[发明专利]一种油气管线光纤变形监测系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种油气管线光纤变形监测系统，属于油气管线监测技术领域。

背景技术

随着社会的进步和经济的不断发展，全社会对能源的消费量也是越来越大，能源的供给问题成为全世界关注的焦点，能源供给问题同样关乎到全社会的稳定和经济的发展，而在现有的能源中，油气又占据了能源消耗的大部分。

油气主要的运输途径是通过管道来完成的，油气管道的特点是运输量大、管道直径粗、运输距离远，运输过程比较连续、稳定，而且运费比较低。与此同时，油气管道的安全运输问题也凸显出来，随着油气管道的使用年限的增长，油气管道自身因素会导致油气管道腐蚀，还有人为对油气管道的破坏，偷气盗油现象也频发不出，一些长距离的油气运输管道，其沿途不可避免的要经过一些沙漠、沼泽、河流等野外环境比较恶劣的区域，这些区域都是易发地质灾害区，必然会对油气运输管道造成一定的破坏，轻者导致油气管道轻微变形，严重的会导致油气管道的泄漏，这些事故一旦发生，不仅对油气管道造成损害，还造成重大的经济损失。另外，油气管道运输的物质大多是易燃、易爆品，这样的泄漏事故必然会对人的生命财产造成严重的危害。目前对油气管线的监测主要有声波监测法和负压波检测法。

声信号检测主要指的是当油气管线在收到外界破坏的过程中，例如受到外界的敲击、挖掘、打孔等动作时，这些外界的受力不可避免的要发生出声音，而这些声音就会通过地层、油气管线和油气管线内的物质传播出去，声信号检测发就是通过对声音信号的采集，对声音信号进行分析判断，从而对油气管线进行监测，确定油气管线在哪里出现了破坏或者泄漏。声信号检测法主要针对的是外界破坏对油气管线的振动信号的传播方式做分析，通过数字信号的检测原理来对油气管线发生变形的信号特征进行提取和分析，油气管线在发生变形时，产生的振动声音信号主要有两部分，一部分是流体波，在管道内物质中传播，另一部分是壳体波，在管道壁上进行传播。两种波的传输距离和损耗和所处的管道材料有很大的关系，因此需要在管道内放置不同的传感器来检测这两种波的传播信号，有效的对这两种信号进行采集，最后同将采集回来的流体波和壳体波信号进行相关分析，从而对油气管线到底发生什么故障做精确的判断。但该方法需要在油气管线内分别安置声音传感器或振动传感器进行联测才能满足检测需求，而且在管道内声信号的传播受到管道介质参数的影响，因此检测距离比较短，在进行长距离检测时就需要安装多个传感器，系统的复杂度增加，不易实现。

负压波检测法指的是当油气管线发生泄漏时，管道内的内外压使管道内的物质迅速的流失，由于产生了泄漏，泄露部位的物质损失就会使得临近部位的流体密度减小，从而导致压力降低，并且管道内的物质会以一定的速度向管道上下扩散，需要在管道的两端分别安装压力传感器，从而在管道的两端在不同的时刻捕获压力传感器信号，从而判断管道内是否发生了泄漏，可以根据这种负压波传输到管道两端的时间差和负压波的速度来判断是管道内的哪个部位发生了泄漏。负压波检测法对于一些大的管道变形十分有效，但是在检测管道微小变形有很大的局限性。

发明内容

本发明为解决现有的油气管线监测技术中存在的监测距离较短、系统的复杂度较高以及难以监测管道的微小变形的问题，进而提供了一种油气管线光纤变形监测系统。为此，本发明提供了如下的技术方案：

一种油气管线光纤变形监测系统，包括：埋置在油气管线周围土壤中的光纤、耦合器、光信号接收模块、模数转换模块、光脉冲发射模块、数据控制模块和数据处理模块；

所述数据控制模块用于控制所述光脉冲发射模块向所述耦合器发送预定频率的脉冲信号，并将接收的数字信号按所述数据处理模块的要求进行累加后发送给所述数据处理模块；

所述耦合器用于将所述光纤因油气管线周围土壤变形而产生的相位变化信号和所述预定频率的脉冲信号耦合后发送给光信号接收模块；

所述光信号接收模块用于将所述耦合后的信号发送给所述模数转换模块转换成数字信号并发送给数据控制模块；

所述数据处理模块用于向所述数据控制模块发送控制累加次数的控制命令，并接收的累加后的数字信号与存储的数据进行对比，以确定所述油气管线是否发生泄露。

本发明通过采用光纤实现对油气管线的全程监测，具有较长的监测距离及较低的成本，并且系统的结构也较简单，能够对管道较小的变形实现检测，具有较高的准确性和可靠性。

附图说明