一种分布式光纤热力管道泄漏监测实验系统及实现方法技术方案

本发明专利技术公开了一种分布式光纤热力管道泄漏监测实验系统及实现方法，属于热力管道泄漏监测技术领域。本发明专利技术的一种分布式光纤热力管道泄漏监测实验系统及实现方法，所述实验系统包括分布式光纤监测主机、钢质热力管道实验台以及加热管组件，钢质热力管道实验台包括弯头热力管道、外保温层、热力管道、传感光纤以及支架。为解决现有的红外热成像检测法、声波检测法、负压检测法对于热力管道泄漏监测存在精度差效率较低的问题，通过温差数据的对比实现对管道泄漏点的精准定位，从而实现对管道全线泄漏点的监测，为进一步工程应用提供技术指导。为进一步工程应用提供技术指导。为进一步工程应用提供技术指导。

【技术实现步骤摘要】
一种分布式光纤热力管道泄漏监测实验系统及实现方法


[0001]本专利技术涉及热力管道泄漏监测
，具体为一种分布式光纤热力管道泄漏监测实验系统及实现方法。

技术介绍

[0002]城市重要基础设施的热力管道发展迅速，因腐蚀、老化、焊缝破裂和外力破坏引起的热力管道泄漏事件层出不穷，热力管道一旦发生泄漏，严重影响居民生活和工业生产。大部分城市敷设管道都采用直埋的方式，但是，直埋管道一旦发生泄漏，热力工作人员检测难度大。
[0003]现有的对于热力管道泄漏监测主要有以下几种方法：红外热成像检测法、声波检测法、负压检测法等；其中负压波检测法是当热力管道发生泄漏时，通过检测由内外压差产生的负压波来进行泄漏监测，这种监测方法只有泄漏量很大(超过流量的1％)的时候才能够检测出信号，损失较大且定位不够精准；声波监测法主要是通过声发射技术进行监测，这种方法的缺点是声波衰减太快，所能够覆盖的监测管道长度十分有限；红外热成像检测法主要利用红外热成像仪对埋地管网进行泄漏检测，这种方法不能覆盖管道全线，并且往往发生了较大的泄漏后才能检测到，结果受周围环境的影响较大，误报率高。因此，本专利技术提出了一种分布式光纤热力管道泄漏监测实验系统，用于研究和验证分布式光纤热力管道泄漏监测技术的可行性和可靠性，为工程应用提供技术指导。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种分布式光纤热力管道泄漏监测实验系统及实现方法，通过温差数据的对比实现对管道泄漏点的精准定位，从而实现对管道全线泄漏点的监测，为进一步工程应用提供技术指导，可以解决现有技术中的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种分布式光纤热力管道泄漏监测实验系统，所述实验系统包括分布式光纤监测主机、钢质热力管道实验台以及加热管组件；钢质热力管道实验台包括弯头热力管道、外保温层、热力管道、传感光纤以及支架；分布式光纤监测主机由电源模块、高速采集卡、光电探测器、波分复用器、内置光纤以及脉冲激光器组成，所述电源模块、高速采集卡、光电探测器、波分复用器、内置光纤以及脉冲激光器封装在U机箱的内部；加热管组件包括长型加热管和短型加热管，长型加热管和短型加热管的内部均设置有加热管盲板、加热介质、测温接头、高温密封圈、测温传感器、加热器接头、组合密封垫和加热器，所述长型加热管设置有一个，且短型加热管设置有三个，所述长型加热管和短型加热管的外径与外保温层外径相同，所述长型加热管和短型加热管的内部填充由加热介质，且加热介质为导热油。
[0006]优选的，所述脉冲激光器的输出端通过光纤法兰与波分复用器的输入端连接，所述脉冲激光器的同步触发输出端与高速采集卡的采集通道一通过射频线相连，所述内置光纤一端接入到波分复用器的COM端，另一端通过光纤法兰安装在机箱内的光纤接口上，且接口与传感光纤连接，所述波分复用器的输出端与光电探测器的输入端通过光纤法兰连接，所述光电探测器的输出端和高速采集卡的采集通道一和采集通道四通过射频线连接，所述高速采集卡通过网口或4G模块与上位机进行通信，所述电源模块输出电压为直流5V和直流
±
5V，其中，分别为脉冲激光器、高速采集卡以及光电探测器供电。
[0007]优选的，所述热力管道采用DN50*3.5型无缝钢管，且热力管道与外保温层组合连接，所述弯头热力管道与热力管道结构相同，所述传感光纤为多模光纤，其中，传感光纤沿着外保温层和被监测管道并行铺设；所述支架由弧形支撑环和支腿组成。
[0008]优选的，所述长型加热管和短型加热管的左右两端分别设置有加热管盲板，且加热管盲板与长型加热管和短型加热管焊接连接。
[0009]优选的，所述加热管盲板中心开设圆形凹槽，且凹槽直径与热力管道外径相同，所述加热器与加热器接头通过内螺纹转动连接，且加热器接头与测温接头过内螺纹转动连接；所述加热器和加热器接头的连接处设置有组合密封垫，且测温传感器和测温接头的连接处设置有高温密封圈。
[0010]优选的，所述脉冲激光器用于发射一定波长的脉冲激光，脉冲光进入波分复用器，所述传感光纤用于传输脉冲激光器发射的激光并传输其反向的拉曼散射光，所述波分复用器用于将激光传输到传感光纤中并将传感光纤中后向拉曼散射光分离为斯托克斯光和反斯托克斯光，所述光电探测器用于接收斯托克斯光和反斯托克斯光并将其转换为电信号。
[0011]优选的，所述高速采集卡用于采集携带有温度信息的斯托克斯光和反斯托克斯光信号，所述上位机用于发送指令给高速采集卡，使用网口或4G来传输数据，通过对数据的衰减补偿、累加平均、温度解调来获得温度数据，并显示在上位机界面上，所述高速采集卡所采集到的信号是携带有温度信息的斯托克斯光和反斯托克斯光信号，所以上位机用于数据处理，通过温度解调算法将两路信号解调为温度信息；所述上位机的数据处理基于温差阈值识别算法完成。
[0012]优选的，还包括：构建模块，用于：将多个分布式光纤监测主机进行连接，构建本地网络；在所述本地网络中任意选择两个相互连接的分布式光纤监测主机，作为第一分布式光纤监测主机及第二分布式光纤监测主机；获取所述第一分布式光纤监测主机与第二分布式光纤监测主机之间的网络质量，并与预设网络质量进行比较；在确定所述网络质量小于预设网络质量时，切断第一分布式光纤监测主机与第二分布式光纤监测主机之间的连接关系；修正所述本地网络中任意两个分布式光纤监测主机之间的连接关系，将修正后的本地网络作为分布式交易网络；
分布式计算模块，用于：将处于运行状态的分布式光纤监测主机作为交易节点，将处于空闲状态的分布式光纤监测主机作为计算节点；所述交易节点向所述分布式交易网络发送算力查询命令；所述分布式交易网络根据所述算力查询命令查询每个计算节点的算力，建立算力资源表，并发送至所述交易节点；获取所述交易节点中的任务信息；所述交易节点根据所述算力资源表将所述任务信息分割为若干个任务参数区块，并将所述若干个交易参数区块分别发送至分布式交易网络中的各个计算节点；各个计算节点对各自分配的所述交易参数区块进行处理，得到更新参数区块，并将所述更新参数区块返回至所述交易节点；所述交易节点根据所述更新参数区块对所述任务参数区块进行更新，并将更新后的任务参数区块进行组合，获得任务结果并显示。
[0013]优选的，获取所述第一分布式光纤监测主机与第二分布式光纤监测主机之间的网络质量，包括：第一分布式光纤监测主机发送测试数据至第二分布式光纤监测主机；计算在第一分布式光纤监测主机与第二分布式光纤监测主机之间传输测试数据的能耗参数：其中，为能耗参数；为第一分布式光纤监测主机传输测试数据的传输功率；为传输所述测试数据的时长；为所述测试数据的数据量；为所述测试数据在传输过程中丢失的数据量；为所述测试数据在传输过程中受到的干扰系数，；根据所述能耗参数查询预设能耗参数
‑
网络质量数据表，确定第一分布式光纤监测主机与第二分布式光纤监测主机之间的网络质量。
[0014]一种分布式光纤热力管道泄漏监测实验系统的实现方法，包括如下步骤：步骤一：监测系统本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种分布式光纤热力管道泄漏监测实验系统，其特征在于，所述实验系统包括分布式光纤监测主机（22）、钢质热力管道实验台（23）以及加热管组件（24）；钢质热力管道实验台（23）包括弯头热力管道（1）、外保温层（3）、热力管道（4）、传感光纤（5）以及支架；分布式光纤监测主机（22）由电源模块（6）、高速采集卡（7）、光电探测器（9）、波分复用器（10）、内置光纤（11）以及脉冲激光器（12）组成，所述电源模块（6）、高速采集卡（7）、光电探测器（9）、波分复用器（10）、内置光纤（11）以及脉冲激光器（12）封装在2U机箱的内部；加热管组件（24）包括长型加热管（2）和短型加热管（13），长型加热管（2）和短型加热管（13）均设置有加热管盲板（14）、加热介质（15）、测温接头（16）、高温密封圈（17）、测温传感器（18）、加热器接头（19）、组合密封垫（20）和加热器（21），所述长型加热管（2）设置有一个，且短型加热管（13）设置有三个，所述长型加热管（2）和短型加热管（13）的外径与外保温层（3）外径相同，所述长型加热管（2）和短型加热管（13）的内部填充由加热介质（15），且加热介质（15）为导热油。2.根据权利要求1所述的一种分布式光纤热力管道泄漏监测实验系统，其特征在于：所述脉冲激光器（12）的输出端通过光纤法兰与波分复用器（10）的输入端连接，所述脉冲激光器（12）的同步触发输出端与高速采集卡（7）的采集通道一通过射频线相连，所述内置光纤（11）一端接入到波分复用器（10）的COM端，另一端通过光纤法兰安装在机箱内的光纤接口上，且接口与传感光纤（5）连接，所述波分复用器（10）的输出端与光电探测器（9）的输入端通过光纤法兰连接，所述光电探测器（9）的输出端和高速采集卡（7）的采集通道一和采集通道四通过射频线连接，所述高速采集卡（7）通过网口或4G模块与上位机（8）进行通信，所述电源模块（6）输出电压为直流5V和直流
±
5V，其中，分别为脉冲激光器（12）、高速采集卡（7）以及光电探测器（9）供电。3.根据权利要求1所述的一种分布式光纤热力管道泄漏监测实验系统，其特征在于：所述热力管道（4）采用DN50*3.5型无缝钢管，且热力管道（4）与外保温层（3）组合连接，所述弯头热力管道（1）与热力管道（4）结构相同，所述传感光纤（5）为多模光纤，其中，传感光纤（5）沿着外保温层（3）和被监测管道并行铺设；所述支架由弧形支撑环和支腿组成。4.根据权利要求1所述的一种分布式光纤热力管道泄漏监测实验系统，其特征在于：所述长型加热管（2）和短型加热管（13）的左右两端分别设置有加热管盲板（14），且加热管盲板（14）与长型加热管（2）和短型加热管（13）焊接连接。5.根据权利要求4所述的一种分布式光纤热力管道泄漏监测实验系统，其特征在于：所述加热管盲板（14）中心开设圆形凹槽，且凹槽直径与热力管道（4）外径相同，所述加热器（21）与加热器接头（19）通过内螺纹转动连接，且加热器接头（19）与测温接头（16）过内螺纹转动连接；所述加热器（21）和加热器接头（19）的连接处设置有组合密封垫（20），且测温传感器（18）和测温接头（16）的连接处设置有高温密封圈（17）。6.根据权利要求1所述的一种分布式光纤热力管道泄漏监测实验系统，其特征在于：所述脉冲激光器（12）用于发射一定波长的脉冲激光，脉冲光进入波分复用器（10），所述传感光纤（5）用于传输脉冲激光器（12）发射的激光并传输其反向的拉曼散射光，所述波分复用
器（10）用于将激光传输到传感光纤（5）中并将传感光纤（5）中后向拉曼散射光分离为斯托克斯光和反斯托克斯光，所述光电探测器（9）用于接收斯托克斯光和反斯托克斯光并将其转换为电信号。7.根据权利要求2所述的一种分布式光纤热力管道泄漏监测实验系统，其特征在于：所述高速采集卡（7）用于采集携带有温度信息的斯托克斯光和反斯托克斯光信号，所述上位机（8）用于发送指令给高速采集卡（7），使用网口或4G来传输数据，通过对数据的衰减补偿、累加平均、温度解调来获得温度数据，并显示在上位机（8）界面上，所述高速采集卡（7）所采集到的信号...

【专利技术属性】
技术研发人员：张松林，张月胜，绳洪星，魏鹏飞，王天阔，
申请(专利权)人：江丰管道集团有限公司，
类型：发明
国别省市：