CN208606887U - 基于分布式光纤传感水管运行监测系统 - Google Patents
基于分布式光纤传感水管运行监测系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN208606887U CN208606887U CN201821278355.7U CN201821278355U CN208606887U CN 208606887 U CN208606887 U CN 208606887U CN 201821278355 U CN201821278355 U CN 201821278355U CN 208606887 U CN208606887 U CN 208606887U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- optical fiber
- single mode
- mode optical
- water pipe
- monitoring system
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Landscapes
- Examining Or Testing Airtightness (AREA)
Abstract
本实用新型公开了一种基于分布式光纤传感水管运行监测系统，包括：客户端；若干服务器；若干监测探测器；若干单模光纤，所述单模光纤沿着待监测的水管设置，所述单模光纤与所述监测探测器光连通；其中，所述监测探测器包括用来向所述单模光纤发射光脉冲的脉冲发射器、与所述脉冲发射器光连通的光纤耦合器、与所述光纤耦合器光连通的光电探测器、与所述光电探测器通讯连接的采集同步装置。本实用新型能够对50km长的水管进行实时监测，监测距离长，且能够对整段水管上连续时间范围内的连续振源位置进行检测，同时根据振动的突变强度，持续时间能确定泄漏情况并定位泄漏位置，减少水管泄漏带来的损失。
Description
技术领域
本实用新型属于管道泄漏监测领域，具体涉及一种基于分布式光纤传感水管运行监测系统。
背景技术
给水管道系统在国民经济建设以及人民的日常生产生活中起着重要作用。但在实际运行中，由于管材质量、施工因素以及腐蚀、老化等原因发生给水管道泄漏的情况。给水管道的泄漏往往会造成水资源的浪费，同事也影响了人们的生产生活。因此，一套能实时监控水管运行情况，并在发生泄漏时能及时定位发生泄漏的位置的水管检漏技术对于给水管道的正常运行有重大意义。
目前国内外常用的检漏方法主要有被动检漏法、主动检漏法。
被动检漏法是最原始检漏方法，主要依靠专门的巡检人员巡查以及居民报漏来发现漏点。但这个方法比较适用于靠近地面或者暴露在外的水管漏点，且漏点较大的情况。
主动检漏法主要包括区域检漏法、音听法等。
区域检漏法主要应用流量计进行检漏，适用于生活区或者连续用水用户较少的地区。
听音检漏法是一种利用音听仪器寻找漏水声，确定漏水点的方法。分为阀栓听音和地面听音两种，前者用于漏点与定位，后者用于漏点精确定位。听音检漏法对噪音干扰要求严格，因此常在夜间进行。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种基于分布式光纤传感水管运行监测系统，本实用新型能够有效监测水管的运行情况，及时发现水管泄漏并实时定位泄漏点位置，具有定位精度高、测量距离长、实时监测、成本低等优势。
为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
一种基于分布式光纤传感水管运行监测系统，包括：
客户端，客户端用于可视化显示被测水管的各种振动信号，突变的强振动信号会引起客户端报警，管理人员能及时对报警位置进行处理；
若干服务器，所述服务器与所述客户端通讯连接，服务器根据光脉冲与后向散射信号的相位差（λ0-λ1）得到光的强度差，从而确定振源的振动强度；
若干监测探测器，所述监测探测器与所述服务器通讯连接；
若干单模光纤，所述单模光纤沿着待监测的水管设置，所述单模光纤与所述监测探测器光连通，所述单模光纤在位置关系上串联且覆盖所述水管的全段，所述单模光纤的设置位置呈串联状，但是单模光纤内部并没有串联光信号；
其中，
所述监测探测器包括用来向所述单模光纤发射光脉冲的脉冲发射器、与所述脉冲发射器光连通的光纤耦合器、与所述光纤耦合器光连通的光电探测器、与所述光电探测器通讯连接的采集同步装置，所述光电探测器与所述单模光纤光连通，所述采集同步装置与所述服务器通讯连接。
所述单模光纤的长度为45-50km。
所述脉冲发射器每隔0.5ms发射一束光脉冲。
所述单模光纤的折射率为1.5，所述光脉冲以2x108m/s的速度在所述单模光纤中传播。
所述光电探测器记录传输到单模光纤中的所述光脉冲的相位为λ0、所述光脉冲入射到所述单模光纤的时间为t0、所述单模光纤中振动引起的后向散射信号的相位为λ1、所述后向散射信号返回至所述光电探测器的时间为t1，设所述振动位置距离所述光电探测器的距离为S，则S=(t1-t0)x108 m/s。
所述单模光纤采用直埋敷设，所述单模光纤周围应覆盖包裹厚度不小于100mm的软土或者砂层。
所述单模光纤敷设在所述水管的外表面，所述单模光纤采用具有粘性的防水涂料固定连接在所述水管的外表面。
所述客户端包括显示器。
每个所述监测探测器与一个、两个或者更多所述单模光纤光连通。
所述监测探测器与所述服务器有线或者无线连接，所述服务器与所述客户端无线连接。
有研究表明大多数水管泄漏信号频率成分在50Hz以下，本实用新型能有效检测0Hz到350Hz振动信号，水管泄漏信号在本实用新型可检测的范围之内。
本实用新型通讯连接指通过传输线或者传输网络构成信号通讯。
本实用新型所述无线连接包括通过千兆以太网实现连接。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：
1、本实用新型将单模光纤敷设在水管外侧，能够有效监测水管运行情况，检测水管的变化，及时发现泄漏情况及定位泄漏位置，减少水管泄漏带来的损失；
2、本实用新型可以对水管进行在线远程监测，随时随地都能查看系统平台；
3、本实用新型对水管的运行实时全程监控，单模光纤延水管的全程敷设，让监控范围无死角；
4、本实用新型对水管变化敏感，一旦出现警情能够第一时间报警，且具有定位精度高、测量距离长、实时监测、成本低等优势。
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一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型的整体结构示意图。
图2为监测探测器与单模光纤的应用组网图。
图3为光电探测器接收光脉冲的时间示意图。
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付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。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
如图1-3所示，本实施例提供一种基于分布式光纤传感水管运行监测系统，包括：
客户端1；
若干服务器2，所述服务器2与所述客户端1通讯连接；
若干监测探测器3，所述监测探测器3与所述服务器2通讯连接；
若干单模光纤4，所述单模光纤4沿着待监测的水管100设置，所述单模光纤4与所述监测探测器3光连通，所述单模光纤4在位置关系上串联且覆盖所述水管100的全段；
其中，
所述监测探测器3包括用来向所述单模光纤4发射光脉冲的脉冲发射器31、与所述脉冲发射器31光连通的光纤耦合器32、与所述光纤耦合器32光连通的光电探测器33、与所述光电探测器33通讯连接的采集同步装置34，所述光电探测器33与所述单模光纤4光连通，所述采集同步装置34与所述服务器2通讯连接。
作为进一步优选，本实施例所述单模光纤4的长度为45-50km。
作为进一步优选，本实施例所述脉冲发射器31每隔0.5ms发射一束光脉冲。
作为进一步优选，本实施例所述单模光纤4的折射率为1.5，所述光脉冲以2x108m/s的速度在所述单模光纤4中传播。
作为进一步优选，本实施例所述光电探测器33记录传输到单模光纤4中的所述光脉冲的相位为λ0、所述光脉冲入射到所述单模光纤4的时间为t0、所述单模光纤4中振动200引起的后向散射信号的相位为λ1、所述后向散射信号返回至所述光电探测器33的时间为t1，设所述振动200位置距离所述光电探测器33的距离为S，则S=(t1-t0)x108 m/s。
作为进一步优选，本实施例所述单模光纤4采用直埋敷设，所述单模光纤4周围应覆盖包裹厚度不小于100mm的软土或者砂层。
作为进一步优选，本实施例所述单模光纤4敷设在所述水管100的外表面，所述单模光纤4采用具有粘性的防水涂料固定连接在所述水管100的外表面。
作为进一步优选，本实施例所述客户端1包括显示器。
作为进一步优选，本实施例所述监测探测器3与两个所述单模光纤4光连通。
作为进一步优选，本实施例所述监测探测器3与所述服务器2有线或者无线连接，所述服务器2与所述客户端1无线连接。
本实施例的工作步骤为：
步骤1、脉冲发射器向光纤发射光脉冲，首先，脉冲发射器每隔0.5ms发射一束光脉冲；然后，光纤耦合器将光脉冲经光电探测器传输给单模光纤，光脉冲以2x108m/s的的速度在光纤中传播。
步骤2、单模光纤感应到被监测水管的突变振动信号，突变振动引起单模光纤的形变，形变处产生后向散射信号，后向散射信号返回至光电探测器。
步骤3、光电探测器记录光脉冲和后向散射信号的相位、光脉冲入射光纤的时间、后向散射信号入射光电探测器的时间，本实用新型所采用的光电探测器的探测灵敏度较高，能够直接探测光脉冲的相位，例如可采用EPM605LL型号的直插式光电探测器。光电探测器可记录传输到单模光纤中的光脉冲的相位λ0及其入射到单模光纤的时间t0，同时也记录后向散射信号的相位λ1及其返回至光电探测器的时间t1，光电探测器将获取的相位λ0和λ1、时间t0和t1经过采集同步装置传输给服务器。
步骤4、服务器根据光脉冲入射单模光纤的时间和后向故射信号返回至光电探测器的时间计算振源（即振动的发源地）的位置。具体计算振源位置的具体公式为: S=(t1-t0)x108 m/s。如图3所示，图3横坐标代表时间，纵坐标代表光脉冲强度。如果t0和t2之间发生振动，由于瑞利散射的存在，光电探测器会接收到一束较弱的光脉冲，图3中t1处即光电探测器收到的后向散射的光强，假设后向散射信号返回至光电探测器的时间与光脉冲入射光纤的时间差为0.2ms，那么振源的具体位置S=0.2*10-3*108=20km，即振动发生在距离光缆起始端的20km处。服务器根据光脉冲与背向散射信号的相位差（λ0-λ1）得到光的强度差，从而确定振源的振动强度。
步骤5、客户端对连续时间范围内的连续振源位置及振源的振动强度进行可视化显示，突变的强振动信号会引起客户端报警，管理人员能及时对报警位置进行处理。
尽管上述实施例已对本实用新型作出具体描述，但是对于本领域的普通技术人员来说，应该理解为可以在不脱离本实用新型的精神以及范围之内基于本实用新型公开的内容进行修改或改进，这些修改和改进都在本实用新型的精神以及范围之内。
Claims (9)
1.一种基于分布式光纤传感水管运行监测系统，其特征在于，包括：
客户端（1）；
若干服务器（2），所述服务器（2）与所述客户端（1）通讯连接；
若干监测探测器（3），所述监测探测器（3）与所述服务器（2）通讯连接；
若干单模光纤（4），所述单模光纤（4）沿着待监测的水管（100）设置，所述单模光纤（4）与所述监测探测器（3）光连通，所述单模光纤（4）在位置关系上串联且覆盖所述水管（100）的全段；
其中，
所述监测探测器（3）包括用来向所述单模光纤（4）发射光脉冲的脉冲发射器（31）、与所述脉冲发射器（31）光连通的光纤耦合器（32）、与所述光纤耦合器（32）光连通的光电探测器（33）、与所述光电探测器（33）通讯连接的采集同步装置（34），所述光电探测器（33）与所述单模光纤（4）光连通，所述采集同步装置（34）与所述服务器（2）通讯连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于分布式光纤传感水管运行监测系统，其特征在于，所述单模光纤（4）的长度为45-50km。
3.根据权利要求1所述的一种基于分布式光纤传感水管运行监测系统，其特征在于，所述脉冲发射器（31）每隔0.5ms发射一束光脉冲。
4.根据权利要求1所述的一种基于分布式光纤传感水管运行监测系统，其特征在于，所述单模光纤（4）的折射率为1.5，所述光脉冲以2x108m/s的速度在所述单模光纤（4）中传播。
5.根据权利要求4所述的一种基于分布式光纤传感水管运行监测系统，其特征在于，所述光电探测器（33）记录传输到单模光纤（4）中的所述光脉冲的相位为λ0、所述光脉冲入射到所述单模光纤（4）的时间为t0、所述单模光纤（4）中振动（200）引起的后向散射信号的相位为λ1、所述后向散射信号返回至所述光电探测器（33）的时间为t1，设所述振动（200）位置距离所述光电探测器（33）的距离为S，则S=(t1-t0)x108 m/s。
6.根据权利要求1所述的一种基于分布式光纤传感水管运行监测系统，其特征在于，所述单模光纤（4）采用直埋敷设，所述单模光纤（4）周围应覆盖包裹厚度不小于100mm的软土或者砂层。
7.根据权利要求1所述的一种基于分布式光纤传感水管运行监测系统，其特征在于，所述单模光纤（4）敷设在所述水管（100）的外表面，所述单模光纤（4）粘接在所述水管（100）的外表面。
8.根据权利要求1所述的一种基于分布式光纤传感水管运行监测系统，其特征在于，所述客户端（1）包括显示器。
9.根据权利要求1所述的一种基于分布式光纤传感水管运行监测系统，其特征在于，所述监测探测器（3）与所述服务器（2）有线或者无线连接，所述服务器（2）与所述客户端（1）无线连接。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201821278355.7U CN208606887U (zh) | 2018-08-09 | 2018-08-09 | 基于分布式光纤传感水管运行监测系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201821278355.7U CN208606887U (zh) | 2018-08-09 | 2018-08-09 | 基于分布式光纤传感水管运行监测系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN208606887U true CN208606887U (zh) | 2019-03-15 |
Family
ID=65679731
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201821278355.7U Active CN208606887U (zh) | 2018-08-09 | 2018-08-09 | 基于分布式光纤传感水管运行监测系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN208606887U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113984182A (zh) * | 2021-11-04 | 2022-01-28 | 国家石油天然气管网集团有限公司 | 一种油气管线分布式横向振源距离定位方法 |
-
2018
- 2018-08-09 CN CN201821278355.7U patent/CN208606887U/zh active Active
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113984182A (zh) * | 2021-11-04 | 2022-01-28 | 国家石油天然气管网集团有限公司 | 一种油气管线分布式横向振源距离定位方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108645501A (zh) | 一种基于分布式光纤传感水管运行监测系统 | |
| CN105509868B (zh) | 相位敏感光时域反射光纤分布式传感系统相位计算方法 | |
| CN102997061B (zh) | 一种基于光纤传感的天然气管道泄漏监测系统 | |
| CN101465052B (zh) | 周界安全监测装置及方法 | |
| CN102997044B (zh) | 一种天然气管道泄漏检测传感器组的抗偏振衰落方法和系统 | |
| CN102997051A (zh) | 一种基于光纤传感的天然气管道泄漏监测方法和系统 | |
| CN102997062A (zh) | 一种基于光纤传感的天然气管道泄漏监测方法和系统及系统的安装方法 | |
| CN102997057B (zh) | 一种基于光纤传感的天然气管道泄漏监测系统及系统的安装方法 | |
| CN110360945A (zh) | 基于botdr的管道变形监测和掌上预警系统及方法 | |
| CN104266084A (zh) | 基于分布式光纤传感器的输油管道内检测器跟踪定位方法 | |
| CN102997056B (zh) | 一种天然气管道泄漏检测传感器间隔测定方法 | |
| CN102997060A (zh) | 一种光纤传感天然气管道泄漏监测系统的泄漏点定位系统 | |
| CN102997059A (zh) | 一种天然气管道泄漏振动波传播速度测定方法和系统 | |
| CN102997063A (zh) | 一种基于光纤传感的天然气管道泄漏监测方法 | |
| CN102997055B (zh) | 一种光纤传感天然气管道泄漏监测系统的泄漏点定位方法和系统 | |
| CN102997053A (zh) | 一种天然气管道泄漏振动波传播速度测定系统 | |
| CN1598494A (zh) | 用于长途管线安全监测的光纤干涉型自动监测方法及系统 | |
| CN208606887U (zh) | 基于分布式光纤传感水管运行监测系统 | |
| CN101324446B (zh) | 一种扰动传感定位方法 | |
| CN103047541A (zh) | 一种光纤传感天然气管道泄漏事件识别装置 | |
| CN213274636U (zh) | 一种分布式光纤供热管道渗漏检测预警系统 | |
| CN202252871U (zh) | 一种天然气管道泄漏振动波传播速度测定系统 | |
| CN106678550A (zh) | 一种基于分布式光纤传感的水管泄漏监测装置及监测方法 | |
| CN104456088B (zh) | 基于3×3耦合器的直线型Sagnac管道安全监测系统 | |
| CN201130407Y (zh) | 周界安全监测装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: 314213 East Building No. 669 Xinxing Road, Pinghu Economic Development Zone, Jiaxing City, Zhejiang Province Co-patentee after: Shanghai Bohui Technology Co., Ltd. Patentee after: Pinghu Bohui Communication Technology Co., Ltd. Address before: 314213 East Building No. 669 Xinxing Road, Pinghu Economic Development Zone, Jiaxing City, Zhejiang Province Co-patentee before: Shanghai Bandweaver Technology Co., Ltd. Patentee before: Pinghu Bohui Communication Technology Co., Ltd. |
|
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |