CN206409897U - 一种基于分布式光纤传感的水管泄漏监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型设计一种基于分布式光纤传感的水管泄漏监测装置。包括光源模块、波分复用模块、传感光纤、光电转换模块、信号处理模块和监控模块，其中光源模块分别与波分复用模块及信号处理模块连接，传感光纤的一端连接波分复用模块，光电转换模块的两个输入端分别与波分复用模块的两个输出端连接，光电转换模块的两个输出端分别与信号处理模块的两个输入端连接，信号处理模块的输出端与监控模块连接。本实用新型在水管下方处敷设传感光纤,能够有效的检测自来水泄漏现象并及时定位泄漏地点，免去人工排查的麻烦，减少损失和危害。

Description

一种基于分布式光纤传感的水管泄漏监测装置

技术领域

本实用新型属于水管监测领域，特别涉及一种基于分布式光纤传感的水管泄漏监测装置，属于基于分布式光纤传感的水管泄漏监测装置的创新技术。

背景技术

全球水资源日益短缺已经是不争的事实，我国水资源尤其匮乏，水资源的节约与利用关系到国家的发展，供水管网络的泄漏造成的水资源损失也非常严重。我国城市供水管网因为泄漏损失率为16.23%.供水管网泄漏除了造成水资源浪费外，还增加了供水量，这样就提高了供水设施的基建费用和运行成本。如果泄漏点一直得不到处理，还会导致一些次生灾害。此外，管网泄漏产生负压，使外部戒指进入管道，造成群体污染。由此可见，供水管网的泄漏造成水资源的浪费和潜在的危害，并直接影响居民的生活质量，增加制水的成本。

目前国内外广泛使用的检漏方法是音听检测法，音听法就是使用音听设备在管道的阀门或者管道线其它地方发现泄漏并对漏点进行定位。这种方法只能查出80%的地下水管的泄漏点。由于周围环境的噪声、管道材质、孔径大小的因素，通过听音设备的漏水声大小收到一定的干扰。因此该方法主要在夜间进行。但是，对水管埋得比较深的地方，音听法往往得不到准确的信息，这种方法的一个突出的缺点就是检测范围小、周期长。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本实用新型提供了一种基于分布式光纤传感的水管泄漏监测装置。本实用新型能够有效的监测水管泄漏现象、实时定位泄漏的地点，免去人工排查的麻烦。且定位精度高、测量距离长、使用便捷。本实用新型可以对水管进行在线监控，并且监控范围覆盖整个水管的主要干道，有效节省人力资源。

本实用新型的技术方案是：本实用新型的基于分布式光纤传感的水管泄漏监测装置，包括光源模块、波分复用模块、传感光纤、光电转换模块、信号处理模块和监控模块，其中光源模块分别与波分复用模块及信号处理模块连接，传感光纤的一端连接波分复用模块，光电转换模块的两个输入端分别与波分复用模块的两个输出端连接，光电转换模块的两个输出端分别与信号处理模块的两个输入端连接，信号处理模块的输出端与监控模块连接。

本实用新型与现有技术相比，具有如下显著优点：

1）本实用新型在水管外侧敷设光纤，能够有效的监测水管泄漏现象、实时定位泄漏的地点，免去人工排查的麻烦，当监测到水管泄漏时，能及时进行报警，减少损失和危害。

2）本实用新型可以对水管进行在线监控，并且监控范围覆盖整个水管的主要干道，有效节省人力资源。

3）本实用新型采用传感光纤对水管进行实时监测，出现异常及时报警，具有定位精度高、测量距离长、使用便捷的优点。

附图说明

图1是本实用新型提出的基于分布式光纤传感的水管泄漏监测装置的结构示意图。

具体实施方式

本实用新型的基于分布式光纤传感的水管泄漏监测装置的结构示意图如图1所示，包括光源模块、波分复用模块、传感光纤、光电转换模块、信号处理模块和监控模块，其中光源模块分别与波分复用模块及信号处理模块连接，传感光纤的一端连接波分复用模块，光电转换模块的两个输入端分别与波分复用模块的两个输出端连接，光电转换模块的两个输出端分别与信号处理模块的两个输入端连接，信号处理模块的输出端与监控模块连接。

本实施例中，所述传感光纤敷设在水管的下方，可位于水管的下部外侧，或位于水管的底部。

为了能有效保护传感光纤，防止传感光纤被破坏，所述传感光纤上套有保护线槽，放置在水管的下方，可位于水管的下部外侧，或位于水管的底部。本实施例中，所述传感光纤采用分布式光纤。

本实施例中，所述监控模块包括有主控服务器、显示屏，主控服务器与显示屏连接。

此外，所述监控模块还设置有报警装置，主控服务器与报警装置连接。通过报警装置发出警报，提醒工作人员有异常情况，从而达到监控的效果，减少了损失和危害。

另外，所述传感光纤外侧封装有紫外固化丙烯酸树脂涂层，以进一步实现传感光纤的保护。

本实用新型的基于分布式光纤传感的水管泄漏监测装置的监测方法，包括有如下步骤：

1）光源模块向波分复用模块发射脉冲光，脉冲光经过波分复用模块注入传感光纤，光源模块同时给信号处理模块发一个同步脉冲光；

2）脉冲光沿传感光纤向前传输时，除了斯托克斯光，不断有反斯托克斯光，波分复用模块将斯托克斯光和反斯托克斯光分别传给光电转换模块的两个输入端；

3）光电转换模块的两个输入端分别采集斯托克斯光和反斯托克斯光，且光电转换模块将两路光信号转换成两路电信号；

4）信号处理模块对光电转换模块传输过来的两路电信号进行采集，利用这两路电信号的比值解调出温度信息，同时，信号处理模块计算光源模块发出的脉冲光与接收到的光电转换模块传输过来的光信号的时间差和光在传感光纤中传播的速度，并把信息传送至监控模块；

5）监控模块中的主控服务器根据信号处理模块传送过来的信号判断水管是否泄漏，通过显示器调出相关位置的波形，从波形变化分辨出水管泄漏的地点。并将情况反馈到用户终端，完成对水管的安全监测。

本实施例中，所述监控模块还设置有报警装置，主控服务器与报警装置连接，通过报警装置发出警报，提醒工作人员有异常情况，从而达到监控的效果，减少了损失和危害。

本实用新型的工作原理：通过光源模块向波分复用模块发射脉冲光源，脉冲光经过波分复用模块注入传感光纤，脉冲光沿传感光纤向前传输的同时不断有拉曼反向散射光信号，拉曼散射光信号带有光纤沿线温度的信息。波分复用模块将散射光信号分出两部分，分别传给两路光电转换模块，光电转换模块将光信号转换成电信号，通过信号处理模块对电信号进行采集，利用这两部分电信号的比值解调出温度信息。光源发出脉冲信号的同时给信号处理模块发一个同步信号，通过计算发出光脉冲与接收到光信号的时间差和光在光纤中传播的速度就能对异常事件进行定位。最终计算机根据采集到的信号判断水管是否泄漏，并将情况反馈到用户终端，完成对水管的安全监测。

检测灵敏度和空间分辨率是一对相互制约的量，它们与光源信号的脉宽有关。空间分辨率与脉宽的关系为，其中c是光在真空中传播的速度，T是光源信号脉宽，n是光纤纤芯的折射率，L为空间分辨率。例如：监测10km长的水管，当光源向二氧化硅光纤注入脉宽为5ns的光脉冲时，理论空间分辨率为0.8m。当光源向二氧化硅光纤注入脉宽增加到10ns时，由于在光纤中传输的光脉冲宽度也由1m随之增加到2m，光纤中的光脉冲信号与介质分子相互作用时间变长，反向散射的光功率越强，检测灵敏度也越高，但与此同时系统的空间分辨率也由0.8m降低到了1.6m。实际当中可通过实验来选择最适合的光脉冲宽度。

以上所述实施例仅代表实用新型的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能理解为对本实用新型范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型保护范围。

Claims (7)

1.一种基于分布式光纤传感的水管泄漏监测装置，其特征在于包括光源模块、波分复用模块、传感光纤、光电转换模块、信号处理模块和监控模块，其中光源模块分别与波分复用模块及信号处理模块连接，传感光纤的一端连接波分复用模块，光电转换模块的两个输入端分别与波分复用模块的两个输出端连接，光电转换模块的两个输出端分别与信号处理模块的两个输入端连接，信号处理模块的输出端与监控模块连接。

2.根据权利要求1所述的基于分布式光纤传感的水管泄漏监测装置，其特征在于：所述传感光纤敷设在水管的下方。

3.根据权利要求1所述的基于分布式光纤传感的水管泄漏监测装置，其特征在于：所述传感光纤上套有保护线槽，放置在水管的下方。

4.根据权利要求1所述的基于分布式光纤传感的水管泄漏监测装置，其特征在于：所述传感光纤采用分布式光纤。

5.根据权利要求1所述的基于分布式光纤传感的水管泄漏监测装置，其特征在于：所述传感光纤外侧封装有紫外固化丙烯酸树脂涂层。

6.根据权利要求1至5任一项所述的基于分布式光纤传感的水管泄漏监测装置，其特征在于：所述监控模块包括有主控服务器、显示屏，主控服务器与显示屏连接。

7.根据权利要求6所述的基于分布式光纤传感的水管泄漏监测装置，其特征在于：所述监控模块还设置有报警装置，主控服务器与报警装置连接。