管道泄漏检测系统及其方法技术方案

技术编号:14028381 阅读:158 留言:0更新日期:2016-11-19 14:00
本发明专利技术公开了一种管道泄漏检测系统及其方法。系统中环境温度探测器和密封区域温度探测器与工业控制计算机相连,工业控制计算机通过冷源驱动电路、热源驱动电路分别与冷源、热源相连,工业控制计算机依次与激光光源驱动器、脉冲激光器、波分复合器和感温光纤相连;波分复合器分离出的斯托克斯光依次通过斯托克斯光信号探测器和斯托克斯信号调理电路后被双路A/D采集卡采集,另一路反斯托克斯光依次通过反斯托克斯光信号探测器和反斯托克斯信号调理电路后被双路A/D采集卡采集。本发明专利技术利用分布式光纤温度场测量技术对管道泄漏进行检测,还可以对检测数据进行因温度变化引起的自动补偿,从而提高了系统的检测精度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于检测
,具体涉及一种管道泄漏检测系统及其方法
技术介绍
化工行业之间,以及化工行业与民用行业之间,存在着大量的管道,这些管道用于输送原油、丙烯、石油苯等化工产品。管道有埋在地下、架空、海底等类型,特别是架空管道,部分沿主要道路铺设,一旦泄漏,后果非常严重。因此,有必要采取有效措施对管道的泄漏进行实时监测。目前,为了解决管道的泄漏问题,往往在管道两端安装流量计,这种检测方法,除非出现重大泄漏导致两端有明显的压强差,基本上无法探测到整个管道沿线的微小泄漏,而这些微小泄漏迹象,如果在其升级为重大泄漏之前,没有被及时发现,照样会造成严重的后果。鉴于此,专利技术了一种管道泄漏检测系统及其方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决现有技术中存在的问题,并提供一种管道泄漏检测系统及其方法。本专利技术所采用的具体技术方案如下:管道泄漏检测系统,包括工业控制计算机、环境温度探测器、双路A/D采集卡、激光光源驱动器、密封区域温度探测器、脉冲激光器、波分复合器、斯托克斯光信号探测器、反斯托克斯光信号探测器、斯托克斯信号调理电路、反斯托克斯信号调理电路和感温光纤;双路A/D采集卡、环境温度探测器和密封区域温度探测器与工业控制计算机相连,工业控制计算机依次与激光光源驱动器、脉冲激光器、波分复合器和感温光纤相连;波分复合器分离出的斯托克斯光依次通过斯托克斯光信号探测器和斯托克斯信号调理电路后被双路A/D采集卡采集,另一路反斯托克斯光依次通过反斯托克斯光信号探测器和反斯托克斯信号调理电路后被双路A/D采集卡采集;所述的密封区域温度探测器、脉冲激光器、波分复合器、斯托克斯光信号探测器、反斯托克斯光信号探测器、斯托克斯信号调理电路、反斯托克斯信号调理电路均设置于密封区域内。作为优选方式,所述的密封区域内还设有热源,热源依次通过热源驱动电路、多路I/O卡后与工业控制计算机相连。热源驱动电路、多路I/O卡设置于密封区域外。作为上述两种方式的进一步优选,所述的密封区域内还设有冷源,冷源依次通过冷源驱动电路、多路I/O卡后与工业控制计算机相连。冷源驱动电路、多路I/O卡也设置于密封区域外。作为优选方式,所述的密封区域采用隔温材料。作为优选方式,所述的环境温度探测器包括环境温度探测器1和环境温度探测器2。上述管道泄漏检测系统中,感温光纤设置从室内到室外,室外的感温光纤安装在管道附件,而环境温度探测器2和管道泄漏检测系统的其他部件设置于室内。环境温度探测器1和环境温度探测器2分别探测室外和室内的温度。本专利技术的另一目的在于提供一种利用上述任一系统的管道泄漏检测方法,具体为:感温光纤沿待测管道方向铺设,以感应因气体或液体泄漏引起温度场的变化;利用脉冲激光器产生脉冲光,经波分复用器进入感温光纤,光脉冲在光纤中各点位置上引发包含拉曼成分的散射光,其背向散射光沿感温光纤向后传播,经波分复用器分离出斯托克斯光和反斯托克斯光;将斯托克斯光作为参考光,反斯托克斯光作为检测光,斯托克斯光信号探测器和斯托克斯信号调理电路将斯托克斯光转化成电信号并进行放大、滤波,反斯托克斯光信号探测器和反斯托克斯信号调理电路将反斯托克斯光转化成电信号并进行放大、滤波,然后由双路A/D采集卡采集;双路A/D采集卡采集到的斯托克斯信号、反斯托克斯信号,与密封区域温度探测器、环境温度探测器1、环境温度探测器2的信号一起输入工业控制计算机,进行数字信号处理,完成对待测温度场、管道泄漏的测量,并根据预设报警规则进行管道泄漏报警。作为优选方式,所述的数字信号处理方法为:在一定时间内,多次读入不同周期下的斯托克斯光和反斯托克斯光的电信号,再对相同位置及一定时间间隔内的斯托克斯信号和反斯托克斯信号,分别进行平均处理,并按管道位置坐标轴的采样点次序,对斯托克斯信号和反斯托克斯信号分别进行同样的数字滤波后,再进行同样的线性变换;然后根据下式计算参数A(n):A(n)=(PAS(n)/PS(n))/(pAS0(n)/PS0(n))式中:PS(n)为线性变换后斯托克斯信号,PAS(n)为线性变换后反斯托克斯信号,PS0(n)为参考温度下信号处理后的斯托克斯信号,PAS0(n)为参考温度下信号处理后的反斯托克斯信号;根据A(n)和拉曼散射特性,求解光纤的温度分布曲线,然后由密封区域温度探测器探测到的温度值,进行斯托克斯光信号探测器、反斯托克斯光信号探测器的温度补偿,得到新的温度分布曲线;再根据用户设定的空间分辨率指标,对新的温度分布曲线进行数次的空间滤波;滤波后的温度分布曲线,首先根据光纤定标曲线,进行非线性校正,然后根据环境温度探测器1、环境温度探测器2的值,对温度分布曲线进行校正,最后根据用户设定的响应时间要求,对温度分布曲线中对应点的温度进行加权滤波。作为进一步的优选方式,根据环境温度探测器1、环境温度探测器2的值,对温度分布曲线进行校正的方法如下:以环境温度探测器1的探测点为中心,选取n1个采样点作为数据拟合范围;n1为不小于1的奇数;对温度分布曲线中数据拟合范围内的n1个采样点的温度进行拟合,根据拟合参数和环境温度探测器1探测到的温度,对温度分布曲线进行分段校正;以环境温度探测器2的探测点为中心,选取n2个采样点作为数据拟合范围;n2为不小于1的奇数;对温度分布曲线中数据拟合范围内的n2个采样点的温度进行拟合,根据拟合参数和环境温度探测器2探测到的温度,结合前面分段校正参数,对温度分布曲线进行校正。作为优选方式,所述的预设报警规则中报警触发情况为以下三类中的一种或多种:第一类报警为温度超出上阈值,或者低于下阈值报警;第二类报警为温度超出段内平均温度上阈值,或者低于段内平均温度下阈值报警;第三类报警为一定时间内温度上升超出上阈值,或者温度下降低于下阈值报警。作为进一步的优选方式,所述的第二类报警具体为:首先计算段内平均温度,然后确定每一段报警的上、下阈值,以及报警概率的阈值,运行过程中统计不同位置点超过或低于阈值的次数,一周期后计算报警概率,当报警概率超出阈值时进行报警。本专利技术相对于现有技术而言,具有以下优点:1、输送液体或气体的管道,在泄漏处大部分伴随着温度的变化,结合不同液体或气体泄漏的特点,利用分布式光纤温度场测量技术对管道泄漏进行检测,因感温光纤不仅是温度场的检测元件,而且是信号的传输载体,从而使检测系统变得简洁,并且提高了系统的安全性能。2、设定一个相对独立的密封空间,将部分器件置于该空间中,一方面,防止粉尘、湿度对光学器件、光路的影响;另一方面,实现密封空间温度可控,方便寻找有利于检测的最佳温度值。3、密封空间内,包含有斯托克斯光信号探测器、反斯托克斯光信号探测器、斯托克斯信号调理电路、反斯托克斯信号调理电路等部件,这些部件受温度影响明显,因配有密封区域温度探测器,可以对检测数据进行因温度变化引起的自动补偿,从而提高了系统的检测精度。附图说明图1为一种管道泄漏检测系统硬件框图;图2为一种管道泄漏检测方法的流程图;图3为本专利技术中数字信号处理方法的流程图;图4为本专利技术中温度分布曲线进行校正流程图;图5为本专利技术中管道泄漏报警示意图;图6为本专利技术中第二类泄漏报警示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术做进一步阐述,以便更好的理解本专利技术。本文档来自技高网...
管道泄漏检测系统及其方法

【技术保护点】
一种管道泄漏检测系统,其特征在于,包括工业控制计算机、环境温度探测器、双路A/D采集卡、激光光源驱动器、密封区域温度探测器、脉冲激光器、波分复合器、斯托克斯光信号探测器、反斯托克斯光信号探测器、斯托克斯信号调理电路、反斯托克斯信号调理电路和感温光纤;双路A/D采集卡、环境温度探测器和密封区域温度探测器与工业控制计算机相连,工业控制计算机依次与激光光源驱动器、脉冲激光器、波分复合器和感温光纤相连;波分复合器分离出的斯托克斯光依次通过斯托克斯光信号探测器和斯托克斯信号调理电路后被双路A/D采集卡采集,另一路反斯托克斯光依次通过反斯托克斯光信号探测器和反斯托克斯信号调理电路后被双路A/D采集卡采集;所述的密封区域温度探测器、脉冲激光器、波分复合器、斯托克斯光信号探测器、反斯托克斯光信号探测器、斯托克斯信号调理电路、反斯托克斯信号调理电路均设置于密封区域内。

【技术特征摘要】
1.一种管道泄漏检测系统,其特征在于,包括工业控制计算机、环境温度探测器、双路A/D采集卡、激光光源驱动器、密封区域温度探测器、脉冲激光器、波分复合器、斯托克斯光信号探测器、反斯托克斯光信号探测器、斯托克斯信号调理电路、反斯托克斯信号调理电路和感温光纤;双路A/D采集卡、环境温度探测器和密封区域温度探测器与工业控制计算机相连,工业控制计算机依次与激光光源驱动器、脉冲激光器、波分复合器和感温光纤相连;波分复合器分离出的斯托克斯光依次通过斯托克斯光信号探测器和斯托克斯信号调理电路后被双路A/D采集卡采集,另一路反斯托克斯光依次通过反斯托克斯光信号探测器和反斯托克斯信号调理电路后被双路A/D采集卡采集;所述的密封区域温度探测器、脉冲激光器、波分复合器、斯托克斯光信号探测器、反斯托克斯光信号探测器、斯托克斯信号调理电路、反斯托克斯信号调理电路均设置于密封区域内。2.如权利要求1所述的管道泄漏检测系统,其特征在于,所述的密封区域内还设有热源,热源依次通过热源驱动电路、多路I/O卡后与工业控制计算机相连。3.如权利要求1或2所述的管道泄漏检测系统,其特征在于,所述的密封区域内还设有冷源,冷源依次通过冷源驱动电路、多路I/O卡后与工业控制计算机相连。4.如权利要求1所述的管道泄漏检测系统,其特征在于,所述的密封区域采用隔温材料。5.如权利要求1所述的管道泄漏检测系统,其特征在于,所述的环境温度探测器包括环境温度探测器1和环境温度探测器2。6.一种利用权利要求5所述系统的管道泄漏检测方法,其特征在于,感温光纤沿待测管道方向铺设,以感应因气体或液体泄漏引起温度场的变化;利用脉冲激光器产生脉冲光,经波分复用器进入感温光纤,光脉冲在光纤中各点位置上引发包含拉曼成分的散射光,其背向散射光沿感温光纤向后传播,经波分复用器分离出斯托克斯光和反斯托克斯光;将斯托克斯光作为参考光,反斯托克斯光作为检测光,斯托克斯光信号探测器和斯托克斯信号调理电路将斯托克斯光转化成电信号并进行放大、滤波,反斯托克斯光信号探测器和反斯托克斯信号调理电路将反斯托克斯光转化成电信号并进行放大、滤波,然后由双路A/D采集卡采集;双路A/D采集卡采集到的斯托克斯信号、反斯托克斯信号,与密封区域温度探测器、环境温度探测器1、环境温度探测器2的信号一起输入工业控制计算机,进行数字信号处理,完成对待测温度场、管道泄漏的测量,并根据预设报警规则进行管道泄漏报警。7.如权利要求6所述的管道泄漏检测方法,其特征在于,所述的数字信号处理方法为:在一定...

【专利技术属性】
技术研发人员:胡旭晓杨克己李立强
申请(专利权)人:杭州永慧科技有限公司
类型:发明
国别省市:浙江;33

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