一种基于直线型Sagnac分布式光纤振动传感的管道清管器定位方法技术

本发明专利技术公开了分布式光纤振动传感技术领域的一种基于直线型Sagnac分布式光纤振动传感的管道清管器定位方法，具体包括以下步骤，S1：选择长输管道伴随通信光纤的一芯作为传感光纤；S2：将选择好的传感光纤按技术方案要求接入清管器跟踪定位系统；S3：信号解析上位机系统控制数据采集卡实时采集3*3耦合器处的干涉信号数据；S4：信号解析上位机系统将采集到的干涉信号数据实时进行傅里叶变换；S5：对得到的频域频谱数据进行分析，寻找频谱中的多个零频点；S6：每得到的一个零频点，可解析出一个振动位置距离传感光纤末端的距离值，对n个距离值求平均值得到H，作为当前的振动位置与传感光纤末端的距离；本发明专利技术的长输管道清管器跟踪定位方法具有实时性强、能连续采集数据、稳定可靠、运行维护成本低的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种基于直线型Sagnac分布式光纤振动传感的管道清管器定位方法
本专利技术涉及分布式光纤振动传感
，具体为一种基于直线型Sagnac分布式光纤振动传感管道清管器定位方法。
技术介绍
在长输天然气管道投产以及服役运行过程中，对管道进行清管作业是一项非常重要的业务内容。新建管道投产前，管道内遗留物和打压试验的遗留水较多，清管作业能有效清除管道内部的水及施工遗留物。在管道服役运行过程中，通过清管作业可以实现清扫长输天然气管道内杂物、积液、积污，提高管道输送効率，减少摩阻损失，减少管道内壁腐蚀，实现在线内检测，延长管道使用寿命。但是，在长输天然气管道清管作业过程中，清管器发生卡堵现象一直困扰着工程技术人员，尤其是长输管道，距离长，管线周边地区环境条件差，发生卡堵后清管器不能准确定位，导致管道输送停止的问题时有发生，严重情况下危及管道安全，因此对清管器进行准确的跟踪定位是保障清管作业顺利进行的强有力措施，其对于保证长输管道的正常稳定运行、提高输送效率和保障安全生产十分重要。现有传统常用的清管器跟踪定位方法按其工作原理大致可以分为放射性同位素法、机械法、声学法、压力法和电磁法五类，具体又可以细分为若干种定位方法。以上几种清管器跟踪定位方法，由于管道自身、土壤及外界其他干扰因素的存在，使得清管器的跟踪定位存在各种困难。因此传统常用跟踪方法各有优点但又有各自的局限性，例如跟踪方法复杂、抗干扰能力差、无法全程连续跟踪、需要大量的人力物力保障等。基于以上分析结果，有必要专利技术一种具有实时性、能连续采集数据、稳定可靠、使用简便、运行维护成本低的清管器跟踪定位方法。在清管作业时，由于清管器在管道内运行时与管道内壁摩擦以及与管道接口处的焊缝碰撞产生振动信号，此振动信号作用于长输天然气管道沿线同沟敷设通信光纤上，根据应变效应、光弹效应和泊松效应可知，振动信号会使振动位置处光纤内光的相位等参数发生变化，根据此原理并利用长输管道同沟伴随敷设的通信光缆搭建直线型Sagnac分布式光纤振动传感系统，实现对管道内作业运行的清管器进行实时在线准确的跟踪定位，有效解决长输管道清管作业过程中发生卡堵后无法准确定位清管器的问题；为此，我们提出一种基于直线型Sagnac分布式光纤振动传感的管道清管器定位方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于直线型Sagnac分布式光纤振动传感管道清管器定位方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种基于直线型Sagnac分布式光纤振动传感管道清管器定位方法，具体包括以下步骤，S1：选择长输管道伴随通信光纤的一芯作为传感光纤；S2：将选择好的传感光纤按技术方案要求接入清管器跟踪定位系统；S3：信号解析上位机系统控制数据采集卡实时采集3*3耦合器处的干涉信号数据；S4：信号解析上位机系统将采集到的干涉信号数据实时进行傅里叶变换，得到信号的频域频谱数据；S5：对得到的频域频谱数据进行分析，寻找频谱中的多个零频点；S6：每得到的一个零频点，解析一次振动位置距离传感光纤末端的距离Hn，这样可以得到H1，H2，……，Hn共计n个距离值，对n个距离值求平均值得到H，作为当前的振动位置与传感光纤末端的距离。进一步地，所述定位方法中包括系统结构，所述系统结构包括光源、3*3耦合器、延迟光纤、2*1耦合器、传感光纤、1*2耦合器、光电探测器、数据采集卡、信号解析上位机系统。进一步地，所述光源为特定波长的宽带光源；所述3*3耦合器分别与光源、延迟光纤、光电探测器、2*1耦合器物理光连接，介质为光纤。进一步地，所述2*1耦合器分别与3*3耦合器、延迟光纤、传感光纤物理光连接，介质为光纤；所述光电探测器为平衡探测器，将探测到的光信号变化转换为电信号的变化，与数据采集卡物理电连接，与3*3耦合器物理光连接，介质为光纤。进一步地，所述数据采集卡对变化的模拟电信号进行模数转换，高速采集，并将采集数据传输至信号解析上位机系统；所述信号解析上位机系统可以是本地化的PC机，也可以是数据中心的云服务计算系统。进一步地，所述数据采集卡与信号解析上位机系统之间的数据传输是无线传输或有线传输，所述信号解析上位机系统对采集到的实时数据进行傅里叶变换，将时域数据转换得到其频域的频谱数据。进一步地，所述信号解析上位机系统对得到的频域频谱数据进行分析，得到有限数量的零频点；所述零频点信息中含有清管器的位置信息。进一步地，所述信号解析上位机系统使用得到的有限数量的零频点解析出清管器的实时位置；所述传感光纤为油气长输管道同沟敷设的伴随通信光纤中的一芯。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术利用长输油气管道同沟敷设的伴随光纤搭建基于直线型Sagnac分布式光纤振动传感系统，实现对管道内作业运行的清管器进行实时在线准确的跟踪定位，有效解决长输管道清管作业过程中发生卡堵后无法准确定位清管器的问题。该长输管道清管器跟踪定位方法具有实时性强、能连续采集数据、稳定可靠、使用简便、运行维护成本低的特点。附图说明图1为本专利技术定位方法流程示意图；图2为本专利技术系统结构示意图；图3为本专利技术清管器位置信息图形展示示意图。附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。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。请参阅图1，本专利技术提供一种基于直线型Sagnac分布式光纤振动传感的管道清管器定位方法，具体包括以下步骤，S1：选择长输管道伴随通信光纤的一芯作为传感光纤；S2：将选择好的传感光纤按技术方案要求接入清管器跟踪定位系统；S3：信号解析上位机系统控制数据采集卡实时采集3*3耦合器处的干涉信号数据；S4：信号解析上位机系统将采集到的干涉信号数据实时进行傅里叶变换，得到信号的频域频谱数据；S5：对得到的频域频谱数据进行分析，寻找频谱中的多个零频点；S6：每得到的一个零频点，解析一次振动位置距离传感光纤末端的距离Hn，这样可以得到H1，H2，……，Hn共计n个距离值，对n个距离值求平均值得到H，作为当前的振动位置与传感光纤末端的距离。请参阅图2和图3，定位方法中包括系统结构，系统结构包括光源、3*3耦合器、延迟光纤、2*1耦合器、传感光纤、1*2耦合器、光电探测器、数据采集卡、信号解析上位机系统。光源为特定波长的宽带光源；3*3耦合器分别与光源、延迟光纤、光电探测器、2*1耦合器物理光连接，介质为光纤。2*1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于直线型Sagnac分布式光纤振动传感的管道清管器定位方法，其特征在于：具体包括以下步骤，/nS1：选择长输管道伴随通信光纤的一芯作为传感光纤；/nS2：将选择好的传感光纤按技术方案要求接入清管器跟踪定位系统；/nS3：信号解析上位机系统控制数据采集卡实时采集3*3耦合器处的干涉信号数据；/nS4：信号解析上位机系统将采集到的干涉信号数据实时进行傅里叶变换，得到信号的频域频谱数据；/nS5：对得到的频域频谱数据进行分析，寻找频谱中的多个零频点；/nS6：每得到的一个零频点，解析一次振动位置距离传感光纤末端的距离H

【技术特征摘要】
1.一种基于直线型Sagnac分布式光纤振动传感的管道清管器定位方法，其特征在于：具体包括以下步骤，
S1：选择长输管道伴随通信光纤的一芯作为传感光纤；
S2：将选择好的传感光纤按技术方案要求接入清管器跟踪定位系统；
S3：信号解析上位机系统控制数据采集卡实时采集3*3耦合器处的干涉信号数据；
S4：信号解析上位机系统将采集到的干涉信号数据实时进行傅里叶变换，得到信号的频域频谱数据；
S5：对得到的频域频谱数据进行分析，寻找频谱中的多个零频点；
S6：每得到的一个零频点，解析一次振动位置距离传感光纤末端的距离Hn，这样可以得到H1，H2，……，Hn共计n个距离值，对n个距离值求平均值得到H，作为当前的振动位置与传感光纤末端的距离。


2.根据权利要求1所述的一种基于直线型Sagnac分布式光纤振动传感管道清管器定位方法，其特征在于：所述定位方法中包括系统结构，所述系统结构包括光源、3*3耦合器、延迟光纤、2*1耦合器、传感光纤、1*2耦合器、光电探测器、数据采集卡、信号解析上位机系统。


3.根据权利要求2所述的一种基于直线型Sagnac分布式光纤振动传感管道清管器定位方法，其特征在于：所述光源为特定波长的宽带光源；所述3*3耦合器分别与光源、延迟光纤、光电探测器、2*1耦合器物理光连接，介质为光纤。


4.根据权利要求3所述的一种基于直线型Sagnac分布式光纤振动传感管道清管器定...

【专利技术属性】
技术研发人员：李叶斌，王瑞琦，姚国斌，郭志宏，雷继鹏，
申请(专利权)人：华新燃气集团有限公司，
类型：发明
国别省市：山西;14