CN204575218U - 一种共用光缆的分布式光纤管道监测*** - Google Patents

Abstract

本实用新型具体涉及一种共用光缆的分布式光纤管道监测***，包括传感光缆，用于对传感信号进行采集、解调、传输的解调主机，以及用于接收、分析、存储解调主机传输的数据，并对数据信息进行展示，实现预警、报警、对解调主机控制的PC机，所述传感光缆、解调主机和PC机组成分布式光纤传感***，该管道监测***包括两个分布式光纤传感***，形成两条管道环境信息监测通道，所述监测通道由光开关切换实现轮换导通，所述光开关输入端连接解调主机，输出端连接传感光缆。仅使用一根传感光缆就可以实现两种分布式光纤传感***的同时应用，大大减小因为管道沿线光缆芯数余量不足的局限性，同时大幅度降低重新铺设光缆带来的施工难度，降低***安装成本。

Description

一种共用光缆的分布式光纤管道监测***

技术领域

本实用新型属于管道监测***技术领域，具体涉及一种共用光缆的分布式光纤管道监测***。

背景技术

光纤传感技术是现代光纤通信技术发展的产物，是随着传感技术和通信技术的发展而逐步发展起来的一门新型监测技术，其基本原理是光波在光纤中传播时，表征光波的特征参量，如振幅、相位、频率、不同散射光的相应参数等，受到外界因素的调制，如温度、压力、应力、磁场、电场等，使特征参量中的一个或几个直接或间接的变化，通过解调相应的特征参量而监测外界相关因素的变化，因此可以将光纤用作传感元件探测多种物理参量。

基于光纤传感技术研制的传感器有着优异的传感性能，同传统的机械类、电子类等传感器相比，其优势主要表现在：1.抗电磁干扰；2.结构简单小巧；3.耐久性好；4.测量精度高和频带宽；5.测量范围广。

在所有光纤传感技术门类中，全分布式光纤传感***在近年来发展最为迅猛。相对点式的光纤传感***，分布式光纤传感***在传感距离、测量精度、空间分辨率等方面都有着巨大的优势。其中，基于拉曼散射原理的分布式温度传感***(DTS)和基于相位敏感检测的分布式振动传感***(DVS)应用最为广泛。目前两种***都已经在石油、石化行业的输油管网监测中发挥作用。

管道运输因为它的经济性和安全性，现在被应用的越来越广泛。为了能够保证管道运输的安全运行，各个国家的科技工作都非常重视管道的泄漏检测技术。分布式传感***不仅可以很好的检测出管道的泄漏情况，还可以对所检测的沿途管道当中发生危害的管道事件进行预警。

DTS通过检测管道周边环境的温度变化来实现管路的泄漏监测和故障定位，DVS通过监测管道沿线机械振动、土层移位等来实现管路的入侵预警。以长距离输油管道的健康监测为例，目前通常的做法是借用沿管道铺设的光缆，分别将DTS***和DVS***接入，从而进行温度和振动传感，实现管道的泄漏监测和入侵预警。然而，这种做法的问题也比较突出，DTS和DVS分别要占用光缆的单独一芯，这在重要位置的管道运输干线或支线上几乎是不可能满足的，原因就在于通信光缆芯数一般不会有太大的余量，如果单独去铺设新的光缆将会大幅度提高安装复杂度和***成本，这必然会限制***的使用范围。因此，开发一种使用光缆一芯即可完成对管道温度、振动监测(并不只局限于温度、振动信号监测)的分布式光纤管道监测***是亟待解决的问题。

发明内容

本实用新型为了克服现有管道现场通信光缆芯数不足，需要单独铺设新光缆去满足管道泄漏、防入侵监测而造成的***安装难度大，使用范围小，成本较高等缺陷，提出了一种共用光缆的分布式光纤管道监测***。

本实用新型提供了一种共用光缆的分布式光纤管道监测***，包括传感光缆，用于对传感信号进行采集、解调、传输的解调主机，以及用于接收、分析、存储解调主机传输的数据，并对数据信息进行展示，实现预警、报警、对解调主机控制的PC机，所述传感光缆、解调主机和PC机组成分布式光纤传感***，在现有技术的基础上本实用新型作出如下改进：该管道监测***包括两个分布式光纤传感***，形成两条管道环境信息监测通道，所述监测通道由光开关切换实现轮换导通，所述光开关输入端连接解调主机，输出端连接传感光缆。

进一步的，所述光开关有两个输入端，且每个输入端连接一个解调主机，每个解调主机分别连接一PC机。两条监测通道可以选用基于拉曼散射原理的分布式温度传感***或者基于布里渊散射原理的分布式应变与温度传感***或者基于相位敏感检测的分布式振动传感***等***中的一种或者两种，用于解调管道环境温度、振动等信息，以实现对管道泄漏与入侵预警的监测。

与现有技术相比，本实用新型***不再是以往分立式的监测***，在具备分布式光纤传感***的巨大优势基础上，仅使用一根传感光缆就可以实现两种分布式光纤传感***的同时应用，这就大大减小了因为管道沿线光缆芯数余量不足的局限性，使分布式光纤监测技术在更多的管道监控检测中发挥作用，同时大幅度降低了重新铺设光缆带来的施工难度，降低***安装成本。

光缆单芯的使用，可降低不良状态光纤(熔点多、损耗大)出现在分布式光纤传感***的概率。通信***一般有比较大的光功率和消光比余量，特别是中、短距离通信，是对信号强度、相位等信息不敏感的，因此在安装对信号强度、相位非常敏感的分布式光纤传感***时可优先选择状态良好的一芯，保证***的性能指标发挥到最佳。

更进一步的，所述光开关还有一串口，通过串口控制线与解调主机连接，光开关切换监测通道动作由所述解调主机控制，所述PC机间通过局域网或互联网通信。本实用新型***有两个监测通道，比如可以分别解调温度信息和振动信息，则有两台PC机分别用来展示温度信息和振动信息。在正常的通道交替中，若发现温度信息有异常，对应展示温度信息的PC机通过局域网或互联网向展示振动信息的PC机发出该监测通道滞留时间延长的请求，进而由解调主机对光开关发出切换动作调整的指令以延长滞留时间。

更进一步的，所述光开关切换监测通道的切换频率以及两监测通道的时间占空比根据***实际需要的重要级别设定。例如：***还是包括解调温度信息和解调振动信息的两个监测通道，在正常切换中发现温度信息有异常，此时，解调主机控制光开关降低切换频率并提高温度监测通道导通的时间比例，或者光开关直接切换至该通道并保持，实现对异常信号的实时监测直至异常排除，随后可恢复至正常的切换频率及时间占空比。

优选的，所述光开关切换频率为0.1Hz，所述两监测通道的时间占空比为1∶1。

经过改进，本实用新型进一步产生如下有益效果：

PC机间通过网络互联互动，保证对监测事件的实时监测，实现***工作在最佳稳定状态。根据***实际需要的重要级别设定光开关切换监测通道的频率和各监测通道时间占空比，这种基于事件的智能光开关工作模式灵活、方便，在实际工程应用中具有重要的实用价值。

附图说明

图1为本实用新型的***架构图。

附图标记：

1.传感光缆，2.光开关，3.DTS解调主机，4.DVS解调主机，5.PC机Ⅰ，6.PC机Ⅱ，7.端口Ⅰ，8.com口，9.端口Ⅱ。

具体实施方式

下面结合附图说明本实用新型的具体实施方式：

如图1所示，本实施例提供的一种共用光缆的分布式光纤管道监测***，包括传感光缆1、1×2的光开关2、DTS解调主机3、DVS解调主机4、PC机Ⅰ5、PC机Ⅱ6，所述传感光缆1接入光开关2的输出端，所述DTS解调主机3和DVS解调主机4分别通过光纤跳线接入光开关2的两输入端，所述DTS解调主机3还通过串口控制线与光开关2连接，当然也可以由DVS解调主机4连接光开关2，控制光开关2的切换动作，所述PC机Ⅰ5通过网线与DTS解调主机3连接，所述PC机Ⅱ6通过网线与DVS解调主机4连接，所述PC机Ⅰ5与PC机Ⅱ6通过局域网通信。DTS解调主机3用于对温度传感信号进行采集、解调、传输，DVS解调主机4用于对振动传感信号进行采集、解调、传输。

光开关2作为本实用新型的关键部件，在DTS解调主机3的控制下，以1∶1的时间占空比，0.1Hz的切换频率实现温度监测通道和振动监测通道的交替切换。当光开关2切换至温度监测通道时，DTS解调主机3发射窄带脉冲光，经由光开光2的端口Ⅰ7，由com口8注入传感光缆1，传感光缆1感知管道沿线环境的温度信息，输入窄带脉冲光激发的后向斯托克斯散射光将携带与温度相关的强度信息返回到传感光缆1的输入端，然后依次经过光开光2的com端口8、端口Ⅰ7进入DTS解调主机3，由DTS解调主机3完成温度信息的解调并传输给PC机Ⅰ5展示。类似地，当光开关2切换至振动监测通道时，DVS解调主机4发出的超窄线宽脉冲光经由光开关2的端口Ⅱ9、com口8注入传感光缆1，传感光缆1感知管道沿线环境的振动信息，超窄线宽脉冲光激发的后续瑞利散射光将携带与振动的相位信息返回至传感光缆1的输入端，随后依次经过光开关2的com端口8，端口Ⅱ9进入DVS解调主机4，由DVS解调主机4完成振动信息的解调并传输给PC机Ⅱ6展示。另外，PC机Ⅰ5和PC机Ⅱ6会通过局域网进行互联互动，以达到***工作的最佳状态。

DTS管道泄漏监测***是通过检测管道周边因泄漏引发的环境温度变化来实现。当输油管道发生泄漏时，由于内部油温与外部土层温度的差异，会在泄漏点周围形成升温区域，处在升温区域的光纤感知温度的微小变化，就会引起由脉冲光激发的拉曼散射斯托克斯光的强度变化，后向传输的斯托克斯光回到***的输入端由DTS***完成解调，即可获得该处的温度变化信息，进而进行报警。同理，输气管道在泄漏时会由于焦耳-汤姆逊(J-T)效应引起周围环境的温度变化，同样可以被DTS***探测和定位从而实现管道泄漏的准确检测。

DVS管道入侵监测***是通过检测管道周围由于振动引发的光纤内部瑞利散射光相位变化来实现。当输油或输气管道周围发生挖掘、挤压、拉伸等入侵行为时，附近的光缆会感知振动信息，引起光纤的微观形变进而引起由窄线宽脉冲光激发的瑞利散射的相位改变，后向传输的瑞利散射回到***的输入端由DVS***完成解调，并进行模式判别，进而进行针对性的报警。

本实施例共用光缆一芯，通过DTS管道泄漏监测***和DVS管道入侵监测***的相互配合，同时实现管道泄漏监测和管道入侵的预警，真正实现了长距离全覆盖的管道健康监测。

Claims (6)

1.一种共用光缆的分布式光纤管道监测***，包括传感光缆，用于对传感信号进行采集、解调、传输的解调主机，以及用于接收、分析、存储解调主机传输的数据，并对数据信息进行展示，实现预警、报警、对解调主机控制的PC机，所述传感光缆、解调主机和PC机组成分布式光纤传感***，其特征在于：该管道监测***包括两个分布式光纤传感***，形成两条管道环境信息监测通道，所述监测通道由光开关切换实现轮换导通，所述光开关输入端连接解调主机，输出端连接传感光缆。

2.如权利要求1所述的一种共用光缆的分布式光纤管道监测***，其特征在于：所述光开关有两个输入端，且每个输入端连接一个解调主机，每个解调主机分别连接一PC机。

3.如权利要求2所述的一种共用光缆的分布式光纤管道监测***，其特征在于：所述光开关还有一串口，通过串口控制线与解调主机连接，光开关切换监测通道动作由所述解调主机控制。

4.如权利要求2所述的一种共用光缆的分布式光纤管道监测***，其特征在于：所述PC机间通过局域网或互联网通信。

5.如权利要求3所述的一种共用光缆的分布式光纤管道监测***，其特征在于：所述光开关切换监测通道的切换频率以及两监测通道的时间占空比根据***实际需要的重要级别设定。

6.如权利要求3所述的一种共用光缆的分布式光纤管道监测***，其特征在于：所述光开关切换频率为0.1Hz，所述两监测通道的时间占空比为1∶1。