温光缆紧贴在能源管道的底部；
步骤二、分段式测温设定：在步骤一中两通管道之间的若干个测温敷设段一一对应，且沿管道轴线方向安装有若干个测温主机，每个测温主机具有两组连接通道，一组连接通道对应一管道上的测温敷设段，另一组连接通道对应另一管道上的测温敷设段，使得每个测温主机能够获得两通管道上相对应测温敷设段的测温光缆信息；
步骤三、温度变化测量：根据步骤二中，每个测温主机监测每一个测温敷设段周围的温度场变化，当能源管道某一段出现泄漏时，泄漏液体释放出大量热量从而引起该位置处温度升温，根据温度变化得到某一段泄漏信息。
2.根据权利要求1所述的一种用于能源管道泄漏的光纤分布检测方法，其特征在于：在步骤一中，两通管道为进水管道和出水管道，位于进水管道的两根测温光缆为第一左侧光缆和第一右侧光缆，位于进水管道上相邻测温敷设段之间的第一右侧光缆的光缆接头和第一左侧光缆的光缆接头相对应。
3.根据权利要求2所述的一种用于能源管道泄漏的光纤分布检测方法，其特征在于：所述第一左侧光缆的光缆接头和第一右侧光缆的光缆接头分别安装有光缆接续盒，且第一左侧光缆和第一右侧光缆在敷设完成后，需预留足够长的光缆接头，使得第一左侧光缆的光缆接头和第一右侧光缆接头在光缆接续盒进行对应熔接。
4.根据权利要求1所述的一种用于能源管道泄漏的光纤分布检测方法，其特征在于：在步骤二中，若干个测温主机分为A主机、B主机、C主机和D主机，A主机、B主机、C主机和D主机分别对应进水管道和出水管道上相对应的测温敷设段，其中，A主机、B主机、C主机和D主机的输出端设定有对应进水管道的第一分配端、以及对应出水管道的第二分配端，所述第一分配端与对应测温敷设段内的两根测温光缆相连，所述第二分配端与对应测温敷设段内的两根测温光缆相连。
5.根据权利要求4所述的一种用于能源管道泄漏的光纤分布检测方法，其特征在于：在A主机、B主机、C主机和D主机的两组连接通道内各自设定有第一连接光缆，所述第一连接光缆分别将A主机、B主机、C主机和D主机通过第一分配端与测温敷设段内的测温光缆相连；在A主机、B主机、C主机和D主机的另两组连接通道内各自设定有第二连接光缆，所述第二连接光缆分别将A主机、B主机、C主机和D主机通过第二分配端与测温敷设段内的测温光缆相连。
6.根据权利要求2所述的一种用于能源管道泄漏的光纤分布检测方法，其特征在于：位于出水管道的两根测温光缆为第二左侧光缆和第二右侧光缆，位于出水管道上相邻测温敷设段之间的第二右侧光缆的光缆接头和第二左侧光缆的光缆接头相对应。
7.根据权利要求6所述的一种用于能源管道泄漏的光纤分布检测方法，其特征在于：所述第二左侧光缆的光缆接头和第二右侧光缆的光缆接头分别安装有光缆接续盒，且第二左侧光缆和第二右侧光缆在敷设完成后，需预留足够长的光缆接头，使得第二左侧光缆的光缆接头和第二右侧光缆接头在光缆接续盒进行对应熔接。
8.根据权利要求1所述的一种用于能源管道泄漏的光纤分布检测方法，其特征在于：在步骤一中，所述测温光缆通过钢丝捆绑在能源管道上，且每2米捆扎形成固定点。
9.根据权利要求6所述的一种用于能源管道泄漏的光纤分布检测方法，其特征在于：所述第一左侧光缆、第一右侧光缆、第二左侧光缆和第二右侧光缆采用整盘光缆形式预留，所述整盘光缆外表面包裹有保护套。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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