[发明专利]油气管道泄漏监测系统及其偏振控制方法

权利要求书

1.一种油气管道泄漏监测系统，包括光源、分布式光纤微振动传感器、耦合器、光电探测器、引导光纤和用于数据采集及信号处理的计算机，所述耦合器包括第1～第5耦合器，所述光源连接第1耦合器，该第1耦合器分别连接第2、第3耦合器，第2耦合器与分布式光纤微振动传感器一端的第4耦合器连接，第3耦合器与分布式光纤微振动传感器引导光纤的一端连接，该分布式光纤微振动传感器引导光纤的另一端与分布式光纤微振动传感器另一端的第5耦合器连接，所述第2、第3耦合器分别与第1、第2光电探测器连接，其特征在于：在所述光源和耦合器之间还设置有一偏振控制器。

2.根据权利要求1所述的油气管道泄漏监测系统，其特征在于：所述偏振控制器为一个，其设置在所述光源和第1耦合器之间，三者通过引导光纤连接。

3.根据权利要求1所述的油气管道泄漏监测系统，其特征在于：所述偏振控制器设置在所述第1耦合器和第2耦合器之间。

4.根据权利要求1所述的偏振控制装置，其特征在于：所述偏振控制器设置在所述第1耦合器和第3耦合器之间。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的油气管道泄漏监测系统，其特征在于：所述偏振控制器为单偏振控制器。

6.一种利用权利要求1所述油气管道泄漏监测系统进行油气管道泄漏监测的偏振控制方法，包括以下步骤：

(1)判断系统检测信号的相关系数是否小于设定目标值，若否，则继续比较系统检测信号的相关系数与设定目标值的大小；若是，则执行步骤(2)；

(2)自动启动偏振控制算法，以计算机计算后的信号相关系数做为反馈量，按照算法流程，由计算机并口向偏振控制器输出控制量，改变分布式光纤微振动传感器的正向/逆向传输光路中光波的偏振态；

(3)判断系统检测信号的相关系数是否大于设定目标值，若是，则偏振控制算法自动终止，继续执行步骤(1)，若否，则执行步骤(2)。

7.根据权利要求6所述的偏振控制方法，其特征在于：所述偏振控制算法包括以下步骤：

1)设目标函数：f(x)＝1-ρ_xy，设定算法中的初始温度T₀和温度更新函数，其中：T₀(0＜T₀≤1)，F(T_k)＝p^k-1·T₀，p为温度更新常数；

2)计算机随机产生偏振控制器的初始控制字x₀，通过并口将x₀输入偏振控制器；

3)计算机计算在该控制字x₀下第1、第2光电探测器接收到的两路检测信号的相关系数ρ_xy，得到目标函数值f(x₀)＝1-ρ_xy；

4)设x₀和f(x₀)为算法的当前最优量，并以当前x₀和f(x₀)做为全局最优量x_g和f(x_g)；

5)设置外循环计数器k的初值：k＝1；设置外循环次数k₀，且1＜k₀≤10；

6)设置内循环计数器n的初值：n＝1；设置内循环次数n₀，且1＜n₀≤10；

7)由计算机计算其对应的目标函数值f(x_n-1)，根据状态产生函数所示产生新控制字x_n，通过并口将x_n输入偏振控制器，其中状态产生函数如下式所示：

xn=xn-1-f(xn-1)·sxn-1≥5πxn-1+f(xn-1)·c·s0<xn-1<5πxn-1+f(xn-1)·sxn-1≤0---(1)]]>

式(1)中s为最大搜索步长，且0＜s＜2π，c为随机的±1。

8)计算目标函数增量Δf＝f(x_n)-f(x₀)，根据式(2)获得状态跳转概率p_r的值：

式(2)中T_k为当前状态温度，由p_r与0～1间的随机数r进行比较，若p_r≥r则令当前最优量x₀和f(x₀)更新等于x_n和f(x_n)；否则保留原最优量x₀和f(x₀)为当前最优解；

9)比较当前最优量x₀和f(x₀)和全局最优量x_g和f(x_g)，若f(x₀)小于f(x_g)，则用当前最优量x₀和f(x₀)更新全局最优量x_g和f(x_g)；否则保持全局最优解不变；

10)若n＜n₀，则n＝n+1，返回到(5)，否则继续步骤(11)；

11)若k＜k₀，则k＝k+1，并令T_k＝F(T_k-1)，返回到(4)，否则继续步骤(12)；

12)判断全局最优量f(x_g)是否小于阈值u，若是，则维持全局最优量x_g和f(x_g)，算法结束；否则令全局最优量x_g和f(x_g)更新当前最优量x₀和f(x₀)，返回步骤(3)，开始新一轮算法历程。