CN105221936B - 一种监测和定位直埋热力管道泄漏点的装置及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明揭示了一种监测和定位直埋热力管道泄漏点的装置，热力管道外设有绝热层，该装置设有计算机，所述的计算机通过光纤传感模块连接传感光纤，所述的传感光纤沿所述热力管道与绝热层之间延伸。本发明监测和定位泄漏点的装置可以自动地分布式监测直埋热力管道是否发生泄漏，并且可以判断泄漏点在管道横截面的大致方位，当管道发生泄漏时，本装置可以对泄漏点准确定位并及时发出警报和泄漏点定位报告。且泄漏点定位速度快、精度高，发生管道泄漏后，在数分钟内便可定位故障点，缩短热力管道修复时间。而且，本装置可以同时定位多个泄漏点，实现对直埋热力管道分布式监测与定位。
Description
技术领域
本发明涉及监测和定位装置，尤其涉及一种自动分布式监测和定位直埋热力管道泄漏点的装置。
背景技术
随着人民生活水平的提高,暖气等热力设施已成为过冬的必备，而管道输送已成为一种方便经济的热力运输方式。但是由于管道设备老化和人为破坏经常会造成热力管道泄漏，严重地影响采暖供热。因此，对管道进行泄漏监测与定位是非常必要的。
目前对于热力管道相应的研究还比较少，当管道发生泄漏时，多利用人员到管道沿线利用红外探测技术、人工观察等方式寻找泄漏点。出现的利用温度传感器监测热力管道也多是点式探测，需要多个探测器，探测距离不准确，成本高，维护困难。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是实现一种可以监测管道是否发生泄漏，当管道发生泄漏时，可以快速、准确地确定管道泄漏点位置，并且可以判断泄漏点在管道横截面的大致方位的装置
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种监测和定位直埋热力管道泄漏点的装置，热力管道外设有绝热层，该装置设有计算机，所述的计算机通过光纤传感模块连接传感光纤，所述的传感光纤沿所述热力管道与绝热层之间延伸。
所述的传感光纤设有至少三根，且等间距设置在热力管道与绝热层之间。
所述的绝热层设有与光纤传感模块连接的第一传感光纤，所述的第一传感光纤沿绝热层设置，且与绝热层具有间距。
沿所述热力管道与绝热层之间延伸的传感光纤设有三根，分别为第二传感光纤第三传感光纤和第四传感光纤，三根所述的传感光纤截面呈倒置的正三角形设置在热力管道与绝热层之间。
所述绝热层每间隔一段距离设有一个***点，所述的***点位于绝热层的下表面或斜上方。
所述的第一传感光纤位于绝热层正上方，且与绝热层间距为8-12cm。
一种监测和定位直埋热力管道泄漏点的装置的控制方法，其特征在于：
步骤1、开始测量；
步骤2、采集热力管道与绝热层之间的温度；
步骤3、将采集的温度与预设阈值比较；
步骤4、若小于阈值则返回步骤2；若大于阈值则判定出现泄漏；
步骤5、得出大于预设阈值的光纤位置点；
步骤6：输出泄漏报告。
所述步骤2同时采集绝热层外的温度；
所述步骤3同时将采集的绝热层外的温度与预设阈值比较；
所述步骤4同时判定，若绝热层外的温度大于预设阈值，则判定绝热层出现泄漏，若绝热层外的温度小于预设阈值，则判定绝热层未出现泄漏。
所述步骤5中，将采集热力管道与绝热层传感光纤探测的温度排序，泄漏点位于温度前两名的传感光纤之间。
本发明监测和定位泄漏点的装置可以自动地分布式监测直埋热力管道是否发生泄漏，并且可以判断泄漏点在管道横截面的大致方位，当管道发生泄漏时，本装置可以对泄漏点准确定位并及时发出警报和泄漏点定位报告。且泄漏点定位速度快、精度高，发生管道泄漏后，在数分钟内便可定位故障点，缩短热力管道修复时间。而且，本装置可以同时定位多个泄漏点，实现对直埋热力管道分布式监测与定位。
附图说明
下面对本发明说明书中每幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：
图1为本装置结构示意图；
图2为本装置热力管道布设光纤和绝热层后横截面的结构图；
图3为本装置控制方法流程图；
上述图中的标记均为：1、计算机；2、光纤传感模块；3、第一传感光纤；4、第二传感光纤；5、第三传感光纤；6、第四传感光纤；7、热力管道；8、绝热层。
具体实施方式
监测和定位直埋热力管道7泄漏点的装置包括计算机1、光纤传感模块2和传感光纤，其中计算机1和传感光纤是***设备，光纤传感模块2封闭在一个箱体内。
计算机1，采用工业级计算机1，通过通信接口控制光纤传感模块2工作，并读取光纤传感模块2输出的数据进行存储和分析，得出工作报告并展示；光纤传感模块2，采用基于拉曼后向散射的分布式光纤温度传感模块，对热力管道7沿线的温度信息进行分布式测量。传感光纤，采用康宁公司的SM-28e+普通单模光纤，用于测量热力管道7沿线的分布式温度信息。
计算机1连接光纤传感模块2输入端传递工作指令，并且可以周期性发出工作指令，实现该装置自动地监测和定位工作，光纤传感模块2的输出端通过通讯接口连接计算机1，将采集后的数据传输给计算机1。监测和定位装置在工作开始时，光纤传感模块2向传感光纤发射脉冲光信号，并接收热力管道7沿线光纤的分布式拉曼后向散射光信号，对接收到的光信号进行降噪，分光处理得到斯托克斯光和反斯托克斯光，经放大后采集，传输给计算机1存储和分析，利用基于拉曼散射的光时域反射技术得出热力管道7沿线的温度分布信息。
如图1所示，热力管道7外设有绝热层8，沿着热力管道7与绝热层8之间设有传感光纤，为了能够精准的定位泄漏位置，优选设置至少三根传感光纤，传感光纤三根等间距设置在热力管道7与绝热层8之间。然而针对管径较大的热力管道7，可以设置大于三根的传感光纤，提高定位的精准性。此外还可以在热力管道7外表面沿线敷设第一传感光纤3，用于测量环境温度，辨别是否发生绝热层8泄漏。第一传感光纤3需要与绝热层8具有一定的间距，间距为8-12cm，优选为10cm，位置位于绝热层8正上方，因为第一传感光纤3既需要能够测量出热力管道7的环境温度，也需要提高精准性，因此过大或者过小的间距等可能对测量参数造成影响，因此控制在10cm左右为效果最佳的距离，正上方的位置能够更好的获得外部的温度状况，因为大多数具有干扰性的热源来自于地表。
优选方案：针对大多数热力管道7，设置三根传感光纤即可，既可以很好的控制成本，也能够精准的获得泄漏点位置，分别为第二传感光纤4、第三传感光纤5和第四传感光纤6，如图2所示，三根传感光纤截面呈倒置的正三角形设置在热力管道7与绝热层8之间，因为泄漏的热水一般会留在热力管道7与绝热层8间隙的底部，倒置的结构能够使每根传感光纤尽可能准确的测量泄漏的温度参数。
绝热层8每隔一段距离开一个小口，作为***点，***点位于绝热层8的下表面或斜上方，优选位于与水平线成60°的斜上方，防止热力管道7泄漏时压力过大破坏绝热层8，同时也不能对第一传感光纤3造成影响。
如图3所示，定位工作开始时，计算机1发出工作指令，光纤传感模块2向第一传感光纤3、第二传感光纤4、第三传感光纤5和第四传感光纤6发射一脉冲光信号，并接收热力管道7沿线的光纤中回传的分布式拉曼散射光信号，然后进行降噪、分光，得到斯托克斯光和反斯托克斯光，经放大后采集，传输给计算机1存储和分析，利用基于拉曼散射的光时域反射技术得出热力管道7沿线的温度分布信息。
当直埋热力管道7发生泄漏时，泄漏点周围温度升高，远高于未泄漏点的温度。根据热力管道7所处环境设定一个合适的阈值温度，经过计算机1的分析，是否存在泄漏点，若存在，则发出警报并给出管道泄漏点的定位报告。
如图3所示，一种基于拉曼散射光时域反射技术的监测和定位直埋热力管道7泄漏点的装置，其工作流程为：
计算机1发出工作指令，光纤传感模块2开始工作；
光纤传感模块2发射一激光脉冲进入第一传感光纤3、第二传感光纤4、第三传感光纤5和第四传感光纤6，接收热力管道7沿线的光纤中回传的拉曼散射光信号，然后进行降噪、分光，得到斯托克斯光和反斯托克斯光，经放大后采集，传输给计算机1；
计算机1对采集到的热力管道7沿线数字信号进行分析，利用基于拉曼散射的光时域反射技术原理得出热力管道7沿线各点的温度分布；
根据热力管道7所处环境设定一个合适的阈值温度，判断是否有传感光纤探测到的温度超过该阈值温度，若没有，则继续采集数据，进行下一轮判断；
如果有传感光纤探测到的温度超过阈值温度，则判断传感光纤探测到的温度是否超过阈值温度，若否，则定位该点，并且将第二传感光纤4、第三传感光纤5和第四传感光纤6探测的温度排序，在管道横截面上，泄漏点位于温度前两名的光纤之间，且标识绝热层8没有泄漏，计算机1给出泄漏点定位报告；
如果第一传感光纤3探测到的温度超过阈值温度，则判断第二传感光纤4、第三传感光纤5和第四传感光纤6探测的温度是否有超过阈值温度的。若没有，则继续采集数据，进行下一轮分析。若有，则定位该点，并且将第二传感光纤4、第三传感光纤5和第四传感光纤6探测的温度排序，在管道横截面上，泄漏点位于温度前两名的光纤之间，且标识绝热层8泄漏，计算机1给出泄漏点定位报告。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种监测和定位直埋热力管道泄漏点的装置的控制方法，热力管道外设有绝热层，其特征在于：监测和定位直埋热力管道泄漏点的装置设有计算机，所述的计算机通过光纤传感模块连接传感光纤，所述的传感光纤沿所述热力管道与绝热层之间延伸;
所述的绝热层设有与光纤传感模块连接的第一传感光纤，所述的第一传感光纤沿绝热层设置，且与绝热层具有间距，所述第一传感光纤用于测量热力管道外的环境温度，并将获取的环境温度信号输送至计算机；
所述的第一传感光纤位于绝热层正上方，且与绝热层间距为8-12cm；
基于所述监测和定位直埋热力管道泄漏点的装置的控制方法：
步骤1、开始测量；
步骤2、采集热力管道与绝热层之间的温度；
步骤3、将采集的温度与预设阈值比较；
步骤4、若小于阈值则返回步骤2；若大于阈值则判定出现泄漏；
步骤5、得出大于预设阈值的光纤位置点；
步骤6：输出泄漏报告。
2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于：所述的传感光纤设有至少三根，且等间距设置在热力管道与绝热层之间。
3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于：沿所述热力管道与绝热层之间延伸的传感光纤设有三根，分别为第二传感光纤第三传感光纤和第四传感光纤，三根所述的传感光纤截面呈倒置的正三角形设置在热力管道与绝热层之间。
4.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于：所述绝热层每间隔一段距离设有一个***点，所述的***点位于绝热层的下表面或斜上方。
5.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于：
所述步骤2同时采集绝热层外的温度；
所述步骤3同时将采集的绝热层外的温度与预设阈值比较；
所述步骤4同时判定，若绝热层外的温度大于预设阈值，则判定绝热层出现泄漏，若绝热层外的温度小于预设阈值，则判定绝热层未出现泄漏。
6.根据权利要求1或5所述的控制方法，其特征在于：所述步骤5中，将采集热力管道与绝热层传感光纤探测的温度排序，泄漏点位于温度前两名的传感光纤之间。
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