[发明专利]一种光纤传感天然气管道泄漏事件识别装置

说明书

技术领域

本发明是一种一种光纤传感天然气管道泄漏事件识别装置，涉及机械振动的测量、冲击的测量和管道系统技术领域。

背景技术

目前，世界上建成的管道总长达到250万公里，已经超过铁路总里程成为世界能源主要运输方式，发达国家和中东产油区的油品输运已全部实现管道化。我国管道在近年也得到了较快发展，总长也超过7万公里，已初步形成横跨东西、纵贯南北、覆盖全国、连通海外的能源管网大格局，管道运输成为油气等战略能源的调配输送的主要方式。

管道由于跨越地域广，受自然灾害、第三方施工破坏等原因，导致了较多的管道泄漏事故发生。国外管道安全情况也非常不容乐观，美国2010年9月9日圣布鲁诺市发生天然气管道大爆炸，爆炸在路面造成一个长51米、宽9米的大坑。一段长约8米、直径76厘米的管道被炸上天，飞出大约30米远，并引发大范围火灾，导致4人死亡，3人失踪，至少52人受伤，过火面积4公顷，数十桩房屋被烧毁。近年来人们安全、环保意识显著提升，作为高危行业的管道输运安全问题也得到越来越多的重视。

目前成熟的技术中对于天然气管道泄漏监测只有声波监测法较为有效，但为了提高对泄漏监测的实时性和漏点定位的准确性，必须在管线上加大传感器的布设密度，同时增加相应的供电、通信设备，造成系统成本以及安装维护费用高昂。

随着传感技术的发展国外如美国CSI、ATMOSI、欧洲TER等公司开展了SCADA泄漏监测系统研究，Sensornet公司也开发了基于分布式光纤温度传感器的泄漏监测系统，部分产品在国内也申请了专利保护；国内天津大学、清华大学、中国人民解放军后勤工程学院等单位也对管道的泄漏监测方法做了深入研究。

专利CN200410020046.6公开了一种基于干涉原理的分布式光纤油气管道泄漏监测方法及监测装置。该监测系统要求在管道附近沿管道并排铺设一根光缆，利用光缆中的光纤组成一个光纤微振动传感器。专利CN200620119429、CN200610113044.0均为基于Sagnac光纤干涉仪的管道泄漏监测装置，专利CN200610072879.6是一种基于分布式光纤声学传感技术的管道泄漏监测装置及方法。

《传感器与微系统》第26卷第7期的“基于分布式光纤传感器的输气管道泄漏检测方法”公开了一种基于分布式光纤传感器的输气管道泄漏检测装置和方法，它是在具有一定间隔的管道本体上安装光纤传感器，连续实时监测沿管道本体传播的振动波信号，对采集的振动波信号进行分析处理，包括类型识别和振动源定位，其中类型识别为通过对振动波特征的提取分析判别其是否属于泄漏类型，同时根据振动波传播到相邻几个光纤传感器的时间延迟结合振动波在管道本体上的传播速度确定振动波源所在的位置，传感器输出的光强信号经光电转换后实现泄漏点的位置的确定。

CN1837674A公开了一种基于分布式光纤声学传感技术的管道泄漏检测装置及方法。

US2006/0225507A1公开了一种基于分布式光纤传感器的管道泄漏检测装置及方法。

上述技术均属于分布式光纤传感监测方法。但该类技术监测泄漏时受到管道周围所发生的干扰事件的影响，具有很高的系统虚警率，抗干扰能力较差。

传统基于声传感器的泄漏检测方法，以需供电的压力传感器作为声音信号的拾取装置，通常在管道进出场站或阀室的两端安装两个传感器，在泄漏信号获取上仅仅能够获得一个时间差，对泄漏事件的定位精度较差，且由于获得的信号频道较窄，难于实现泄漏和随机振动干扰的区分，系统误报较多。

发明内容

本发明的目的是发明一种基于光纤传感的高灵敏度准分布式泄漏振动监测系统在管道发生泄漏初级阶段时及时监测到信号异常并报警准确率高的光纤传感天然气管道泄漏事件识别装置。

鉴于上述几类泄漏检测、监测技术存在的灵敏度低、虚警率高、易受环境因素影响等问题，基于准分布式光纤干涉传感技术的天然气管道泄漏监测系统采用高灵敏度传感单元并结合泄漏事件的时域、频域特征有针对性的进行了克服。

利用与管道同沟铺设的光纤以及光复用技术实现光纤振动传感器的信号远距离传输研制的适用于天然气管道的光纤泄漏检测装置，解决了电传感器供电及远距离通信的难题，可以较为密集地布设光纤振动传感器，提高拾取泄漏信号的频谱宽度，增加有效特征信息量。