一种基于分布式光纤声波传感的管道巡检地图制作方法技术

本发明专利技术公开了一种基于分布式光纤声波传感的管道巡检地图制作方法，包括以下步骤：通过将声波传感光纤以S型走线方式缠绕在管道的外壁上，构建具有经纬度信息的声波传感光纤线路的电子地图；将电子地图与公共地图进行融合后，在声波传感光纤上主动叠加固定振动信号，对融合后的地图进行修正，生成优化后的声波光纤线路电子地图；根据第一长度与第二长度的函数关系，将管道的长度位置映射到声波光纤线路电子地图，生成管道巡检地图；本发明专利技术可大幅度提高巡查效率和节省维护运营成本，产生良好的经济和社会效益。经济和社会效益。经济和社会效益。

【技术实现步骤摘要】
一种基于分布式光纤声波传感的管道巡检地图制作方法


[0001]本专利技术涉及管道标定
，具体而言，涉及一种基于分布式光纤声波传感的管道巡检地图制作方法。

技术介绍

[0002]石油、天然气管道作为国家的能源运输的大动脉，其安全稳定的运行，对国家经济发展和社会稳定起到至关重要的作用。目前，石油、天然气管道频发事故主要集中在管道破裂、错挖和盗采等引起的管道泄露。以往管道的巡检主要依靠人工或无人机巡查，然而由于石油、天然气管道铺设距离长，且经常会经过山区、河流、隧道、沟壑等复杂地理环境，因此给管道的日常巡检带来巨大挑战，需耗费大量的人力物力与财力且效率低下，而且最为关键的是不能实现7x24小时全天候实时监测，在故障事故发生后，未能及时发现事故并快速定位至故障位置做出响应处理，从而造成巨大的经济损失。
[0003]分布式光纤声波传感技术作为一种新型的光纤管道传感监测技术，可将声波传感光纤沿管道外壁一起放置，通过传感光纤感知因外界环境变化引起的振动，计算光纤内相干瑞利散射光的相位差，从而来监测管道各处的振动点的位置，并以此判断管道是否存在泄露事故及对故障点进行定位。然而目前分布式声波传感光纤系统在实际工程应用中存在两大缺点；1)声波传感光纤沿管道铺设时没有采取规律性的光纤布置方式，从而造成系统监测位置与实际位置存在较大偏差；2)目前分布式声波传感系统，主要通过计算声波传感光纤内相干瑞利散射光的光路长度，得出管道故障点离分布式光纤主机的距离，但缺乏实际的地理位置信息，光纤的计算出来的光路长度往往与实际位置相差很大，因而难以准确的标注故障点地理位置信息，极大的增加了管道日常维护人员工作量和巡查效率。

技术实现思路

[0004]为了解决上述问题，本专利技术的目的是提供一种基于双M
‑
Z(Mach
‑
Zehnder)干涉结构(图2)的分布式光纤声波传感的管道巡检地图制作方法，用于通过在石油、天然气管道上有规律的布置声波传感光纤，对获得的振动信号采用相干直检法和先进的小波分析方法进行信号分析，获取频域内的振动频率分量并截取有效的振动信号段，对截取信号进行互相关运算，得出信号振动幅值的大小及位置；通过建立声波传感光纤线路全段的地理基础数据和经纬度坐标的信息，生成分布式声波光纤传感线路的电子地图；通过分布式声波传感光纤系统的监测数据和实际数据对比，对获得的电子地图进行校正，然后根据分布式传感光纤长度与管道长度的函数关系，将分布式声波光纤传感线路的电子地图映射成管道电子地图，再将管道电子地图与公共地图进行融合，生成石油、天然气管道的巡查地图。
[0005]为了实现上述技术目的，本申请提供了一种基于分布式光纤声波传感的管道巡检地图制作方法，包括以下步骤：
[0006]通过将声波传感光纤以S型走线方式缠绕在管道的外壁上，构建具有经纬度信息的声波传感光纤线路的电子地图；
[0007]将电子地图与公共地图进行融合后，在声波传感光纤上主动叠加固定振动信号，对融合后的地图进行修正，生成优化后的声波光纤线路电子地图；
[0008]根据第一长度与第二长度的函数关系，将管道的长度位置映射到声波光纤线路电子地图，生成管道巡检地图。
[0009]优选地，在将声波传感光纤以S型走线方式缠绕在管道的外壁上的过程中，管道由具有标准长度的第一管道和具有非标准长度的第二管道组成；
[0010]声波传感光纤由具有固定长度的第一声波传感光纤和具有非固定长度的第二声波传感光纤组成；
[0011]将第一声波传感光纤，以S型走线方式缠绕在第一管道的外壁上，其中，第一声波传感光纤的长度是第一管道的长度的整数倍；
[0012]将第二声波传感光纤，以S型走线方式缠绕在第二管道的外壁上，第二声波传感光纤的长度是第二管道的长度的整数倍；
[0013]声波传感光纤用于采集管道的振动信号。
[0014]优选地，在将第二声波传感光纤以S型走线方式缠绕在第二管道的外壁上的过程中，第二管道的长度表达式为：
[0015][0016]其中，g(l)表示第二管道的长度H
i
与第二声波传感光纤的长度L
i
的函数，A＝L/H，B
i
＝H
i
/L
i
，L
i
>5，L表示第一声波传感光纤的长度，H表示第一管道的长度。
[0017]优选地，在生成电子地图的过程中，获取管道的长度P
t
与铺设在管道上的声波传感光纤的长度的函数对应关系，其中，对应关系表示为：
[0018][0019]优选地，在生成声波传感光纤的经纬度信息的过程中，通过采用测绘或者航拍的方法，生成声波传感光纤的地理位置基础数据；
[0020]将地理位置基础数据，转化为经纬度信息，并构建电子地图。
[0021]优选地，在生成地理位置基础数据的过程中，采集声波传感光纤的振动信号并进行小波变换；
[0022]对经过小波变换后的振动信号，通过傅里叶变换，获取振动信号的频率；
[0023]获取声波传感光纤的两路光信号，根据频率，进行互相关运算，获取两路光信号的信号延迟；
[0024]通过信号延迟、声波传感光纤的长度、光速、光折射率，获取振动信号的发生点与振动信号采集点的距离。
[0025]优选地，在对振动信号并进行小波变换的过程中，小波变换的表达式为：
[0026][0027]其中，ψ(t)是母小波，a为尺度因子，τ表示信号延迟。
[0028]优选地，对小波变化信号进行傅里叶变化表达式为：
[0029][0030]X(W)和Ψ(ω)为X(t)和ψ(t)做傅里叶变化后的函数。
[0031]优选地，通过提取WT
X
(a，τ)信号的振动频率分量{f1，f2，f3…
，f
n
}；进行反傅里叶变化，可得出有效的振动信号的d(t)。
[0032]优选地，对探测器探测到的两路光信号做互相关运算：
[0033][0034]得出两路光路时间延迟τ；
[0035]优选地，通过公式可得出Z0振动点到后耦合器1的距离L
V
：式中，L为整个光纤的长度，c为光速，n为光纤折射率。
[0036]优选地，将L
V
代入公式可得Z0振动点在管道中的位置。
[0037]优选地，在对融合后的地图进行修正的过程中，在声波传感光纤上主动叠加固定振动信号，获取声波振动光纤位置；
[0038]将声波振动光纤位置与声波振动光纤实际位置进行比较，生成用于修正声波振动光纤位置的校正因子B
i
；
[0039]根据校正因子B
i
，对融合后的地图进行修正，生成声波光纤线路电子地图。
[0040]优选地，在将管道的长度位置映射到声波光纤线路电子地图的过程中，根据函数P
t
，将声波振动光纤对应本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于分布式光纤声波传感的管道巡检地图制作方法，其特征在于，包括以下步骤：通过将声波传感光纤以S型走线方式缠绕在管道的外壁上，构建具有经纬度信息的声波传感光纤线路的电子地图；将电子地图与公共地图进行融合后，在所述声波传感光纤上主动叠加固定振动信号，对融合后的地图进行修正，生成优化后的声波光纤线路电子地图；根据所述第一长度与所述第二长度的函数关系，将所述管道的长度位置映射到所述声波光纤线路电子地图，生成管道巡检地图。2.根据权利要求1所述一种基于分布式光纤声波传感的管道巡检地图制作方法，其特征在于：在将声波传感光纤以S型走线方式缠绕在管道的外壁上的过程中，所述管道由具有标准长度的第一管道和具有非标准长度的第二管道组成；所述声波传感光纤由具有固定长度的第一声波传感光纤和具有非固定长度的第二声波传感光纤组成；将所述第一声波传感光纤，以S型走线方式缠绕在所述第一管道的外壁上，其中，所述第一声波传感光纤的长度是所述第一管道的长度的整数倍；将所述第二声波传感光纤，以S型走线方式缠绕在所述第二管道的外壁上，所述第二声波传感光纤的长度是所述第二管道的长度的整数倍；所述声波传感光纤用于采集所述管道的振动信号。3.根据权利要求2所述一种基于分布式光纤声波传感的管道巡检地图制作方法，其特征在于：在将所述第二声波传感光纤以S型走线方式缠绕在所述第二管道的外壁上的过程中，所述第二管道的长度表达式为：其中，g(l)表示第二管道的长度H
i
与第二声波传感光纤的长度L
i
的函数，A＝L/H，B
i
＝H
i
/L
i
，L
i
>5，L表示第一声波传感光纤的长度，H表示第一管道的长度。4.根据权利要求3所述一种基于分布式光纤声波传感的管道巡检地图制作方法，其特征在于：在生成电子地图的过程中，获取所述管道的长度P
t
与铺设在所述管道上的声波传感光纤的长度的函数对应关系，其中，所述对应关系表示为：5.根据权利要求4所述一种基于分布式光纤声波传感的管道巡检地图制作方法，其特征在于：在生成声波传感光纤的经纬度信息的过程中，通过采用测绘或者航拍的方法，生成声波传感光纤的地理位置基础数...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔丁方，曲道凯，熊松松，
申请(专利权)人：云南安维科技有限公司，
类型：发明
国别省市：