一种基于分布式光纤传感水管运行监测系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于分布式光纤传感水管运行监测系统，包括：客户端；若干服务器；若干监测探测器；若干单模光纤，所述单模光纤沿着待监测的水管设置，所述单模光纤与所述监测探测器光连通；其中，所述监测探测器包括用来向所述单模光纤发射光脉冲的脉冲发射器、与所述脉冲发射器光连通的光纤耦合器、与所述光纤耦合器光连通的光电探测器、与所述光电探测器通讯连接的采集同步装置。本发明专利技术能够对50km长的水管进行实时监测，监测距离长，且能够对整段水管上连续时间范围内的连续振源位置进行检测，同时根据振动的突变强度，持续时间能确定泄漏情况并定位泄漏位置，减少水管泄漏带来的损失。

A monitoring system for water pipe operation based on distributed optical fiber sensing

The invention discloses a water pipe operation monitoring system based on distributed optical fiber sensing, which comprises: a client, a number of servers, a number of monitoring detectors, a number of single-mode optical fiber, the single-mode optical fiber is arranged along the water pipe to be monitored, the single-mode optical fiber is connected with the monitoring detector, wherein the monitoring detector is provided. The device comprises a pulse transmitter for transmitting optical pulses to the single-mode optical fiber, a fiber coupler for optical communication with the pulse transmitter, a photoelectric detector for optical communication with the fiber coupler, and a acquisition synchronization device for communication with the photoelectric detector. The invention can carry out real-time monitoring of 50 km long water pipe, long monitoring distance, and can detect the position of continuous vibration source in the continuous time range of the whole water pipe. At the same time, according to the sudden change intensity of vibration, the duration of the vibration can determine the leakage situation and locate the leakage position, so as to reduce the loss caused by water pipe leakage.

【技术实现步骤摘要】
一种基于分布式光纤传感水管运行监测系统
本专利技术属于管道泄漏监测领域，具体涉及一种基于分布式光纤传感水管运行监测系统。
技术介绍
给水管道系统在国民经济建设以及人民的日常生产生活中起着重要作用。但在实际运行中，由于管材质量、施工因素以及腐蚀、老化等原因发生给水管道泄漏的情况。给水管道的泄漏往往会造成水资源的浪费，同事也影响了人们的生产生活。因此，一套能实时监控水管运行情况，并在发生泄漏时能及时定位发生泄漏的位置的水管检漏技术对于给水管道的正常运行有重大意义。目前国内外常用的检漏方法主要有被动检漏法、主动检漏法。被动检漏法是最原始检漏方法，主要依靠专门的巡检人员巡查以及居民报漏来发现漏点。但这个方法比较适用于靠近地面或者暴露在外的水管漏点，且漏点较大的情况。主动检漏法主要包括区域检漏法、音听法等。区域检漏法主要应用流量计进行检漏，适用于生活区或者连续用水用户较少的地区。听音检漏法是一种利用音听仪器寻找漏水声，确定漏水点的方法。分为阀栓听音和地面听音两种，前者用于漏点与定位，后者用于漏点精确定位。听音检漏法对噪音干扰要求严格，因此常在夜间进行。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种基于分布式光纤传感水管运行监测系统，本专利技术能够有效监测水管的运行情况，及时发现水管泄漏并实时定位泄漏点位置，具有定位精度高、测量距离长、实时监测、成本低等优势。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种基于分布式光纤传感水管运行监测系统，包括：客户端，客户端用于可视化显示被测水管的各种振动信号，突变的强振动信号会引起客户端报警，管理人员能及时对报警位置进行处理；若干服务器，所述服务器与所述客户端通讯连接，服务器根据光脉冲与后向散射信号的相位差（λ0-λ1）得到光的强度差，从而确定振源的振动强度；若干监测探测器，所述监测探测器与所述服务器通讯连接；若干单模光纤，所述单模光纤沿着待监测的水管设置，所述单模光纤与所述监测探测器光连通，所述单模光纤在位置关系上串联且覆盖所述水管的全段，所述单模光纤的设置位置呈串联状，但是单模光纤内部并没有串联光信号；其中，所述监测探测器包括用来向所述单模光纤发射光脉冲的脉冲发射器、与所述脉冲发射器光连通的光纤耦合器、与所述光纤耦合器光连通的光电探测器、与所述光电探测器通讯连接的采集同步装置，所述光电探测器与所述单模光纤光连通，所述采集同步装置与所述服务器通讯连接。所述单模光纤的长度为45-50km。所述脉冲发射器每隔0.5ms发射一束光脉冲。所述单模光纤的折射率为1.5，所述光脉冲以2x108m/s的速度在所述单模光纤中传播。所述光电探测器记录传输到单模光纤中的所述光脉冲的相位为λ0、所述光脉冲入射到所述单模光纤的时间为t0、所述单模光纤中振动引起的后向散射信号的相位为λ1、所述后向散射信号返回至所述光电探测器的时间为t1，设所述振动位置距离所述光电探测器的距离为S，则S=(t1-t0)x108m/s。所述单模光纤采用直埋敷设，所述单模光纤周围应覆盖包裹厚度不小于100mm的软土或者砂层。所述单模光纤敷设在所述水管的外表面，所述单模光纤采用具有粘性的防水涂料固定连接在所述水管的外表面。所述客户端包括显示器。每个所述监测探测器与一个、两个或者更多所述单模光纤光连通。所述监测探测器与所述服务器有线或者无线连接，所述服务器与所述客户端无线连接。有研究表明大多数水管泄漏信号频率成分在50Hz以下，本专利技术能有效检测0Hz到350Hz振动信号，水管泄漏信号在本专利技术可检测的范围之内。本专利技术通讯连接指通过传输线或者传输网络构成信号通讯。本专利技术所述无线连接包括通过千兆以太网实现连接。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：1、本专利技术将单模光纤敷设在水管外侧，能够有效监测水管运行情况，检测水管的变化，及时发现泄漏情况及定位泄漏位置，减少水管泄漏带来的损失；2、本专利技术可以对水管进行在线远程监测，随时随地都能查看系统平台；3、本专利技术对水管的运行实时全程监控，单模光纤延水管的全程敷设，让监控范围无死角；4、本专利技术对水管变化敏感，一旦出现警情能够第一时间报警，且具有定位精度高、测量距离长、实时监测、成本低等优势。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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为本专利技术的整体结构示意图。图2为监测探测器与单模光纤的应用组网图。图3为光电探测器接收光脉冲的时间示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。如图1-3所示，本实施例提供一种基于分布式光纤传感水管运行监测系统，包括：客户端1；若干服务器2，所述服务器2与所述客户端1通讯连接；若干监测探测器3，所述监测探测器3与所述服务器2通讯连接；若干单模光纤4，所述单模光纤4沿着待监测的水管100设置，所述单模光纤4与所述监测探测器3光连通，所述单模光纤4在位置关系上串联且覆盖所述水管100的全段；其中，所述监测探测器3包括用来向所述单模光纤4发射光脉冲的脉冲发射器31、与所述脉冲发射器31光连通的光纤耦合器32、与所述光纤耦合器32光连通的光电探测器33、与所述光电探测器33通讯连接的采集同步装置34，所述光电探测器33与所述单模光纤4光连通，所述采集同步装置34与所述服务器2通讯连接。作为进一步优选，本实施例所述单模光纤4的长度为45-50km。作为进一步优选，本实施例所述脉冲发射器31每隔0.5ms发射一束光脉冲。作为进一步优选，本实施例所述单模光纤4的折射率为1.5，所述光脉冲以2x108m/s的速度在所述单模光纤4中传播。作为进一步优选，本实施例所述光电探测器33记录传输到单模光纤4中的所述光脉冲的相位为λ0、所述光脉冲入射到所述单模光纤4的时间为t0、所述单模光纤4中振动200引起的后向散射信号的相位为λ1、所述后向散射信号返回至所述光电探测器33的时间为t1，设所述振动200位置距离所述光电探测器33的距离为S，则S=(t1-t0)x108m/s。作为进一步优选，本实施例所述单模光纤4采用直埋敷设，所述单模光纤4周围应覆盖包裹厚度不小于100mm的软土或者砂层。作为进一步优选，本实施例所述单模光纤4敷设在所述水管100的外表面，所述单模光纤4采用具有粘性的防水涂料固定连接在所述水管100的外表面。作为进一步优选，本实施例所述客户端1包括显示器。作为进一步优选，本实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于分布式光纤传感水管运行监测系统，其特征在于，包括：客户端（1）；若干服务器（2），所述服务器（2）与所述客户端（1）通讯连接；若干监测探测器（3），所述监测探测器（3）与所述服务器（2）通讯连接；若干单模光纤（4），所述单模光纤（4）沿着待监测的水管（100）设置，所述单模光纤（4）与所述监测探测器（3）光连通，所述单模光纤（4）在位置关系上串联且覆盖所述水管（100）的全段；其中，所述监测探测器（3）包括用来向所述单模光纤（4）发射光脉冲的脉冲发射器（31）、与所述脉冲发射器（31）光连通的光纤耦合器（32）、与所述光纤耦合器（32）光连通的光电探测器（33）、与所述光电探测器（33）通讯连接的采集同步装置（34），所述光电探测器（33）与所述单模光纤（4）光连通，所述采集同步装置（34）与所述服务器（2）通讯连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于分布式光纤传感水管运行监测系统，其特征在于，包括：客户端（1）；若干服务器（2），所述服务器（2）与所述客户端（1）通讯连接；若干监测探测器（3），所述监测探测器（3）与所述服务器（2）通讯连接；若干单模光纤（4），所述单模光纤（4）沿着待监测的水管（100）设置，所述单模光纤（4）与所述监测探测器（3）光连通，所述单模光纤（4）在位置关系上串联且覆盖所述水管（100）的全段；其中，所述监测探测器（3）包括用来向所述单模光纤（4）发射光脉冲的脉冲发射器（31）、与所述脉冲发射器（31）光连通的光纤耦合器（32）、与所述光纤耦合器（32）光连通的光电探测器（33）、与所述光电探测器（33）通讯连接的采集同步装置（34），所述光电探测器（33）与所述单模光纤（4）光连通，所述采集同步装置（34）与所述服务器（2）通讯连接。2.根据权利要求1所述的一种基于分布式光纤传感水管运行监测系统，其特征在于，所述单模光纤（4）的长度为45-50km。3.根据权利要求1所述的一种基于分布式光纤传感水管运行监测系统，其特征在于，所述脉冲发射器（31）每隔0.5ms发射一束光脉冲。4.根据权利要求1所述的一种基于分布式光纤传感水管运行监测系统，其特征在于，所述单模光纤（4）的折射率为1.5，所述光脉冲...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘雪泥，菅云峰，周军，黎载红，
申请(专利权)人：平湖波汇通信科技有限公司，上海波汇科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33