CN114738676A - 一种分布式光纤传感器的管道监测***及其监测方法 - Google Patents

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李国建
郭志军
葛乃玲
张守亮
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Abstract

本发明公开了一种分布式光纤传感器的管道监测***及其监测方法，包括分布式光纤传感器、监测模块、数据传输模块、中央处理器单元、数据模拟演示模块、分布式光纤测温模块和服务器处理模块，所述分布式光纤传感器连接监测模块，所述监测模块连接数据传输模块，所述数据传输模块分别连接中央处理器单元和分布式光纤测温模块，本发明通过分布式光纤传感器对外界环境中的容易对管道造成干扰的各项数据进行监测，然后通过对管道有无发生温度变化进行检测，当检测到管道发生温度时，通过数据模拟演示模块对外界环境中的各项数据进行模拟和分析，从而得出各项数据造成管道温度的概率，提高了分析效率，保证了分析结果的精准度。

Description

一种分布式光纤传感器的管道监测***及其监测方法
技术领域
本发明涉及管道监测技术领域，具体为一种分布式光纤传感器的管道监测***及其监测方法。
背景技术
管道运输是水资源和油气输送的一种重要方式,但在长期服役过程中管道时常出现泄漏事故。泄瀚的主要原因包括:管道腐蚀、人为损坏。
传统的管道在使用时，容易受到外界环境因素的干扰导致温度失常从而引发事故，若是无法及时进行处理，将会对整条线路造成损害，因此，管道初期的泄漏监测，以及对危及管道安全的地质灾害、机械、人工施工甚至恶意破坏管道、打孔偷盗行为的预警，显得尤为重要。传统的泄漏监测方法不能监测管道泄漏，更无法判断泄漏点位置及区域，并且不能对各种自然灾害、机械作业及人为操作等危害管道安全的危险事件进行实时监测和预警，为此，提出一种分布式光纤传感器的管道监测***及其监测方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种分布式光纤传感器的管道监测***及其监测方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种分布式光纤传感器的管道监测***，包括分布式光纤传感器、监测模块、数据传输模块、中央处理器单元、数据模拟演示模块、分布式光纤测温模块和服务器处理模块，所述分布式光纤传感器连接监测模块，所述监测模块连接数据传输模块，所述数据传输模块分别连接中央处理器单元和分布式光纤测温模块，所述分布式光纤测温模块连接服务器处理模块，所述中央处理器单元交互连接有服务器处理模块，所述中央处理器单元连接数据模拟演示模块；
所述分布式光纤传感器包括分布式温度传感器和分布式扰动传感器，分布式温度传感器，用于采集管道外侧的温度变化信息；
所述中央处理器单元，用于对数据进行汇总并对数据进行处理；
所述服务器处理模块，用于对处理后的数据进行云端存储。
作为本技术方案的进一步优选的：所述服务器处理模块连接故障报警模块；
所述故障报警模块，用于发生温度故障时进行报警工作，快速确定发生故障的位置。
作为本技术方案的进一步优选的：所述分布式光纤测温模块包括光耦合器和分光器，所述光耦合器通过拉曼散射光和分光器对管道进行测温工作。
作为本技术方案的进一步优选的：所述数据模拟演示模块连接分析结果展示模块；
所述数据模拟演示模块，用于接收中央处理器单元处理后的综合数据，然后根据其内部的数据库，对数据进行模拟演示，然后根据模拟演示的结果，对各项数据造成管道温度的概率进行分析。
作为本技术方案的进一步优选的：所述分析结果展示模块连接服务器处理模块；
所述分析结果展示模块，用于将数据模拟演示模块分析出的概率以百分比的形式展示出来，然后将展示的输出传输至服务器处理模块。
作为本技术方案的进一步优选的：所述分布式光纤测温模块中光纤某一点后向拉曼散射光返回输入端的时间为t,则此点距入射端的距离公式为:
Figure BDA0003555244640000021
式中n为光纤的有限折射率；c为光速。
本发明提供一种分布式光纤传感器的管道监测方法，包括以下步骤：
S1、通过分布式光纤传感器对管道有无发生温度变化事故进行检测，通过分布式光纤传感器原油管道和自来水管道等输送管道在输送过程中,输送液体与外界一般都会存在一定温度差；
S2、通过监测模块对分布式光纤传感器进行接收，当泄漏液体温度与外界温度不同时,随着泄漏液体与周边介质发生热传递和泄漏液体自身的扩散这样一种耦合情况的产生,周边介质的温度场将会发生变化时，通过监测模块启动故障报警模块工作；
S3、通过数据传输模块将监测模块接收的数据传输至中央处理器单元，通过中央处理器单元对数据进行处理和汇总；
S4、通过数据模拟演示模块对中央处理器单元处理和汇总后的数据进行接收，并通过其内部的数据库对数据进行模拟演示，从而对各项数据造成管道温度的概率进行分析，然后通过分析结果展示模块将分析结果传输至服务器处理模块；
S5、通过服务器处理模块将警报信息发送至用户，通过用户连接云端对服务器处理模块进行访问，对服务器处理模块存储的数据和分析结果进行查看。
S6、基于拉曼测温原理在管道不同位置埋设几条传感光纤就可通过分布式光纤测温***实现对整个管道周围温度场变化的长期、分布式的实时在线监测。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过分布式光纤传感器对外界环境中的容易对管道造成干扰的各项数据进行监测，然后通过对管道有无发生温度变化进行检测，当检测到管道发生温度时，通过数据模拟演示模块对外界环境中的各项数据进行模拟和分析，从而得出各项数据造成管道温度的概率，进而无需工作人员手动进行分析，提高了分析效率，保证了分析结果的精准度。
附图说明
图1为本发明的***模块示意图；
图2为本发明的管道监测原理示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
实施例
请参阅图1-2，本发明提供一种技术方案：一种分布式光纤传感器的管道监测***，包括分布式光纤传感器、监测模块、数据传输模块、中央处理器单元、数据模拟演示模块、分布式光纤测温模块和服务器处理模块，所述分布式光纤传感器连接监测模块，所述监测模块连接数据传输模块，所述数据传输模块分别连接中央处理器单元和分布式光纤测温模块，所述分布式光纤测温模块连接服务器处理模块，所述中央处理器单元交互连接有服务器处理模块，所述中央处理器单元连接数据模拟演示模块；
所述分布式光纤传感器包括分布式温度传感器和分布式扰动传感器，分布式温度传感器，用于采集管道外侧的温度变化信息；
所述中央处理器单元，用于对数据进行汇总并对数据进行处理；
所述服务器处理模块，用于对处理后的数据进行云端存储。
本实施例中，具体的：所述服务器处理模块连接故障报警模块；
所述故障报警模块，用于发生温度故障时进行报警工作，快速确定发生故障的位置。
本实施例中，具体的：所述分布式光纤测温模块包括光耦合器和分光器，所述光耦合器通过拉曼散射光和分光器对管道进行测温工作。
本实施例中，具体的：所述数据模拟演示模块连接分析结果展示模块；
所述数据模拟演示模块，用于接收中央处理器单元处理后的综合数据，然后根据其内部的数据库，对数据进行模拟演示，然后根据模拟演示的结果，对各项数据造成管道温度的概率进行分析。
本实施例中，具体的：所述分析结果展示模块连接服务器处理模块；
所述分析结果展示模块，用于将数据模拟演示模块分析出的概率以百分比的形式展示出来，然后将展示的输出传输至服务器处理模块。
本实施例中，具体的：所述分布式光纤测温模块中光纤某一点后向拉曼散射光返回输入端的时间为t,则此点距入射端的距离公式为:
Figure BDA0003555244640000051
式中n为光纤的有限折射率；c为光速。
本发明提供一种分布式光纤传感器的管道监测方法，包括以下步骤：
S1、通过分布式光纤传感器对管道有无发生温度变化事故进行检测，通过分布式光纤传感器原油管道和自来水管道等输送管道在输送过程中,输送液体与外界一般都会存在一定温度差；
S2、通过监测模块对分布式光纤传感器进行接收，当泄漏液体温度与外界温度不同时,随着泄漏液体与周边介质发生热传递和泄漏液体自身的扩散这样一种耦合情况的产生,周边介质的温度场将会发生变化时，通过监测模块启动故障报警模块工作；
S3、通过数据传输模块将监测模块接收的数据传输至中央处理器单元，通过中央处理器单元对数据进行处理和汇总；
S4、通过数据模拟演示模块对中央处理器单元处理和汇总后的数据进行接收，并通过其内部的数据库对数据进行模拟演示，从而对各项数据造成管道温度的概率进行分析，然后通过分析结果展示模块将分析结果传输至服务器处理模块；
S5、通过服务器处理模块将警报信息发送至用户，通过用户连接云端对服务器处理模块进行访问，对服务器处理模块存储的数据和分析结果进行查看。
S6、基于拉曼测温原理在管道不同位置埋设几条传感光纤就可通过分布式光纤测温***实现对整个管道周围温度场变化的长期、分布式的实时在线监测。
工作原理或者结构原理，本发明***使用时，原油管道和自来水管道等输送管道在输送过程中,输送液体与外界一般都会存在一定温度差。当泄漏液体温度与外界温度不同时,随着泄漏液体与周边介质发生热传递和泄漏液体自身的扩散这样一种耦合情况的产生,周边介质的温度场将会发生变化。因此可以将管道内液体泄漏问题转化为管道周边介质温度异常的探测问题。基于分布式光纤传感器的管道泄漏监测正是-种对温度场变化进行监测的先进技术,基于拉曼测温原理在管道不同位置埋设几条传感光纤就可通过分布式光纤测温***实现对整个管道周围温度场变化的长期、分布式的实时在线监测。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种分布式光纤传感器的管道监测***，包括分布式光纤传感器、监测模块、数据传输模块、中央处理器单元、数据模拟演示模块、分布式光纤测温模块和服务器处理模块，其特征在于：所述分布式光纤传感器连接监测模块，所述监测模块连接数据传输模块，所述数据传输模块分别连接中央处理器单元和分布式光纤测温模块，所述分布式光纤测温模块连接服务器处理模块，所述中央处理器单元交互连接有服务器处理模块，所述中央处理器单元连接数据模拟演示模块；
所述分布式光纤传感器包括分布式温度传感器和分布式扰动传感器，分布式温度传感器，用于采集管道外侧的温度变化信息；
所述中央处理器单元，用于对数据进行汇总并对数据进行处理；
所述服务器处理模块，用于对处理后的数据进行云端存储。
2.根据权利要求1所述的一种分布式光纤传感器的管道监测***，其特征在于：所述服务器处理模块连接故障报警模块。
3.根据权利要求2所述的一种分布式光纤传感器的管道监测***，其特征在于：所述服务器处理模块连接故障报警模块所述故障报警模块，用于发生温度故障时进行报警工作，快速确定发生故障的位置。
4.根据权利要求1所述的一种分布式光纤传感器的管道监测***，其特征在于：所述分布式光纤测温模块包括光耦合器和分光器。
5.根据权利要求4所述的一种分布式光纤传感器的管道监测***，其特征在于：所述光耦合器通过拉曼散射光和分光器对管道进行测温工作。
6.根据权利要求1所述的一种分布式光纤传感器的管道监测***，其特征在于：所述数据模拟演示模块连接分析结果展示模块。
7.根据权利要求6所述的一种分布式光纤传感器的管道监测***，其特征在于：所述数据模拟演示模块，用于接收中央处理器单元处理后的综合数据，然后根据其内部的数据库，对数据进行模拟演示，然后根据模拟演示的结果，对各项数据造成管道温度的概率进行分析。
8.根据权利要求1所述的一种分布式光纤传感器的管道监测***，其特征在于：所述分析结果展示模块连接服务器处理模块；
所述分析结果展示模块，用于将数据模拟演示模块分析出的概率以百分比的形式展示出来，然后将展示的输出传输至服务器处理模块。
9.根据权利要求4所述的一种分布式光纤传感器的管道监测***，其特征在于：所述分布式光纤测温模块中光纤某一点后向拉曼散射光返回输入端的时间为t,则此点距入射端的距离公式为:
Figure FDA0003555244630000021
式中n为光纤的有限折射率；c为光速。
10.一种根据权利要求1-6所述的分布式光纤传感器的管道监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、通过分布式光纤传感器对管道有无发生温度变化事故进行检测，通过分布式光纤传感器原油管道和自来水管道等输送管道在输送过程中,输送液体与外界一般都会存在一定温度差；
S2、通过监测模块对分布式光纤传感器进行接收，当泄漏液体温度与外界温度不同时,随着泄漏液体与周边介质发生热传递和泄漏液体自身的扩散这样一种耦合情况的产生,周边介质的温度场将会发生变化时，通过监测模块启动故障报警模块工作；
S3、通过数据传输模块将监测模块接收的数据传输至中央处理器单元，通过中央处理器单元对数据进行处理和汇总；
S4、通过数据模拟演示模块对中央处理器单元处理和汇总后的数据进行接收，并通过其内部的数据库对数据进行模拟演示，从而对各项数据造成管道温度的概率进行分析，然后通过分析结果展示模块将分析结果传输至服务器处理模块；
S5、通过服务器处理模块将警报信息发送至用户，通过用户连接云端对服务器处理模块进行访问，对服务器处理模块存储的数据和分析结果进行查看。
S6、基于拉曼测温原理在管道不同位置埋设几条传感光纤就可通过分布式光纤测温***实现对整个管道周围温度场变化的长期、分布式的实时在线监测。
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