CN208185902U - 一种基于光纤传感的天然气立管预警系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于光纤传感的天然气立管预警系统，包括：中央处理模块；首端处理器，首端处理器的输入端与中央处理模块连接；传感光纤，所述传感光纤紧贴天然气立管布置，所述传感光纤的一端与所述首端处理器的输出端连接；末端处理器，所述传感光纤的另一端与所述末端处理器连接。本实用新型提供的安全防护预警系统，利用与天然气管道同步铺设的单芯连续光纤，构建长距离连续传感单元实现对天然气管道周围可能对天然气管道构成威胁的行为进行实时监控和预警，光纤无需供电、可靠性高，抗干扰性好，易于实现，对正常的立管输送燃气完全没有影响。

Description

一种基于光纤传感的天然气立管预警系统

技术领域

本实用新型涉及光纤传感技术领域，具体而言涉及一种基于光纤传感的天然气立管预警系统。

背景技术

目前，住宅、商业写字楼等人们居住生活的地方，普遍采用天然气作为烹饪、取暖等用途的能源。而由于使用不当天然气管道老化等多种原因，不可避免的会出现天然气泄漏的事故发生，这种泄露事故如果不能及时的发现处理，很容易造成财产的损失甚至人员的伤亡。

现有的天然气泄漏检测的方法，通常在用户家中安装天然气报警器来对泄漏进行提示。现有的天然气报警器，一般是运用温度传感器、甲烷传感器等来对泄漏进行监测，并通过控制器分析处理后进行报警，或运用室内无线网络或手机移动网络进行远程报警。这种预防措施比较孤立，不能联动，在现场无人或人员已经昏迷的情况下就无法及时处理，也无法及时通知他人来处理，而且天然气报警器的判断并不是十分的准确，在烹饪时室内温度升高或水蒸气过多往往会触发报警器。

因此，能否提供一种可靠性和联动性更高的泄露预警系统是本领域技术人员亟需解决的问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种基于光纤传感的天然气立管预警系统，对天然气泄漏判断准确可靠，并且可实时进行监测并能及时告知维护人员，使事故及时得到处理保证了人身财产的安全。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种基于光纤传感的天然气立管预警系统，包括：中央处理模块；首端处理器，所述首端处理器的输入端与所述中央处理模块连接；传感光纤，所述传感光纤紧贴天然气立管布置，所述传感光纤的一端与所述首端处理器的输出端连接；末端处理器，所述传感光纤的另一端与所述末端处理器连接；所述传感光纤获取到所述天然气立管相关参数变化时，将变化信号通过首端处理器传输给所述中央处理模块；所述中央处理模块根据获取到的天然气立管相关参数的变化，匹配预警等级发出预警信号；所述立管相关参数包括：外围温度参数、外围振动参数和外围应力参数。

本实用新型提供的系统，在天然气立管外布置传感光纤，安装方便实用性强，该系统可适用于天然气管道的安全预警，具有泄漏位置定位机制和具体行为识别功能，提升了报警的准确率。

进一步的，还包括激光发射模块，所述激光发射模块连接在所述中央处理模块和所述首端处理器之间，所述激光发射模块根据中央处理模块的传输要求，产生相应特征的激光。

采用上述进一步的有益效果是：通过激光发射模块可产生根据现场具体情况在传感光纤中产生相对应特性的光信号，以适应不同现场复杂的环境。

进一步的，所述中央处理模块包括：特征行为识别模块、定位模块和主控制器；所述特征行为识别模块和所述定位模块分别接收经所述传感光纤传回的激光，并对其进行分析处理后传输至所述主控制器进行判断处理；所述主控制器控制所述激光发射模块产生在所述传感光纤中传输的激光。

采用上述进一步的有益效果是：中央处理模块对采集的光信号进行比较分析准确判断是否发生泄漏，以及泄漏的严重程度和确切的位置进行提示。

进一步的，还包括远程通信模块，所述主控制器将分析处理后的实时监测数据经所述远程通信模块传输至天然气管道监控平台供监控人员参考。

采用上述进一步的有益效果是：将实时监测的管道的动态信息传送到监控平台为监控人员提供参考。

进一步的，所述首端处理器和所述末端处理器处设置有光纤保护盒，避免所述首端处理器和末端处理器受潮或损坏。

采用上述进一步的有益效果是：光纤保护盒可有效保证处理器进行稳定安全的工作。

进一步的，所述首端处理器包括：第一光信号采集模块和光信号调节模块；所述光信号调节模块对所述激光发射模块发出的光信号进行调节后，经所述第一光信号采集模块进行光信号特征信息采集后送入所述传感光纤。

采用上述进一步的有益效果是：保证在传感光纤中光信号的强度的稳定性和对光信号的特性的改变实时进行监测。

进一步的，所述末端处理器包括：第二光信号采集模块和敏感区域光信号识别模块；所述第二光信号采集模块对所述传感光纤上末端的光信号进行采集，并将其传输至敏感区域光信号识别模块进行分析；所述敏感区域光信号识别模块将分析后的结果通过所述传感光纤传回所述特征行为识别模块和所述定位模块进行分析处理。

采用上述进一步的有益效果是：对传感光纤中的细小的振动所引起的时间差可及时进行捕捉，保证了泄漏位置判断的准确性。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本实用新型公开提供了一种基于光纤传感的天然气立管预警系统，通过在天然气管道铺设分布式传感光纤，利用光纤传感的准确可靠且使用方便易于实现的特性，可及时发现泄漏并进行报警，保证了人身和财产的安全。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1附图为本实用新型提供的结构示意图。

其中1 为中央处理模块，11 为主控制器，12 为特征行为识别模块，13 为定位模块，2 为首端处理器，21 为光信号调节模块，22 为第一光信号采集模块，3 为传感光纤，4为末端处理器，41 为第二光信号采集模块，42 为敏感区域光信号识别模块，5 为激光发射模块，6 为远程通信模块。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型实施例公开了一种基于光纤传感的天然气立管预警系统，以光纤作为传感和传输的双重介质，根据天然气管道的特点以通信光纤作为感应体，并将其紧贴管道布置，对管道进行实时监测，对可能威胁天然气管道安全的破坏行为进行报警。

参照图1所示为本实用新型提供的基于光纤传感的天然气立管预警系统，可用于高层建筑天然气立管安全防护预警。

其中，传感光纤3紧贴天然气管道设置，实时监测天然气管道周围的振动信号，当传感光纤3感受到外界的振动时，传感光纤3内的光信号会发生折射，导致到达末端处理器4中的第二信号采集模块41和敏感区域光信号识别模块中的光信号强度和到达时间发生变化，通过敏感区域光信号识别模块42的和第一信号采集模块22存在的时间差，在中央处理模块1中的定位模块13利用公式x＝L-c/n*t，其中x为振动信号产生的位置，c为光速，n为光纤折射率，t为光信号抵达传感光纤3末端的敏感区域光信号识别模块42的时间差。

特征行为识别模块12存储人们进行燃气使用时，燃气灶、热水器等家电设备，以及人为改造线路装修等行为引起振动的特征信号。建立特征信号数据库，对同一类作业行为预警阈值取平均值作为这一类的预警阈值。在进行判断时与这些预警值进行比较从而确定事故的类型，以及时采用相应的对策。

首端处理器2中的第一光信号采集模块22和末端处理器4中的第二光信号采集模块41分别对传感光纤3首端和末端接收的信号强度进行采集，并将其转换为数字信号供特征行为识别模块12分析处理，光信号调节模块21对激光发射模块5发出的激光进行调节以满足传感光纤3的传输特性要求。

远程通信模块6将主控制器11分析处理后的泄露位置和具体造成原因及时传送到监控系统平台。做到及时发现并及时处理事故，避免事故的扩大造成不必要的损失。

在本实用新型的另一具体实施例中，首端处理器2和末端处理器4都设置有光纤保护盒保证运行的安全可靠性。

其中在另外一个实施例中，匹配相对应的立管安全状况等级，并判断发生何种险情，发出相应的预警信号。该系统可实现对高层建筑天然气立管的实时在线监测与预警，对施工产生的振动、人为破坏、突发火灾导致的温度变化、天然气泄漏等典型事件进行有效区分和精确定位，并能实现多点多事件同时报警，有效提高报警的准确性。其中可预警点的颜色用于区分预警类别，如红色代表“泄露预警”，橙色代表“施工预警”，黄色代表“温度预警”，蓝色代表“振动预警”。方便该系统的管理员清楚的查看管道状态，使系统更加人性化。

该系统布置过程如下：

步骤1：贴天然气立管铺设传感光纤；该传感光纤可以是单芯多模，也可以是多芯光纤；

步骤2：在单芯传感光纤的首端和末端分别设置发射处理装置和接收处理装置；

步骤3：在主控器中建立特征行为数据库、行为识别模块和定位模块，当光纤受到振动时，其内的光信号发生折射导致到达接收处理装置的光信号强度和时间发生变化，通过接受处理装置接收到的时间差和传感光纤的折射率对振动发生的位置进行定位；

步骤4：主控器对传回的光信号的特征与主控器内的特征行为数据进行比对，从而确定是否发生了泄漏。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种基于光纤传感的天然气立管预警系统，其特征在于，包括：

中央处理模块(1)；

首端处理器(2)，所述首端处理器(2)的输入端与所述中央处理模块(1)连接；

传感光纤(3)，所述传感光纤(3)紧贴天然气立管布置，所述传感光纤(3)的一端与所述首端处理器(2)的输出端连接；

末端处理器(4)，所述传感光纤(3)的另一端与所述末端处理器(4)连接；

所述传感光纤(3)获取到所述天然气立管相关参数变化时，将变化信号通过首端处理器(2)传输给所述中央处理模块(1)；所述中央处理模块(1)根据获取到的天然气立管相关参数的变化，匹配预警等级发出预警信号；

所述立管相关参数包括：外围温度参数、外围振动参数和外围应力参数。

2.根据权利要求1所述的一种基于光纤传感的天然气立管预警系统，其特征在于，还包括激光发射模块(5)，所述激光发射模块(5)连接在所述中央处理模块(1)和所述首端处理器(2)之间，所述激光发射模块(5)根据中央处理模块(1)的传输要求，产生相应特征的激光。

3.根据权利要求2所述的一种基于光纤传感的天然气立管预警系统，其特征在于，所述中央处理模块(1)包括：特征行为识别模块(12)、定位模块(13)和主控制器(11)；所述特征行为识别模块(12)和所述定位模块(13)分别接收经所述传感光纤(3)传回的激光，并对其进行分析处理后传输至所述主控制器(11)进行判断处理；所述主控制器(11)控制所述激光发射模块(5)产生在所述传感光纤中传输的激光。

4.根据权利要求3所述的一种基于光纤传感的天然气立管预警系统，其特征在于，还包括远程通信模块(6)，所述主控制器(11)将分析处理后的实时监测数据经所述远程通信模块(6)传输至天然气管道监控平台供监控人员参考。

5.根据权利要求1所述的一种基于光纤传感的天然气立管预警系统，其特征在于，所述首端处理器(2)和所述末端处理器(4)处设置有光纤保护盒，避免所述首端处理器(2)和末端处理器(4)受潮或损坏。

6.根据权利要求2所述的一种基于光纤传感的天然气立管预警系统，其特征在于，所述首端处理器(2)包括：第一光信号采集模块(22)和光信号调节模块(21)；所述光信号调节模块(21)对所述激光发射模块(5)发出的光信号进行调节后，经所述第一光信号采集模块(22)进行光信号特征信息采集后送入所述传感光纤(3)。

7.根据权利要求3所述的一种基于光纤传感的天然气立管预警系统，其特征在于，所述末端处理器(4)包括：第二光信号采集模块(41)和敏感区域光信号识别模块(42)；所述第二光信号采集模块(41)对所述传感光纤(3)上末端的光信号进行采集，并将其传输至敏感区域光信号识别模块(42)进行分析；所述敏感区域光信号识别模块(42)将分析后的结果通过所述传感光纤(3)传回所述特征行为识别模块(12)和所述定位模块(13)进行分析处理。