管道安全预警系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了一种管道安全预警系统和方法，属于管道监测领域。所述系统包括：第一激光器、光纤干涉仪，用于产生第一干涉光波和第二干涉光波；光电转换模块，用于将第一干涉光波和第二干涉光波转换为第一电信号和第二电信号；第一光纤；脉冲激光产生装置，用于提供脉冲激光；耦合模块，用于将脉冲激光输入第一光纤，并输出后向相干瑞利散射光；光电探测器，用于对相干瑞利散射光进行光电转换，得到第三电信号；处理模块用于对第一电信号、第二电信号和第三电信号进行处理，得到不同振源产生的振动信号。从而对管道安全进行预警。

【技术实现步骤摘要】
管道安全预警系统和方法
本专利技术涉及管道监测领域，特别涉及一种管道安全预警系统和方法。
技术介绍
光纤管道安全预警系统是一种基于光纤传感的振动检测系统，通过检测管道附件是否有振动事件，来对油气泄漏、附近的机械施工和人为破坏等事件进行迅速判断和准确定位，从而确保管道安全运行。上述系统采用带有回传功能的双向马赫曾德干涉仪实现，该双向马赫曾德干涉仪由两个合分波器，以及连接在两个合分波器之间的光纤组成，且其中一个合分波器与处理模块电连接。处理模块通过分析干涉仪中双向传输的两路信号的时延，实现对振动事件的定位。一般而言，由于监测距离较长，监测段内常常出现多起振动事件同时发生的情况，这样不同振源引发的振动信号在时间上交错出现，形成时域混合的第二混合振动信号序列。系统将第二混合振动信号序列根据两路信号的时延值重新进行分选组合，重建起多个振动事件，并对事件进行报警。在实现本专利技术的过程中，专利技术人发现现有技术至少存在以下问题：由于时延估计需要考虑精度，所以容易产生误差，因此可能会造成不同事件在位置上的模糊，使得在一定距离范围内的相邻事件被误判为一个事件，或者单起事件被分裂成多个事件报警的情况出现，使系统出现错误报警。
技术实现思路
为了解决现有技术中对管道安全预警时，容易产生错误报警的问题，本专利技术实施例提供了一种管道安全预警系统和方法。所述技术方案如下：一方面，本专利技术实施例提供了一种管道安全预警系统，所述系统包括：第一激光器，用于提供第一激光；光纤干涉仪，用于接收所述第一激光，并产生第一干涉光波和第二干涉光波；光电转换模块，用于将所述第一干涉光波和所述第二干涉光波转换为第一电信号和第二电信号；沿管道铺设的第一光纤；脉冲激光产生装置，用于提供脉冲激光；耦合模块，用于将所述脉冲激光输入所述第一光纤，并输出所述脉冲激光在所述第一光纤中传输时产生的后向相干瑞利散射光；光电探测器，用于对所述相干瑞利散射光进行光电转换，得到第三电信号；处理模块，用于对所述第三电信号进行处理，得到第一混合振动信号序列，所述第一混合振动信号序列是一个相位变化扰动的序列；根据所述第一电信号和所述第二电信号，得到第二混合振动信号序列；根据所述第一混合振动信号序列扰动的强度，确定不同扰动位置的振源，得到振源的个数及不同振源的位置；根据所述振源的个数及不同振源的位置，将所述第二混合振动信号序列分为不同振源产生的振动信号。在本专利技术实施例的一种实现方式中，所述脉冲激光产生装置包括第二激光器和声光调制器。在本专利技术实施例的另一种实现方式中，所述脉冲激光产生装置包括脉冲激光器。在本专利技术实施例的另一种实现方式中，所述耦合模块为耦合器或环行器。在本专利技术实施例的另一种实现方式中，所述系统还包括：掺铒光纤放大器，用于对所述脉冲激光进行能量放大，所述掺铒光纤放大器设于所述脉冲激光产生装置和所述耦合模块之间。在本专利技术实施例的另一种实现方式中，所述光纤干涉仪为马赫-曾德光纤干涉仪，所述马赫-曾德光纤干涉仪包括：第一合分波器和第二合分波器，设于所述第一合分波器和所述第二合分波器之间且沿管道铺设的第二光纤、第三光纤和第四光纤。在本专利技术实施例的另一种实现方式中，所述系统还包括：设于所述第一激光器和所述第一合分波器之间的偏振调制器，以及设于所述偏振调制器和所述处理模块之间的偏振控制器。在本专利技术实施例的另一种实现方式中，所述系统还包括：与所述第二光纤串联的第一相位调制器、与所述第三光纤串联的第二相位调制器、与所述处理模块连接的相位控制器，所述相位控制器与所述第一相位调制器和所述第二相位调制器中的一个电连接，所述偏振控制器与所述第一相位调制器和所述第二相位调制器中的另一个电连接。在本专利技术实施例的另一种实现方式中，所述第一激光器为连续单色激光器。另一方面，本专利技术实施例还提供了一种管道安全预警方法，所述方法包括：提供第一激光；采用光纤干涉仪接收所述第一激光，并产生第一干涉光波和第二干涉光波；将所述第一干涉光波和所述第二干涉光波转换为第一电信号和第二电信号；根据所述第一电信号和所述第二电信号，得到第二混合振动信号序列；将脉冲激光输入沿管道铺设的第一光纤，并输出所述脉冲激光在所述光纤中传输产生的后向相干瑞利散射光；对所述相干瑞利散射光进行光电转换，得到第三电信号；对所述第三电信号进行处理，得到第一混合振动信号序列，所述第一混合振动信号序列是一个相位变化扰动的序列；根据所述第一混合振动信号序列扰动的强度，确定不同扰动位置的振源，得到振源的个数及不同振源的位置；根据所述振源的个数及不同振源的位置，将所述第二混合振动信号序列分为不同振源产生的振动信号。本专利技术实施例提供的技术方案带来的有益效果是：通过采用光纤干涉仪对管道振动事件进行检测，得到第二混合振动信号序列，同时，根据脉冲激光在光纤中传输形成的后向相干瑞利散射光对管道振动事件进行检测，得到第一混合振动信号序列，根据第一混合振动信号序列和第二混合振动信号序列，得到不同振源产生的振动信号，既保证了检测时对不同振源产生的振动事件的准确区分，以保证了采样频率，使得安全预警更为准确。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例一提供的管道安全预警系统的结构示意图；图2是本专利技术实施例二提供的管道安全预警系统的结构示意图；图3是本专利技术实施例二提供的第二混合振动信号序列示意图；图4是本专利技术实施例二提供的分离后的振动信号序列示意图；图5是本专利技术实施例三提供的管道安全预警方法流程图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术实施方式作进一步地详细描述。实施例一本专利技术实施例提供了一种管道安全预警系统，参见图1，该系统包括：一种管道安全预警系统，该系统包括：第一激光器101，用于提供第一激光；光纤干涉仪102，用于接收第一激光，并产生第一干涉光波和第二干涉光波；光电转换模块103，用于将第一干涉光波和第二干涉光波转换为第一电信号和第二电信号；沿管道铺设的第一光纤104；脉冲激光产生装置105，用于提供脉冲激光；耦合模块106，用于将脉冲激光输入第一光纤，并输出脉冲激光在第一光纤中传输时产生的后向相干瑞利散射光；光电探测器107，用于对相干瑞利散射光进行光电转换，得到第三电信号；处理模块108，用于对第一电信号、第二电信号和第三电信号进行处理，得到不同振源产生的振动信号。本专利技术实施例通过采用光纤干涉仪对管道振动事件进行检测，得到第二混合振动信号序列，同时，根据脉冲激光在光纤中传输形成的后向相干瑞利散射光对管道振动事件进行检测，得到第一混合振动信号序列，根据第一混合振动信号序列和第二混合振动信号序列，得到不同振源产生的振动信号，既保证了检测时对不同振源产生的振动事件的准确区分，以保证了采样频率，使得安全预警更为准确。实施例二本专利技术实施例提供了一种管道安全预警系统，参见图2，该系统包括：第一激光器201，用于提供第一激光；光纤干涉仪202，用于接收第一激光，并产生第一干涉光波和第二干涉光波；光电转换模块203，用于将第一干涉光波和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种管道安全预警系统，所述系统包括： 第一激光器，用于提供第一激光； 光纤干涉仪，用于接收所述第一激光，并产生第一干涉光波和第二干涉光波； 光电转换模块，用于将所述第一干涉光波和所述第二干涉光波转换为第一电信号和第二电信号； 其特征在于，所述系统还包括： 沿管道铺设的第一光纤； 脉冲激光产生装置，用于提供脉冲激光； 耦合模块，用于将所述脉冲激光输入所述第一光纤，并输出所述脉冲激光在所述第一光纤中传输时产生的后向相干瑞利散射光； 光电探测器，用于对所述相干瑞利散射光进行光电转换，得到第三电信号； 处理模块，用于对所述第一电信号、所述第二电信号和所述第三电信号进行处理，得到不同振源产生的振动信号。

【技术特征摘要】
1.一种管道安全预警系统，所述系统包括：第一激光器，用于提供第一激光；光纤干涉仪，用于接收所述第一激光，并产生第一干涉光波和第二干涉光波；光电转换模块，用于将所述第一干涉光波和所述第二干涉光波转换为第一电信号和第二电信号；其特征在于，所述系统还包括：沿管道铺设的第一光纤；脉冲激光产生装置，用于提供脉冲激光；耦合模块，用于将所述脉冲激光输入所述第一光纤，并输出所述脉冲激光在所述第一光纤中传输时产生的后向相干瑞利散射光；光电探测器，用于对所述相干瑞利散射光进行光电转换，得到第三电信号；处理模块，用于对所述第三电信号进行处理，得到第一混合振动信号序列，所述第一混合振动信号序列是一个相位变化扰动的序列；根据所述第一电信号和所述第二电信号，得到第二混合振动信号序列；根据所述第一混合振动信号序列扰动的强度，确定不同扰动位置的振源，得到振源的个数及不同振源的位置；根据所述振源的个数及不同振源的位置，将所述第二混合振动信号序列分为不同振源产生的振动信号。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述脉冲激光产生装置包括第二激光器和声光调制器。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述脉冲激光产生装置包括脉冲激光器。4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述耦合模块为耦合器或环行器。5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：掺铒光纤放大器，用于对所述脉冲激光进行能量放大，所述掺铒光纤放大器设于所述脉冲激光产生装置和所述耦合模块之间。6.根据权利要求1-5任一项所述的系统，其特征在于，所述光纤干涉仪为马赫-曾德光纤干涉仪，所述马赫-曾德光纤...

【专利技术属性】
技术研发人员：张金权，李香文，焦书浩，祁君，刘素杰，杨依光，祝宝利，于立成，赵锋，杨文明，张海潮，高强，
申请(专利权)人：中国石油天然气集团公司，中国石油天然气管道局，中国石油天然气管道通信电力工程总公司，
类型：发明
国别省市：北京;11