[实用新型]干涉型分布式光纤的水下长输气管道泄漏检测装置

说明书

技术领域

本实用新型属于管道泄漏检测领域，尤其涉及一种采用干涉型分布式光纤传感技术进行水下长输管道泄漏检测的装置。

背景技术

管道输送具有投资省、建设周期短、输送量大、输送费用低、对生态环境影响小、管理方便、可靠性高等优点，国内外已普遍采用长输管道输送石油与天然气。随着海上油气田的开发，对于水下长输管道的健康监测受到了高度的关注，水下长输管道运行的检测技术也在不断发展。

现有的对海底长途输气管道的安全检测系统采用的方法包括射线法、系缆式漏磁法、清管球、水下遥控机器人、声发射法等，存在工作效率低、需要逐点检测（或只能间断性进行检测）、检测距离短、定位精度低等缺点。而且由于水下长输管道铺设环境复杂，水体对于声、光等信号的吸收性强，长距离管线泄漏点准确定位困难，使得上述方法对水下长输管道的检测中难以满足实时监测、准确定位的要求。分布式光纤传感是近年来发展起来的一项新技术，具有长距离连续监测、抗电磁干扰性好、使用寿命长等优点，能够取代传统的单点式传感器阵列，用于水下长输管道检测系统中。

中国发明专利申请200610113044.0基于Sagnac光纤干涉仪进行管道泄漏检测，采用由两根独立的光纤形成的两个Sagnac干涉仪构成传感部分，当管道发生泄漏时对光纤产生扰动，利用光纤的应力应变效应对光纤中的光波进行调制，引起输出干涉光的相位发生改变，进而判断有无泄漏发生并定位。由于这种传感系统为了解决当管径较大或泄漏孔背向光纤方向时检测问题，架构采用了两个干涉仪。这使得整个传感系统结构复杂，不利于在水下复杂情况下的长输管道上进行布放，且该装置没有实时人机交互系统，不便于陆上人员对于水下管线的实时管理。

发明内容

本实用新型的目的在于克服了以上所述的缺陷，提供一种干涉型分布式光纤的水下长输气管道泄漏检测装置，本实用新型分布式光纤感测架构简单，便于在水下复杂情况下的长输管道上进行布放，采用DSP进行信号快速处理，通过人机交互界面进行管线的实时管理，且装置的检测灵敏度高、光信号损耗小、定位精度高、能实现水下管道的长距离实时监测。

为了达到上述目的，本实用新型采用如下的技术方案，一种干涉型分布式光纤的水下长输气管道泄漏检测装置，它包括：光纤感测系统、信号解调系统、信号处理与通信系统和人机交互系统；

其中，光纤感测系统包括：低同调长度高功率光源、光环形器、第一耦合器、延迟光纤、相位调制器、第二耦合器、感测光纤和法拉第旋转镜；信号解调系统包括：光电探测器、第一混频模块、第二混频模块、第一低通滤波器、第二低通滤波器、第一运算放大器、第二运算放大器、第一微分交叉相乘模块、第二微分交叉相乘模块、减法器和积分器；信号处理与通信系统主要由DSP处理器、串口和第一3G模块依次相连组成；人机交互系统主要由第二3G模块和计算机相连组成；

低同调长度高功率光源通过第一单模光纤与光环行器的一个端口连接，光电探测器通过第三单模光纤与光环行器同侧的另一个端口连接，光环行器异侧的端口通过第二单模光纤与第一耦合器的一个端口连接，第一耦合器异侧的两个端口分别通过延迟光纤和相位调制器与第二耦合器的一个端口连接，第二耦合器异侧的一个端口通过感测光纤与法拉第旋转镜连接； 

光电探测器分别与第一混频模块和第二混频模块连接，第一混频模块、第一低通滤波器、第一运算放大器和第一微分交叉相乘模块依次相连，第二混频模块、第二低通滤波器、第二运算放大器和第二微分交叉相乘模块依次相连，第一微分交叉相乘模块和第二微分交叉相乘模块分别与减法器相连，减法器与积分器相连，积分器与DSP处理器连接，第一3G模块与第二3G模块相连。

本实用新型的有益效果是：本实用新型采用了同轴式Mach-Zehnder和Sagnac混合干涉型分布式光纤传感技术对管道进行实时监测，整个传感部分由一根铺设在管壁夹层中的光纤构成，可适应水下复杂环境中长输管道的检测。为了降低信号损耗，整个信号感测、解调、处理都在水下模块内完成，并通过3G模块与人机交互系统通信，传输管道的实时监测情况，实现实时动态和高速的数据获取。结合计算机科学的因素分析、传递比对、风险预测、可靠性评价，达到快速应急响应的目的。整个装置的传感、信息汇集、远程发送传输可形成一个物联网系统，利用其远程监控、批量数据汇集、便于资源共享等优势，实现水下长输管道质量、安全相关的快捷溯源、追踪、查询与管理，从而构建一个区域监控网络，实现陆上监控中心对水下多条长输管线的实时、集中、有效的监测与管理。

附图说明

图1本实用新型装置的结构示意图；