CN209744071U - 城镇供热管道光纤与铜线泄漏监测集成系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种城镇供热管道光纤与铜线泄漏监测集成系统，包括光纤传感器，光纤传感器依次通过FC接口、光开关、信号发生器和信号采集器卡信号连接至中央处理器，中央处理器分别信号连接至辅助硬件、显示器、网关和输出控制板，输出控制板通过输出端口分别信号连接至报警装置、执行设备和波分器，波分器信号连接至光开关，网关通过云服务器连接至控制中心，信号发生器、中央处理器和输出控制板均设有与外部电源连接的接口。本实用新型所述的城镇供热管道光纤与铜线泄漏监测集成系统，适用于领域宽、范围广、单技术控制距离远、施工工作量小、施工费用低，竣工后无需巡检工作、用人成本低。

Description

城镇供热管道光纤与铜线泄漏监测集成系统

技术领域

本实用新型属于管道监测领域，尤其是涉及一种城镇供热管道光纤与铜线泄漏监测集成系统。

背景技术

地下供热管道泄漏特点地下供热管道输送的介质是热蒸汽或者热水，因此，泄漏的气体或者液体一般沿着易于扩散的通道扩散，这些通道一般是供热管道附近的地下裂缝、排水管道、电信管道或电力沟、暖气沟，还有可能沿着供热管线的隧道等。目前，对供热的测漏，直接用气敏仪对漏点的精确定位效果总是不尽人意，同时也不能靠机械或人工开挖直接来查漏点，比如在北方地区管线均在冰冻层以下，埋深一般在1.5m～2m，最深处为3m以上，用开挖寻漏的方法来找漏点，工作量大，效率低。

发明内容

有鉴于此，本实用新型旨在提出一种城镇供热管道光纤与铜线泄漏监测集成系统，以解决传统代码技术功能单技术控制距离近、施工工作量大、工作工序多、施工费用高、管道泄漏点发现的效率一般、竣工后巡检工作次数多、用人成本高等问题。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种城镇供热管道光纤与铜线泄漏监测集成系统,包括光纤传感器、FC接口、光开关、信号发生器、信号采集卡、中央处理器、输出控制板、输出端口、报警装置、辅助硬件、显示器、网关、云服务器和波分器，光纤传感器依次通过FC接口、光开关、信号发生器和信号采集器卡信号连接至中央处理器，中央处理器分别信号连接至辅助硬件、显示器、网关和输出控制板，输出控制板通过输出端口分别信号连接至报警装置、执行设备和波分器，波分器信号连接至光开关，网关通过云服务器连接至控制中心，信号发生器、中央处理器和输出控制板均设有与外部电源连接的接口。

进一步的，FC接口为FC/APC光纤黄跳线。

进一步的，中央处理器为分布式光纤泄漏监测主机，其型号为SUPERP-LM-SLM-010A-D12。

进一步的，光开关为多路转换开关。

进一步的，信号发生器为通道扩展模块，其规格为SUPERP-LM-SWT-010A-C04。

进一步的，显示器为液晶显示器。

进一步的，辅助硬件为光缆终端盒，其规格为SUPERP-LM-M-SPT-2×2。

进一步的，报警装置包括分别单独设置的管道泄漏报警器和系统故障报警器，管道泄漏报警器为声光报警器。

进一步的，光纤传感器为单模测漏光缆或多模测漏光缆，外护套上带长度计米标志。

进一步的，光纤传感器为平行敷设在工作管道外侧的反馈线和感应线，感应线为温湿度传感器线，反馈线为信号线。

相对于现有技术，本实用新型所述的城镇供热管道光纤与铜线泄漏监测集成系统具有以下优势：

(1)本实用新型所述的城镇供热管道光纤与铜线泄漏监测集成系统，光纤传感器为单模测漏光缆或多模测漏光缆，光缆既是传感器又是信号传输通道，不再需要其它的测量或传输装置；一根光缆能够提供上万个测量点的信息，安装快捷简便且成本低廉，安装后无需维护；大大提高了安装效率，降低了经济成本，同时监测数据准确。

(2)本实用新型所述的城镇供热管道光纤与铜线泄漏监测集成系统，辅助硬件为光缆终端盒用于监控室室内光纤跳线与主干光缆间的接续保护，具有耐温、防水、防尘、防腐、机械防护等功能，延长了系统的使用寿命。

(3)本实用新型所述的城镇供热管道光纤与铜线泄漏监测集成系统，适用于领域宽、范围广(如供热管、蒸汽管、冷水管、过河管等)、单技术控制距离远(可达到30km以上)、施工工作量小、施工费用低，竣工后无需巡检工作、用人成本低。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例所述的城镇供热管道光纤与铜线泄漏监测集成系统的原理框图；

图2为本实用新型实施例所述的反馈线和感应线的敷设示意图。

附图标记说明：

1-保护层；2-聚氨酯泡沫层；3-反馈线；4-工作管道；5-感应线。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“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。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

城镇供热管道光纤与铜线泄漏监测集成系统，如图1和图2所示，包括光纤传感器、FC接口、光开关、信号发生器、信号采集卡、中央处理器、输出控制板、输出端口、报警装置、辅助硬件、显示器、网关、云服务器和波分器，光纤传感器依次通过FC接口、光开关、信号发生器和信号采集器卡信号连接至中央处理器，中央处理器分别信号连接至辅助硬件、显示器、网关和输出控制板，输出控制板通过输出端口分别信号连接至报警装置、执行设备和波分器，波分器信号连接至光开关，网关通过云服务器连接至控制中心的工控主机上，工控主机可以查看每个泄漏监测系统的数据，及管线全长的所有的实时和历史数据，管道全长的泄漏情况。网络通讯系统请根据实际情况配置；信号发生器、中央处理器和输出控制板均设有与外部电源连接的接口。

中央处理器为光纤泄漏监测主机，其型号为SUPERP-LM-SLM-010A-D12，使用国际互联网通信接口，实现远程诊断和系统维护升级，使得维护方便，节约维护成本；适应多种通信光纤，对光纤的适应性较强。

FC接口为FC/APC光纤黄跳线。

光开关为多路转换开关，多路转换开关的型号以通道数目来划分，最少2个通道，最多16个通道。

信号发生器为通道扩展模块，其规格为SUPERP-LM-SWT-010A-C04，实现光通道进行信号切换，通过通道扩展可以实现多条通道的信号解调工作。

显示器为液晶显示器。

辅助硬件为光缆终端盒，其规格为SUPERP-LM-M-SPT-2×2，用于监控室室内光纤跳线与主干光缆间的接续保护，具有耐温、防水、防尘、防腐、机械防护等功能。

报警装置包括分别单独设置的管道泄漏报警器和系统故障报警器，管道泄漏报警器为声光报警器，系统故障报警器具有声、光及图文界面报警功能，且管道泄漏报警器和系统故障报警器有明显区别，报警时能明确指示出报警或故障区域，并保持至复位。

光纤传感器是将光缆直接敷设在待测物表面，在不影响待测物温度场的情况下，使光缆能直接感触待测物泄漏信息。

光纤传感器为单模测漏光缆或多模测漏光缆，为分布式泄漏实时监测与信号传输的载体，外护套上带长度计米标志，可实现管道泄漏点的监测与定位，根据现场实际需求定制不同长度和不同型号的光缆。

单模测漏光缆作为线型传感器，光缆内含2根单模/1芯多模光纤，一根光缆可以长至数公里，甚至数十公里，通过分析光缆内不同位置上的光散射信号得到相应的泄漏信息。一根光缆能够提供上万个测量点的信息，安装快捷简便且成本低廉，安装后无需维护。

光纤传感器为平行敷设的反馈线3和感应线5，所述感应线5为温湿度传感器线，工作管道4自内向外依次包裹聚氨酯泡沫层2和保护层1，聚氨酯泡沫层2内部平行敷设反馈线3和感应线5，反馈线3为信号线。

光纤具有耐高温(能够承受超过1000℃的高温)、抗腐蚀、抗雷击和长寿命的特质，适用于各种复杂、有害或恶劣环境；光纤具有抗射频和抗电磁干扰的特质，适用于高压场合；光纤具有无静电、无辐射的特质，不会产生电火花，适用于易燃易爆环境；光纤本身轻细纤柔，体积小，重量轻，不仅便于布设安装，而且对埋设部位的材料性能和力学参数影响甚小，能实现无损埋设等。

城镇供热管道光纤与铜线泄漏监测集成系统的工作原理为：

管道测漏监测系统同时利用单根光缆实现温度监测和信号传输，综合利用光纤拉曼散射效应(Raman scattering)及布里渊散射(Brillouin scattering)和光时域反射测量技术(Optical Time-Domain Reflectometry，简称OTDR)来获取空间分布信息。其中光纤拉曼散射效应(Raman scattering)用于实现温度测量，布里渊散射效应(Brillouinscattering)用于实现温度、应力测量，光时域反射测量技术(Optical Time DomainReflectometer)用于实现定位，是近几年发展起来的一种用于实时测量空间温度场分布的高科技技术，它能够连续测量光纤沿线的温度分布情况，测量距离在可达30公里/75km，空间定位精度达到米的数量级，能够进行不间断的自动测量，特别适宜于需要长距离、大范围多点测量的应用场合。

管道测漏监测系统测漏原理和定位原理称为ROTDR，其工作机理是向被测光纤发射光脉冲，发生拉曼散射现象，在光纤中形成背向散射光和前向散射光。其中，背向散射光向后传播至光纤的起始端(也就是光脉冲的注入端)，由于每一个背向传播的散射光都对应光纤上的一个散射点，因此，根据背向散射光的行进时间便可判断出光纤上发生散射点的位置。

d＝(c×t)/2×(IOR)

其中，c是光在真空中的速度，而t是信号发射后到接收到信号(双程)的总时间，IOR是光纤折射率。

通过采集和分析入射光脉冲从光纤的一端(注入端)注入后在光纤内传播时产生的Raman背向反射光的时间和强度信息得到相应的位置和温度信息，在得知每一点的温度和位置信息后，就可以得到一个关于整根光纤的不同位置的温度曲线，该曲线通过显示器显示，工作人员通过该曲线来判断监测点是否发生测漏；当中央处理器将采集的数据与其内部存储的数据对比后，判断发生测漏，中央处理器会控制报警装置进行报警来提醒工作人员。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.城镇供热管道光纤与铜线泄漏监测集成系统，其特征在于：包括光纤传感器、FC接口、光开关、信号发生器、信号采集卡、中央处理器、输出控制板、输出端口、报警装置、辅助硬件、显示器、网关、云服务器和波分器，光纤传感器依次通过FC接口、光开关、信号发生器和信号采集器卡信号连接至中央处理器，中央处理器分别信号连接至辅助硬件、显示器、网关和输出控制板，输出控制板通过输出端口分别信号连接至报警装置、执行设备和波分器，波分器信号连接至光开关，网关通过云服务器连接至控制中心，信号发生器、中央处理器和输出控制板均设有与外部电源连接的接口。

2.根据权利要求1所述的城镇供热管道光纤与铜线泄漏监测集成系统，其特征在于：FC接口为FC/APC光纤黄跳线。

3.根据权利要求1所述的城镇供热管道光纤与铜线泄漏监测集成系统，其特征在于：中央处理器为分布式光纤泄漏监测主机，其型号为SUPERP-LM-SLM-010A-D12。

4.根据权利要求1所述的城镇供热管道光纤与铜线泄漏监测集成系统，其特征在于：光开关为多路转换开关。

5.根据权利要求1所述的城镇供热管道光纤与铜线泄漏监测集成系统，其特征在于：信号发生器为通道扩展模块，其规格为SUPERP-LM-SWT-010A-C04。

6.根据权利要求1所述的城镇供热管道光纤与铜线泄漏监测集成系统，其特征在于：显示器为液晶显示器。

7.根据权利要求1所述的城镇供热管道光纤与铜线泄漏监测集成系统，其特征在于：辅助硬件为光缆终端盒，其规格为SUPERP-LM-M-SPT-2×2。

8.根据权利要求1所述的城镇供热管道光纤与铜线泄漏监测集成系统，其特征在于：报警装置包括分别单独设置的管道泄漏报警器和系统故障报警器，管道泄漏报警器为声光报警器。

9.根据权利要求1所述的城镇供热管道光纤与铜线泄漏监测集成系统，其特征在于：光纤传感器为单模测漏光缆或多模测漏光缆，外护套上带长度计米标志。

10.根据权利要求1所述的城镇供热管道光纤与铜线泄漏监测集成系统，其特征在于：光纤传感器为平行敷设在工作管道外侧的反馈线和感应线，感应线为温湿度传感器线，反馈线为信号线。