一种管道在线监测装置和监测方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种管道在线监测装置和监测方法。管道在线监测装置包括传感光缆、测量单元和监测单元；传感光缆包括双芯光纤，第一光纤的第二端与第二光纤的第二端连接。通过测量单元获取光功率信号，并根据受激布里渊散射光的光功率信号确定受激布里渊散射光的频谱，并根据受激布里渊散射光的峰值确定受激布里渊散射光的频移，监测单元根据历史数据分析和特征信号提取与智能识别，实现在线监测管道的服役情况，实现对管道第三方破坏、管道泄漏、管道沉降形变和地质灾害等进行事前预警，事前预知事件发生的时间、地点、事件趋势等，并准确定位，便于管道维护人员及时检修与处理，避免重大事故发生。

【技术实现步骤摘要】
一种管道在线监测装置和监测方法
本专利技术实施例涉及管道泄漏监测的
，尤其涉及一种管道在线监测装置和监测方法。
技术介绍
石油天然气管道输送是我国第五大运输方式，具有安全、高效、低耗等优点，对保障能源安全和经济发展具有重要意义。油气管道距离长、且多埋藏于地下，地质环境复杂，长期服役后会因腐蚀、地形沉降、管材及施工质量、机械施工及人为破坏等原因发生失效事故。油气管道都是高压运行，输送介质易燃、易爆并具有毒性，一旦发生事故极易造成重大经济损失、人员伤亡和环境污染，因此油气管道的安全在线监测尤显重要。现有技术中，以马赫-泽德、萨格纳克干涉仪为代表的分布式光纤振动传感技术应用于油气管道工程，利用与管道同沟敷设的通信光缆或者传感光缆作为传感器，可以实现挖掘、机械施工以及泄漏等事件预警。但受测量原理所限，马赫-泽德、萨格纳克干涉仪仅可实现单一振动事件的定位，对管道沿线多个振动事件无法定位。
技术实现思路
本专利技术提供一种管道在线监测装置和监测方法，以实现在线监测管道的服役情况，同时可以对管道存在的所有异常处进行定位。第一方面，本专利技术实施例提供了一种管道在线监测装置，包括传感光缆、测量单元和监测单元；所述传感光缆包括双芯光纤，分别为第一光纤和第二光纤；所述第一光纤和所述第二光纤均包括第一端和第二端；所述第一光纤的第二端与所述第二光纤的第二端连接；所述测量单元与所述传感光缆连接，所述测量单元用于输出第一光信号至所述第一光纤的第一端，输出第二光信号至所述第二光纤的第一端，并实时获取所述传感光缆传输的管道沿线的光功率信号，并根据所述光功率信号确定受激布里渊散射光的频移，根据所述频移计算所述管道沿线的特征参数；其中，所述第一光信号为分散光信号，所述第二光信号为连续的扫频光信号；所述测量单元与所述监测单元连接，所述监测单元接收所述测量单元输出的所述管道沿线的特征参数，并根据多组所述管道沿线的特征参数判断所述管道的状态。具体地，所述测量单元包括第一光源产生器、第二光源产生器、耦合器、光电探测器和处理器；所述第一光源产生器与所述耦合器连接，所述耦合器与所述第一光纤的第一端连接；所述第一光源产生器将产生的所述第一光信号通过所述耦合器输出至所述第一光纤；所述第二光源产生器与所述第二光纤的第一端连接，所述第二光源产生器将产生的所述第二光信号输出至所述第二光纤；所述耦合器获取所述传感光缆实时传输的所述管道沿线的光功率信号；所述光电探测器与所述耦合器连接，所述光电探测器接收所述耦合器输出的所述管道沿线的光功率信号，并将其转换成电信号；所述处理器与所述光电探测器连接，所述处理器接收所述光电探测器输出的所述电信号，根据所述电信号确定受激布里渊散射光的频谱，根据所述电信号的峰值确定所述电信号的峰值对应的所述受激布里渊散射光的频移，根据所述频移计算所述管道沿线的特征参数；所述处理器还根据所述电信号中的峰值对应的时间计算所述电信号的峰值对应所述管道的位置。具体地，所述光功率信号中不同峰值对应的所述频移的变化量与温度和应变的变化量之间的关系为：ΔυB＝υBS-υB0＝CT·ΔT+Cε·Δε；其中，υBS为所述光功率信号中的一峰值对应的所述受激布里渊散射光的频移，υB0为所述光功率信号中的另一峰值对应的所述受激布里渊散射光的频移，ΔυB为所述受激布里渊散射光的频移的变化量，CT为温度变化系数，ΔT为温度变化量，Cε为应变变化系数，Δε为应变变化量。具体地，所述处理器还与所述第一光源产生器连接，所述处理器用于为所述第一光源产生器提供时钟信号，所述第一光源产生器产生的所述第一光信号为脉冲光信号。具体地，所述第一光源产生器为泵浦激光光源，所述第二光源产生器为探测激光光源。具体地，所述第一光纤的第二端和所述第二光纤的第二端熔接。具体地，管道在线监测装置还包括收纤盒，所述第一光纤的第二端和所述第二光纤的第二端熔接的连接处设置在所述收纤盒内。具体地，所述传感光缆沿所述管道延伸的方向敷设，所述传感光缆固定在所述管道的外壁上，或者所述传感光缆与所述管道同沟直埋。第二方面，本专利技术实施例提供了一种管道在线监测方法，管道在线监测装置包括传感光缆、测量单元和监测单元；所述传感光缆包括双芯光纤，分别为第一光纤和第二光纤；所述第一光纤和所述第二光纤均包括第一端和第二端；所述第一光纤的第二端与所述第二光纤的第二端连接；所述测量单元与所述传感光缆连接，所述测量单元还与所述监测单元连接；所述管道在线监测方法包括：所述测量单元输出第一光信号至所述第一光纤的第一端，输出第二光信号至所述第二光纤的第一端；其中，所述第一光信号为分散光信号，所述第二光信号为连续的扫频光信号；所述测量单元实时获取所述传感光缆传输的管道沿线的光功率信号，并根据所述管道沿线的光功率信号确定受激布里渊散射光的频移，根据所述频移计算所述管道沿线的特征参数；所述监测单元接收所述管道沿线的特征参数，并根据多组所述管道沿线的特征参数判断所述管道的状态。具体地，所述测量单元实时获取所述传感光缆传输的管道沿线的光功率信号，并根据所述管道沿线的光功率信号确定受激布里渊散射光的频移，根据所述频移计算所述管道沿线的特征参数；包括：所述测量单元中的耦合器获取所述传感光缆实时传输的所述管道沿线的光功率信号；所述测量单元中的光电探测器将所述管道沿线的光功率信号转换成电信号；所述测量单元中的处理器根据所述电信号确定受激布里渊散射光的频谱；所述处理器根据所述电信号的峰值确定所述电信号的峰值对应的所述受激布里渊散射光的频移；所述处理器根据所述频移计算所述管道沿线的特征参数；所述处理器根据所述电信号中的峰值对应的时间计算所述电信号的峰值对应所述管道的位置。本专利技术的技术方案，管道在线监测装置包括传感光缆、测量单元和监测单元；传感光缆包括双芯光纤，分别为第一光纤和第二光纤；第一光纤和第二光纤均包括第一端和第二端；第一光纤的第二端与第二光纤的第二端连接；测量单元与传感光缆连接，测量单元用于输出第一光信号至第一光纤的第一端，输出第二光信号至第二光纤的第一端，并实时获取传感光缆传输的管道沿线的光功率信号，并根据光功率信号确定受激布里渊散射光的频移，根据频移计算管道沿线的特征参数；其中，第一光信号为分散光信号，第二光信号为连续的扫频光信号；测量单元与监测单元连接，监测单元接收测量单元输出的管道沿线的特征参数，并根据多组管道沿线的特征参数判断管道的状态。通过测量单元获取光功率信号，并根据受激布里渊散射光的光功率信号确定受激布里渊散射光的频谱，并根据受激布里渊散射光的峰值确定受激布里渊散射光的频移，监测单元根据历史数据分析和特征信号提取与智能识别，实现在线监测管道的服役情况，实现对管道第三方破坏、管道泄漏、管道沉降形变和地质灾害等进行事前预警，事前预知事件发生的时间、地点、事件趋势等，并准确定位，便于管道维护人员及时检修与处理，避免重大事故发生。附图说明图1为本专利技术实施例提供的一种管道在线监测装置的结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的一种传感光缆的结构示意图；图3为本专利技术实施例提供的一种管道运输天然气泄漏时的温度变化趋势图；图4为本专利技术实施例提供的一种管道运输油泄漏时的温度变化趋势图；图5为本专利技术实施例提供的另一种管道在线监测装置的结构示意图；图6为本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种管道在线监测装置，其特征在于，包括传感光缆、测量单元和监测单元；所述传感光缆包括双芯光纤，分别为第一光纤和第二光纤；所述第一光纤和所述第二光纤均包括第一端和第二端；所述第一光纤的第二端与所述第二光纤的第二端连接；所述测量单元与所述传感光缆连接，所述测量单元用于输出第一光信号至所述第一光纤的第一端，输出第二光信号至所述第二光纤的第一端，并实时获取所述传感光缆传输的管道沿线的光功率信号，并根据所述光功率信号确定受激布里渊散射光的频移，根据所述频移计算所述管道沿线的特征参数；其中，所述第一光信号为分散光信号，所述第二光信号为连续的扫频光信号；所述测量单元与所述监测单元连接，所述监测单元接收所述测量单元输出的所述管道沿线的特征参数，并根据多组所述管道沿线的特征参数判断所述管道的状态。

【技术特征摘要】
1.一种管道在线监测装置，其特征在于，包括传感光缆、测量单元和监测单元；所述传感光缆包括双芯光纤，分别为第一光纤和第二光纤；所述第一光纤和所述第二光纤均包括第一端和第二端；所述第一光纤的第二端与所述第二光纤的第二端连接；所述测量单元与所述传感光缆连接，所述测量单元用于输出第一光信号至所述第一光纤的第一端，输出第二光信号至所述第二光纤的第一端，并实时获取所述传感光缆传输的管道沿线的光功率信号，并根据所述光功率信号确定受激布里渊散射光的频移，根据所述频移计算所述管道沿线的特征参数；其中，所述第一光信号为分散光信号，所述第二光信号为连续的扫频光信号；所述测量单元与所述监测单元连接，所述监测单元接收所述测量单元输出的所述管道沿线的特征参数，并根据多组所述管道沿线的特征参数判断所述管道的状态。2.根据权利要求1所述的管道在线监测装置，其特征在于，所述测量单元包括第一光源产生器、第二光源产生器、耦合器、光电探测器和处理器；所述第一光源产生器与所述耦合器连接，所述耦合器与所述第一光纤的第一端连接；所述第一光源产生器将产生的所述第一光信号通过所述耦合器输出至所述第一光纤；所述第二光源产生器与所述第二光纤的第一端连接，所述第二光源产生器将产生的所述第二光信号输出至所述第二光纤；所述耦合器获取所述传感光缆实时传输的所述管道沿线的光功率信号；所述光电探测器与所述耦合器连接，所述光电探测器接收所述耦合器输出的所述管道沿线的光功率信号，并将其转换成电信号；所述处理器与所述光电探测器连接，所述处理器接收所述光电探测器输出的所述电信号，根据所述电信号确定受激布里渊散射光的频谱，根据所述电信号的峰值确定所述电信号的峰值对应的所述受激布里渊散射光的频移，根据所述频移计算所述管道沿线的特征参数；所述处理器还根据所述电信号中的峰值对应的时间计算所述电信号的峰值对应所述管道的位置。3.根据权利要求2所述的管道在线监测装置，其特征在于，所述光功率信号中不同峰值对应的所述频移的变化量与温度和应变的变化量之间的关系为：ΔυB＝vBS-vB0＝CT·ΔT+Cε·Δε；其中，υBS为所述光功率信号中的一峰值对应的所述受激布里渊散射光的频移，υB0为所述光功率信号中的另一峰值对应的所述受激布里渊散射光的频移，ΔυB为所述受激布里渊散射光的频移的变化量，CT为温度变化系数，ΔT为温度变化量，Cε为应变变化系数，Δε为应变变化量。4.根据权利要求2所述的管道在线监测装置，...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏志猛，陈伟，宋伟，汪修权，郎国伟，刘昶，严勇虎，李艳莉，
申请(专利权)人：江苏亨通光纤科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32