CN207990216U

CN207990216U - 一种地埋式激光检测装置

Info

Publication number: CN207990216U
Application number: CN201820259781.XU
Authority: CN
Inventors: 李幼安
Original assignee: ANHUI ZHONGKE HANHAI OPTO-ELECTRONIC TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: ANHUI ZHONGKE HANHAI OPTO-ELECTRONIC TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2018-02-17
Filing date: 2018-02-17
Publication date: 2018-10-19
Anticipated expiration: 2028-02-17

Abstract

本实用新型提供一种地埋式激光检测装置，由地上光控单元与地下监测单元2部分构成。其中，地上光控单元设置在基站中，负责产生激光。地下监测单元埋设在地下，且与负责将地上光控单元产生的激光束传递至检测区域，并将激光束传递回地面。本产品是基于光探测技术的管线检测设备，为首次将国际上最先进的气体监测技术‑激光监测技术作为监测手段运用与地下管路的检测，具有：灵敏度高、反应速度快，即使是微小的泄漏也可以在泄漏发生的瞬间即被检出。其抗干扰性强无误报，且无传统甲烷气体传感器的漂移和中毒失效问题。

Description

一种地埋式激光检测装置

技术领域

本发明属于检测领域，具体为一种地埋式激光检测装置。

背景技术

埋设在地下的管线，由于其铺设环境的限制，无法进行人工定期的检测。只能采用模拟的方式进行估算，精度相当不准确。或者采用定期开挖抽查的方式，一则挖掘和填埋的成本高、周期长，二则在二次挖掘的过程中容易发生施工作业的安全风险。常规的方法是用电子仪器在铺设管线的地表进行周期检测，但从管线开始泄露到蔓延至地表的周期长，溢散量小，检测困难。且待仪器能够检测出来，或通过宏观监控能发现问题时，地下的泄露已非常严重，不但延误泄露事故处理的时机，且需要重点监测的管网往往都是易燃、易爆、有毒的输送管路，处理的越迟，风险就越大。

为此，有研究人员提出采用埋设电子传感器或化学传感器的方式，对上述管路和险情进行监控，但实际中无法实现：

一、埋设电子传感器/电控检测元器件对其进行检测。但电控传感器采用微电流进行监控，对环境的水分、气压的敏感度高，容易发生无判断，其传输方式为电传导，存在信号衰减、噪声大等问题。

此外，为了提高检测的效果，电子传感器/电控检测元器件的有工作电流的最低值，低于该数值元器件就无法正常工作，乃至容易误报、漏报。然而在易燃易爆的监控场合，工作电流越大，引发安全风险的几率就会上升。此外，电器设备还存在累积静电的风险，无疑对安全生产监控带来潜在的风险。

另一方面，埋设在地下的监控设备，在湿度、温度的双重影响下，还存在监控传感器、输电线路、信号传输线路老化的客观问题，无法长期持续的有效监控。

二、化学原理的传感器，一方面其为一次性元器件，存在使用次数/周期有上限的问题，另一方面，其传导信号仍采用电信号的方式，也存在电控传感器的弊端。

综上所述传统的检测手段均不能对地下管路进行有效的监控，存在结构设计复杂，制造成本高，检测精度差，受环境影响大，维护复杂，且存在安全隐患等诸多问题。

随着国家对安全生产日益重视，急需一种基于新技术的监控设备与方案。

发明内容

本发明提供一种地埋式激光检测装置，是基于光探测技术的管线检测设备，本发明首次将国际上最先进的气体监测技术-激光监测技术作为监测手段运用与地下管路的检测。

本发明特别适合地下气体管网的安全监控，尤其是对管网的绝缘接头的泄露监控。

本发明的具体方案如下：

一种地埋式激光检测装置，由地上光控单元与地下监测单元2部分构成。其中，地上光控单元设置在基站中，负责产生激光。地下监测单元埋设在地下，且与负责将地上光控单元产生的激光束传递至检测区域，并将激光束传递回地面。

进一步说，地下监测单元包括空气通道机构4。所述空气通道机构4为接触式、全包覆式或半包覆式的结构。气体走廊组件设置在检测区域，与被检测物体接触。

空气通道机构4用于收集待测区域处的气体，并使地上光控单元产生的激光束自待测区域处的气体处穿过。

进一步说，地下监测单元包括光源侧激光传输光路、空气通道机构4、反馈侧激光传输光路。其中，空气通道机构4设置在待检测区域，空气通道机构4的入光口经光源侧激光传输光路与地上光控单元相连接，空气通道机构4的出光口经反馈侧激光传输光路传输至地面。

进一步说，空气通道机构4含有激光吸收池。所述激光吸收池为中空的容器。光源侧激光传输光路的出光口、反馈侧激光传输光路的进光口分别与激光吸收池相连接。

进一步说，空气通道机构4还包括气体收集器41，所述气体收集器41为中空的容器。激光吸收池设置在气体收集器41的中空腔体内或设置在气体收集器41的外侧。

进一步说，气体收集器41为管状结构件、柱状结构件、圆形结构件、锥形结构件、圆台形结构件、梯形结构件或矩形结构件。光源侧激光传输光路的出光口与反馈侧激光传输光路的进光口相对应。

进一步说，激光吸收池包括喇叭形收集罩45和反射盒46两部分。其中，光源侧激光传输光路的出光口、反馈侧激光传输光路的进光口分别与反射盒46相连通。

反射盒46顶端与密封盖44的内壁相连接。在反射盒46的底部设有换气口，反射盒46的换气口与喇叭形收集罩45的小直径端相连接。喇叭形收集罩45自然下垂，喇叭形收集罩45的大直径端指向三通管43的第一个开口。

有益的技术效果

本发明能够实现对绝缘接头泄露进行无检测性能衰减、无静电累积、被检测段无电学或化学设备的持续监测，本发明采取将监测设备贴近绝缘接头与绝缘接头一起埋设的方式。该激光监测终端为纯光学设备，寿命可达20年，且无需维护，将其与绝缘头一起埋至地下，可对绝缘接头实现长期的在线监测。此外，该系统还具有：灵敏度高、反应速度快，即使是微小的泄漏也可以在泄漏发生的瞬间即被检出。其抗干扰性强无误报，且无传统甲烷气体传感器的漂移和中毒失效问题。

本系统管理简便，监测数据统一管理，所有光感终端均可进行远程管理。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是优选方案之一的结构示意图（包覆式/半包覆式）。

图3是图2中光源侧激光传输光路的结构示意图。

图4是图2中反馈侧激光传输光路的结构示意图。

图5是图1中空气通道机构4的结构示意图。

图6是图5中密封盖44、喇叭形收集罩45和反射盒46之间连接关系的示意图。

图7是优选方案之二的结构示意图（接触式）。

具体实施方式

现结合附图详细说明本发明的结构特点。

结合图1、2和7，一种地埋式激光检测装置，由地上光控单元与地下监测单元2部分构成。其中，地上光控单元设置在基站中，负责产生激光。地下监测单元埋设在地下，且与负责将地上光控单元产生的激光束传递至检测区域，并将激光束传递回地面。

参见图2或7，进一步说，地上光控单元包括激光控制单元1、激光分束器2、光源侧ODF（Optical Distribution Frame，光纤配线架）箱3。其中，激光控制单元1经激光分束器2与光源侧ODF箱3相连接。光源侧ODF箱3与地下监测单元相连接。

地下监测单元包括空气通道机构4。所述空气通道机构4为接触式（图6所示）、全包覆式或半包覆式（图1所示）的结构。气体走廊组件设置在检测区域，与被检测物体接触。

结合图1、2和7，进一步说，地下监测单元包括光源侧激光传输光路、空气通道机构4、反馈侧激光传输光路。其中，空气通道机构4设置在待检测区域，空气通道机构4的入光口经光源侧激光传输光路与地上光控单元相连接，空气通道机构4的出光口经反馈侧激光传输光路传输至地面。空气通道机构4与被检测物相接处。空气通道机构4将被检测物完全包覆或局部包覆或。进一步说，空气通道机构4可以为光感终端。在图2中，检测区域包含有一根以上的无缝管。

参见图3，进一步说，光源侧激光传输光路由光源侧一级光缆51、光源侧一级熔接盒52、光源侧二级光缆53、光源侧二级熔接盒54、光源侧光纤跳线55组成。其中，光源侧一级光缆51的入光口与光源侧ODF箱3相连接，光源侧一级光缆51的出光口与光源侧一级熔接盒52的入光口相连接。光源侧一级熔接盒52的出光口与n个光源侧二级光缆53的入光口相连接，n不小于3。即通过光源侧一级熔接盒52将接收到的激光分成n路。光源侧二级光缆53的出光口与光源侧二级熔接盒54的入光口相连接。光源侧二级熔接盒54的出光口与m个光源侧光纤跳线55的入光口相连接，m不小于2。即通过光源侧二级熔接盒54将接收到的激光分成m路。光源侧光纤跳线55的出光口均与一个光感终端4的入光口相连接。

参见图4，进一步说，反馈侧激光传输光路由反馈侧一级光缆61、反馈侧一级熔接盒62、反馈侧二级光缆63、反馈侧二级熔接盒64、反馈侧光纤跳线65组成。其中，反馈侧一级光缆61的出光口设置在地表，反馈侧一级光缆61的入光口与反馈侧一级熔接盒62的出光口相连接。反馈侧一级熔接盒52的入光口与n个反馈侧二级光缆53的出光口相连接，n不小于3。即通过反馈侧一级熔接盒52将接收到n路激光汇成1路激光。反馈侧二级光缆53的入光口与反馈侧二级熔接盒54的出光口相连接。反馈侧二级熔接盒54的入光口与m个反馈侧光纤跳线55的出光口相连接，m不小于2。即通过反馈侧二级熔接盒54将接收到的m路激光汇成1路激光。反馈侧光纤跳线55的入光口均与一个光感终端4的出光口相连接。

参见图5，进一步说，空气通道机构4含有激光吸收池。所述激光吸收池为中空的容器。光源侧激光传输光路的出光口、反馈侧激光传输光路的进光口分别与激光吸收池相连接。

进一步说，气体收集器41为管状结构件、柱状结构件、圆形结构件、锥形结构件、圆台形结构件、梯形结构件或矩形结构件。光源侧激光传输光路的出光口与反馈侧激光传输光路的进光口相对应。优选的方案之一是，激光自光源侧激光传输光路的出光口射出后，经激光吸收池内壁的反射后进入反馈侧激光传输光路的进光口。优选的方案之二是，激光自光源侧激光传输光路的出光口射出后，直接进入反馈侧激光传输光路的进光口。

优选的方案是：气体收集器41为两端开口的圆管。在气体收集器41的侧壁上设有窗口。在气体收集器41的窗口处设有激光吸收池。光源侧激光传输光路的出光口、反馈侧激光传输光路的进光口分别与激光吸收池相连接。

参见图5，优选的方案是：在激光吸收池的外部设有三通管43。三通管43的第一个开口与气体收集器41上的窗口相连接。在三通管43的第二个开口上配有密封盖44。激光吸收池的进光口、出光口分别经三通管43的第三个开口与光源侧激光传输光路的出光口、反馈侧激光传输光路的进光口相连接。

参见图4，优选的方案是，在气体收集器41的两端端部分别配有密封环42。没有密封环42的为典型的半包覆式结构，设有密封环42的为典型的包覆式结构。

参见图5，进一步说，气体收集器41水平放置。在气体收集器41侧壁的顶部有窗口。三通管43呈“卜”形，其中，三通管43顶部开口为第二个开口、底部开口为第一个开口、侧向的开口为第三个开口。三通管43垂直安装在气体收集器41上。激光吸收池包括喇叭形收集罩45和反射盒46两部分。其中，光源侧激光传输光路的出光口、反馈侧激光传输光路的进光口分别与反射盒46相连通。

结合图5和6，反射盒46顶端与密封盖44的内壁相连接。在反射盒46的底部设有换气口，反射盒46的换气口与喇叭形收集罩45的小直径端相连接。喇叭形收集罩45自然下垂，喇叭形收集罩45的大直径端指向三通管43的第一个开口。

结合图1至6，优选的方案之一为，光源侧激光传输光路由光源侧一级光缆51、光源侧一级熔接盒52、光源侧二级光缆53、光源侧二级熔接盒54、光源侧光纤跳线55组成。其中，光源侧一级光缆51的入光口与光源侧ODF箱3相连接，光源侧一级光缆51的出光口与光源侧一级熔接盒52的入光口相连接。光源侧一级熔接盒52的出光口与3个光源侧二级光缆53的入光口相连接。即通过光源侧一级熔接盒52将接收到的激光分成3路。光源侧二级光缆53的出光口与光源侧二级熔接盒54的入光口相连接。光源侧二级熔接盒54的出光口与2个光源侧光纤跳线55的入光口相连接。即通过光源侧二级熔接盒54将接收到的激光分成2路。光源侧光纤跳线55的出光口均与一个光感终端4的入光口相连接。

反馈侧激光传输光路由反馈侧一级光缆61、反馈侧一级熔接盒62、反馈侧二级光缆63、反馈侧二级熔接盒64、反馈侧光纤跳线65组成。其中，反馈侧一级光缆61的出光口设置在地表，反馈侧一级光缆61的入光口与反馈侧一级熔接盒62的出光口相连接。反馈侧一级熔接盒52的入光口与3个反馈侧二级光缆53的出光口相连接。即通过反馈侧一级熔接盒52将接收到3路激光汇成1路激光。反馈侧二级光缆53的入光口与反馈侧二级熔接盒54的出光口相连接。反馈侧二级熔接盒54的入光口与2个反馈侧光纤跳线55的出光口相连接。即通过反馈侧二级熔接盒54将接收到的2路激光汇成1路激光。

反馈侧光纤跳线55的入光口均与一个光感终端4的出光口相连接。即本方案设有6个激光通路，每个光感终端4均分配有2路激光，在使用时，1路激光通路工作另1路备用。

进一步说，在基站中设有激光分析单元。所述激光分析单元包括激光光谱分析仪6、分析侧ODF箱7。其中，激光光谱分析仪6经分析侧ODF箱7与反馈侧激光传输光路的出光口相连接。

进一步说，在基站中设有数据收发仪器8。数据收发仪器8为有线式或无线式。数据收发仪器8分别与激光分析单元、地上光控单元、远程工控机相连接，通过数据收发仪器8实现激光分析单元、地上光控单元与远程工控机的双向通讯。远程工控机设置在控制中心内。

进一步说，光源侧ODF箱3与分析侧ODF箱7共用一个箱体，即两者为一体化设计。光源侧一级光缆51与反馈侧一级光缆61公用一根光缆，该光缆的型号为GYTA53。光源侧一级熔接盒52与反馈侧一级熔接盒62共用一个盒体，即两者为一体化设计。光源侧二级光缆53与反馈侧二级光缆63公用一根光缆，该光缆的型号为GYTA53。光源侧二级熔接盒54与反馈侧二级熔接盒64共用一个盒体，即两者为一体化设计。光源侧光纤跳线55与反馈侧光纤跳线65共用一根4芯铠装跳线。

本文中的熔接盒，均为光纤连接盒。

激光光谱分析仪6、激光控制单元1安装在4U机箱内。

密封环42的材质为硅酮。

三通管43为PE材质的异径三通，其相对的两个端口的直径相等，侧壁的开口直径小于端口的直径。

密封盖44为PE材质的管帽。

气体收集器41的材质为波形彩钢瓦、运动地板、阳光板、丁晴橡胶板。

图7为优选的方案之二，采用接触式的本发明的示意图。在本实施例中，检测区域包含有两个管子的连接处。

Claims

1.一种地埋式激光检测装置，其特征在于：由地上光控单元与地下监测单元2部分构成；其中，地上光控单元设置在基站中，负责产生激光；地下监测单元埋设在地下，且与负责将地上光控单元产生的激光束传递至检测区域，并将激光束传递回地面。

2.根据权利要求1所述的一种地埋式激光检测装置，其特征在于：地下监测单元包括空气通道机构（4）；所述空气通道机构（4）为接触式、全包覆式或半包覆式的结构；气体走廊组件设置在检测区域，与被检测物体接触；空气通道机构（4）用于收集待测区域处的气体，并使地上光控单元产生的激光束自待测区域处的气体处穿过。

3.根据权利要求1所述的一种地埋式激光检测装置，其特征在于：地下监测单元包括光源侧激光传输光路、空气通道机构（4）、反馈侧激光传输光路；其中，空气通道机构（4）设置在待检测区域，空气通道机构（4）的入光口经光源侧激光传输光路与地上光控单元相连接，空气通道机构（4）的出光口经反馈侧激光传输光路传输至地面。

4.根据权利要求3所述的一种地埋式激光检测装置，其特征在于：空气通道机构（4）含有激光吸收池；所述激光吸收池为中空的容器；光源侧激光传输光路的出光口、反馈侧激光传输光路的进光口分别与激光吸收池相连接。

5.根据权利要求4所述的一种地埋式激光检测装置，其特征在于：空气通道机构（4）还包括气体收集器（41），所述气体收集器（41）为中空的容器；激光吸收池设置在气体收集器（41）的中空腔体内或设置在气体收集器（41）的外侧。

6.根据权利要求5所述的一种地埋式激光检测装置，其特征在于：气体收集器（41）为管状结构件、柱状结构件、圆形结构件、锥形结构件、圆台形结构件、梯形结构件或矩形结构件；光源侧激光传输光路的出光口与反馈侧激光传输光路的进光口相对应。

7.根据权利要求5所述的一种地埋式激光检测装置，其特征在于：气体收集器（41）的材质为波形彩钢瓦、运动地板、阳光板或丁晴橡胶板、pvc管。

8.根据权利要求4、5或6所述的一种地埋式激光检测装置，其特征在于：激光吸收池包含反射盒（46）；其中，光源侧激光传输光路的出光口、反馈侧激光传输光路的进光口分别与反射盒（46）相连通。

9.根据权利要求1所述的一种地埋式激光检测装置，其特征在于：地上光控单元包括激光控制单元（1）和激光分束器（2）；激光控制单元（1）的出光口与激光分束器（2）相连。

10.根据权利要求9所述的一种地埋式激光检测装置，其特征在于：激光分束器（2）的出光口或经过ODF箱（3）与地下监测单元相连接，或直接与地下监测单元相连接。