电阻抗式和分布光纤式相结合的管道监测系统及监测方法技术方案

本发明专利技术提供电阻抗式和分布光纤式相结合的管道监测系统及监测方法，包括光源模块、信号采集模块、传感光缆、主控模块以及监控模块，光源模块用于发出激光脉冲传输至传感光缆，经由传感光缆产生反向散射光，反向散射光配置有光纤监测点的温度信息，反向散射光通过波分复用模块分离成斯托克斯光和反斯托克斯光，斯托克斯光和反斯托克斯光经由光电探测器捕获信号然后发送给信号采集模块，信号采集模块将上述信号传输至主控模块进行信号处理和分析，最终上传给监控模块对各区域管道的运行状态进行分析与监测。本发明专利技术能够利用管道电阻值变化对城市热力管网、工业管网进行管道泄漏监控，实现实时监测以及管网泄漏点的精准定位。实现实时监测以及管网泄漏点的精准定位。实现实时监测以及管网泄漏点的精准定位。

【技术实现步骤摘要】
电阻抗式和分布光纤式相结合的管道监测系统及监测方法


[0001]本专利技术涉及管道泄漏监测
，具体涉及电阻抗式和分布光纤式相结合的管道监测系统及监测方法。

技术介绍

[0002]管道运输是一种重要的方式，管道由于长期工作，质量标准低，出现了老化问题，发生泄漏的可能性非常大。现在城市化建设步伐越来越快，地铁、道路及房屋的施工建设也对供水管网存在潜在的威胁。其次，有些施工单位在施工作业过程的时候，没有按照法定的程序办理手续，误伤地下供水管网，造成管道破裂等事故。
[0003]管道的泄漏给工业生产和居民生活造成非常大的影响，管道泄漏一方面加大了管道维修、更换和输配的成本，另一方面要开挖道路、破坏配套公共设施，造成了经济损失和资源浪费。当管道出现漏损而长时间没有被发现，则会影响建筑物和路面的交通安全有时甚至会引起路面塌方，造成物质的破坏和人员伤亡。因此，对管道实施有效监测十分重要。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术要解决的问题是提供一种能够将中央监测设备监测到的信息通过无线网络上传给监控模块，并能实现实时监测以及管网泄漏点的定位的光纤分布式管道泄漏监测系统。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：电阻抗式和分布光纤式相结合的管道监测系统，包括光源模块、信号采集模块、传感光缆、主控模块以及监控模块，所述光源模块用于发出激光脉冲传输至所述传感光缆，经由所述传感光缆产生反向散射光，所述反向散射光配置有光纤监测点的温度信息，所述反向散射光通过波分复用模块分离成斯托克斯光和反斯托克斯光，所述斯托克斯光和所述反斯托克斯光经由光电探测器捕获信号然后发送给所述信号采集模块，所述信号采集模块将上述信号传输至所述主控模块进行信号处理和分析，最终上传给所述监控模块对各区域管道的运行状态进行分析与监测。
[0006]在本专利技术中，优选地，所述监控模块包括主控服务器、报警装置以及显示屏，所述主控服务器用于接收来自所述主控模块处理后的信号，若光纤监测点的温度信息出现异常则向所述报警装置发送告警命令，以使所述报警装置及时执行告警操作指令，并通过所述显示屏实时显示光纤监测点的温度信息。
[0007]在本专利技术中，优选地，所述激光脉冲传输到所述传感光缆时，所述光源模块向所述信号采集模块发送同步触发信号，并通过所述主控模块依据接收所述同步触发信号与所述反向散射光的时间点的差值判断并得到所述反向散射光在所述传感光纤上的位置。
[0008]在本专利技术中，优选地，所述光电探测器和所述信号采集模块之间还设有信号转换模块，所述信号转换模块用于将所述光电探测器接收的光信号转换为电信号传输给所述信号采集模块。
[0009]在本专利技术中，优选地，所述信号转换模块包括升压模块、二极管和信号放大电路，
所述升压模块用于为所述二极管提供48V反向偏压，所述二极管用于将光信号转换为电信号，所述信号放大电路用于将信号进行整形并放大。
[0010]在本专利技术中，优选地，所述信号转换模块还包括温控模块，所述温控模块用于为所述二极管提供正常工作的温度条件。
[0011]在本专利技术中，优选地，所述波分复用模块包括光发送端、光中继放大端、光接收端以及光监控信道，所述光发送端用于将来自不同终端的多路光信号分别通过光转发器转换为各自特定波长的光信号后，经光合波器合成组合光信号，再通过光功率放大器放大输出给光纤，所述光中继放大端用于实现对不同波长光信号的相同增益进行放大，所述光接收端用于先经由前置光放大器放大传输衰减的主信道光信号，再用分波器从主信道光信号中分出不同特定波长的光信号，所述光监控信道用于监控系统内各信道的传输情况。
[0012]在本专利技术中，优选地，所述光电探测器采用P-N结型光检测器。
[0013]在本专利技术中，优选地，所述光源模块的波长为1550纳米。
[0014]在本专利技术中，优选地，所述波分复用模块的透射隔离度大于等于40分贝。
[0015]由于系统本身存在噪声干扰，仅仅通过增加滤波器并不能把噪声滤除较为干净，造成系统输出的探测波形波动且伴有毛刺，因此监控过程要考虑探测到的波形突变是由于噪声造成的还是管道泄漏造成的，此外监测管道泄漏能够使得工作人员清楚了解整个管道系统的运行状况，以便出现泄漏情况时能够及时发现并维护。为此，本专利技术提供电阻抗式和分布光纤式相结合的管道监测方法，包括如下步骤：
[0016]系统预设判定阈值和泄漏点临界值，监控模块接收来自主控模块的光纤监测点的数据信息，生成探测曲线；
[0017]将探测曲线划分为若干区段，记录每个所述区段的步长，对每个所述区段的步长分别求取平均值；
[0018]当前区段的步长平均值与前一区段的步长平均值作差得到差值，将该差值与系统设定的判定阈值进行比较，若差值大于等于判定阈值，则计数累积加一；
[0019]当更新的累计值等于泄漏点临界值时，则判定该点为管道泄漏点，所述监控模块将该点记录并标记，报警装置执行提示告警同时通过显示屏显示泄漏点。
[0020]本专利技术具有的优点和积极效果是：通过光源模块、信号采集模块、传感光缆、主控模块和监控模块之间的相互配合，光源模块用于发出激光脉冲传输至传感光缆，经由传感光缆产生反向散射光，反向散射光配置有光纤监测点的温度信息，反向散射光通过波分复用模块分离成斯托克斯光和反斯托克斯光，斯托克斯光和反斯托克斯光经由光电探测器捕获信号然后发送给信号采集模块，信号采集模块将上述信号传输至主控模块进行信号处理和分析，最终上传给监控模块对各区域管道的运行状态进行分析与监测，利用管道电阻值变化对城市热力管网、工业管网进行管道泄漏监控，能够将中央监测设备监测到的信息通过无线网络上传给监控模块，并能实现实时监测以及管网泄漏点的精准定位，将监测获得的定位信息和故障点信息及时记录存储并生成分析结果，使用方便、便于维护。
附图说明
[0021]附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。在附图中：
[0022]图1是本专利技术的电阻抗式和分布光纤式相结合的管道监测系统的电路原理框图；
[0023]图2是本专利技术的电阻抗式和分布光纤式相结合的管道监测系统的波分复用模块的原理图；
[0024]图3是本专利技术的电阻抗式和分布光纤式相结合的管道监测方法的流程示意图；
[0025]图4是本专利技术的电阻抗式和分布光纤式相结合的管道监测方法的泄漏点标记示意图。
具体实施方式
[0026]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做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。
[0027]需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.电阻抗式和分布光纤式相结合的管道监测系统，其特征在于，包括光源模块、信号采集模块、传感光缆、主控模块以及监控模块，所述光源模块用于发出激光脉冲传输至所述传感光缆，经由所述传感光缆产生反向散射光，所述反向散射光配置有光纤监测点的温度信息，所述反向散射光通过波分复用模块分离成斯托克斯光和反斯托克斯光，所述斯托克斯光和所述反斯托克斯光经由光电探测器捕获信号然后发送给所述信号采集模块，所述信号采集模块将上述信号传输至所述主控模块进行信号处理和分析，最终上传给所述监控模块对各区域管道的运行状态进行分析与监测。2.根据权利要求1所述的电阻抗式和分布光纤式相结合的管道监测系统，其特征在于，所述监控模块包括主控服务器、报警装置以及显示屏，所述主控服务器用于接收来自所述主控模块处理后的信号，若光纤监测点的温度信息出现异常则向所述报警装置发送告警命令，以使所述报警装置及时执行告警操作指令，并通过所述显示屏实时显示光纤监测点的温度信息。3.根据权利要求1所述的电阻抗式和分布光纤式相结合的管道监测系统，其特征在于，所述激光脉冲传输到所述传感光缆时，所述光源模块向所述信号采集模块发送同步触发信号，并通过所述主控模块依据接收所述同步触发信号与所述反向散射光的时间点的差值判断并得到所述反向散射光在所述传感光纤上的位置。4.根据权利要求1所述的电阻抗式和分布光纤式相结合的管道监测系统，其特征在于，所述光电探测器和所述信号采集模块之间还设有信号转换模块，所述信号转换模块用于将所述光电探测器接收的光信号转换为电信号传输给所述信号采集模块。5.根据权利要求1所述的电阻抗式和分布光纤式相结合的管道监测系统，其特征在于，所述信号转换模块包括升压模块、二极管和信号放大电路，所述升压模块用于为所述二极管提供48V反向偏压，所述二极管用于将光信号转换为电信号，所述信号放大...

【专利技术属性】
技术研发人员：付彦楠，刘建立，郝友利，王忠生，王云祥，李景军，
申请(专利权)人：中投天津智能管道股份有限公司，
类型：发明
国别省市：