一種共用光纜的分布式光纖管道監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于管道監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種共用光纜的分布式光纖管道監(jiān)測系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]光纖傳感技術(shù)是現(xiàn)代光纖通信技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物，是隨著傳感技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展而逐步發(fā)展起來的一門新型監(jiān)測技術(shù)，其基本原理是光波在光纖中傳播時，表征光波的特征參量，如振幅、相位、頻率、不同散射光的相應(yīng)參數(shù)等，受到外界因素的調(diào)制，如溫度、壓力、應(yīng)力、磁場、電場等，使特征參量中的一個或幾個直接或間接的變化，通過解調(diào)相應(yīng)的特征參量而監(jiān)測外界相關(guān)因素的變化，因此可以將光纖用作傳感元件探測多種物理參量。
[0003]基于光纖傳感技術(shù)研制的傳感器有著優(yōu)異的傳感性能，同傳統(tǒng)的機(jī)械類、電子類等傳感器相比，其優(yōu)勢主要表現(xiàn)在:1.抗電磁干擾；2.結(jié)構(gòu)簡單小巧；3.耐久性好；4.測量精度高和頻帶寬；5.測量范圍廣。
[0004]在所有光纖傳感技術(shù)門類中，全分布式光纖傳感系統(tǒng)在近年來發(fā)展最為迅猛。相對點式的光纖傳感系統(tǒng)，分布式光纖傳感系統(tǒng)在傳感距離、測量精度、空間分辨率等方面都有著巨大的優(yōu)勢。其中，基于拉曼散射原理的分布式溫度傳感系統(tǒng)(DTS)和基于相位敏感檢測的分布式振動傳感系統(tǒng)(DVS)應(yīng)用最為廣泛。目前兩種系統(tǒng)都已經(jīng)在石油、石化行業(yè)的輸油管網(wǎng)監(jiān)測中發(fā)揮作用。
[0005]管道運輸因為它的經(jīng)濟(jì)性和安全性，現(xiàn)在被應(yīng)用的越來越廣泛。為了能夠保證管道運輸?shù)陌踩\行，各個國家的科技工作都非常重視管道的泄漏檢測技術(shù)。分布式傳感系統(tǒng)不僅可以很好的檢測出管道的泄漏情況，還可以對所檢測的沿途管道當(dāng)中發(fā)生危害的管道事件進(jìn)行預(yù)警。
[0006]DTS通過檢測管道周邊環(huán)境的溫度變化來實現(xiàn)管路的泄漏監(jiān)測和故障定位，DVS通過監(jiān)測管道沿線機(jī)械振動、土層移位等來實現(xiàn)管路的入侵預(yù)警。以長距離輸油管道的健康監(jiān)測為例，目前通常的做法是借用沿管道鋪設(shè)的光纜，分別將DTS系統(tǒng)和DVS系統(tǒng)接入，從而進(jìn)行溫度和振動傳感，實現(xiàn)管道的泄漏監(jiān)測和入侵預(yù)警。然而，這種做法的問題也比較突出，DTS和DVS分別要占用光纜的單獨一芯，這在重要位置的管道運輸干線或支線上幾乎是不可能滿足的，原因就在于通信光纜芯數(shù)一般不會有太大的余量，如果單獨去鋪設(shè)新的光纜將會大幅度提高安裝復(fù)雜度和系統(tǒng)成本，這必然會限制系統(tǒng)的使用范圍。因此，開發(fā)一種使用光纜一芯即可完成對管道溫度、振動監(jiān)測(并不只局限于溫度、振動信號監(jiān)測)的分布式光纖管道監(jiān)測系統(tǒng)是亟待解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本實用新型為了克服現(xiàn)有管道現(xiàn)場通信光纜芯數(shù)不足，需要單獨鋪設(shè)新光纜去滿足管道泄漏、防入侵監(jiān)測而造成的系統(tǒng)安裝難度大，使用范圍小，成本較高等缺陷，提出了一種共用光纜的分布式光纖管道監(jiān)測系統(tǒng)。
[0008]本實用新型提供了一種共用光纜的分布式光纖管道監(jiān)測系統(tǒng)，包括傳感光纜，用于對傳感信號進(jìn)行采集、解調(diào)、傳輸?shù)慕庹{(diào)主機(jī)，以及用于接收、分析、存儲解調(diào)主機(jī)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)信息進(jìn)行展示，實現(xiàn)預(yù)警、報警、對解調(diào)主機(jī)控制的PC機(jī)，所述傳感光纜、解調(diào)主機(jī)和PC機(jī)組成分布式光纖傳感系統(tǒng)，在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上本實用新型作出如下改進(jìn):該管道監(jiān)測系統(tǒng)包括兩個分布式光纖傳感系統(tǒng)，形成兩條管道環(huán)境信息監(jiān)測通道，所述監(jiān)測通道由光開關(guān)切換實現(xiàn)輪換導(dǎo)通，所述光開關(guān)輸入端連接解調(diào)主機(jī)，輸出端連接傳感光纜。
[0009]進(jìn)一步的，所述光開關(guān)有兩個輸入端，且每個輸入端連接一個解調(diào)主機(jī)，每個解調(diào)主機(jī)分別連接一 PC機(jī)。兩條監(jiān)測通道可以選用基于拉曼散射原理的分布式溫度傳感系統(tǒng)或者基于布里淵散射原理的分布式應(yīng)變與溫度傳感系統(tǒng)或者基于相位敏感檢測的分布式振動傳感系統(tǒng)等系統(tǒng)中的一種或者兩種，用于解調(diào)管道環(huán)境溫度、振動等信息，以實現(xiàn)對管道泄漏與入侵預(yù)警的監(jiān)測。
[0010]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型系統(tǒng)不再是以往分立式的監(jiān)測系統(tǒng)，在具備分布式光纖傳感系統(tǒng)的巨大優(yōu)勢基礎(chǔ)上，僅使用一根傳感光纜就可以實現(xiàn)兩種分布式光纖傳感系統(tǒng)的同時應(yīng)用，這就大大減小了因為管道沿線光纜芯數(shù)余量不足的局限性，使分布式光纖監(jiān)測技術(shù)在更多的管道監(jiān)控檢測中發(fā)揮作用，同時大幅度降低了重新鋪設(shè)光纜帶來的施工難度，降低系統(tǒng)安裝成本。
[0011]光纜單芯的使用，可降低不良狀態(tài)光纖(熔點多、損耗大)出現(xiàn)在分布式光纖傳感系統(tǒng)的概率。通信系統(tǒng)一般有比較大的光功率和消光比余量，特別是中、短距離通信，是對信號強(qiáng)度、相位等信息不敏感的，因此在安裝對信號強(qiáng)度、相位非常敏感的分布式光纖傳感系統(tǒng)時可優(yōu)先選擇狀態(tài)良好的一芯，保證系統(tǒng)的性能指標(biāo)發(fā)揮到最佳。
[0012]更進(jìn)一步的，所述光開關(guān)還有一串口，通過串口控制線與解調(diào)主機(jī)連接，光開關(guān)切換監(jiān)測通道動作由所述解調(diào)主機(jī)控制，所述PC機(jī)間通過局域網(wǎng)或互聯(lián)網(wǎng)通信。本實用新型系統(tǒng)有兩個監(jiān)測通道，比如可以分別解調(diào)溫度信息和振動信息，則有兩臺PC機(jī)分別用來展示溫度信息和振動信息。在正常的通道交替中，若發(fā)現(xiàn)溫度信息有異常，對應(yīng)展示溫度信息的PC機(jī)通過局域網(wǎng)或互聯(lián)網(wǎng)向展示振動信息的PC機(jī)發(fā)出該監(jiān)測通道滯留時間延長的請求，進(jìn)而由解調(diào)主機(jī)對光開關(guān)發(fā)出切換動作調(diào)整的指令以延長滯留時間。
[0013]更進(jìn)一步的，所述光開關(guān)切換監(jiān)測通道的切換頻率以及兩監(jiān)測通道的時間占空比根據(jù)系統(tǒng)實際需要的重要級別設(shè)定。例如:系統(tǒng)還是包括解調(diào)溫度信息和解調(diào)振動信息的兩個監(jiān)測通道，在正常切換中發(fā)現(xiàn)溫度信息有異常，此時，解調(diào)主機(jī)控制光開關(guān)降低切換頻率并提高溫度監(jiān)測通道導(dǎo)通的時間比例，或者光開關(guān)直接切換至該通道并保持，實現(xiàn)對異常信號的實時監(jiān)測直至異常排除，隨后可恢復(fù)至正常的切換頻率及時間占空比。
[0014]優(yōu)選的，所述光開關(guān)切換頻率為0.1Hz，所述兩監(jiān)測通道的時間占空比為1:1。
[0015]經(jīng)過改進(jìn)，本實用新型進(jìn)一步產(chǎn)生如下有益效果:
[0016]PC機(jī)間通過網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互動，保證對監(jiān)測事件的實時監(jiān)測，實現(xiàn)系統(tǒng)工作在最佳穩(wěn)定狀態(tài)。根據(jù)系統(tǒng)實際需要的重要級別設(shè)定光開關(guān)切換監(jiān)測通道的頻率和各監(jiān)測通道時間占空比，這種基于事件的智能光開關(guān)工作模式靈活、方便，在實際工程應(yīng)用中具有重要的實用價值。
【附圖說明】
[0017]圖1為本實用新型的系統(tǒng)