[发明专利]一种基于分布式光纤传感的管道线路安全预警系统

说明书

本发明公开了一种基于分布式光纤传感的管道线路安全预警系统，包括管理系统、监测主机、传感光缆和移动终端，监测主机分别连接传感光缆和管理系统，监测主机用于采集并对变化量进行分析处理转换为电信号，管理系统还连接移动终端，管理系统用于接收电信号并根据电信号判断发生安全状况时，向移动终端发出预警信号。本发明通过设计分布式光纤传感技术实现管道线路安全预警系统，能够在管道设施未造成实质性的破坏之前发出预警，可以实现实时监测，改变了传统的人工巡检效率低和不连续的模式，管理系统能够对第三方事件进行报警和精确定位，可通过短信、手机APP、智能终端等方式通知赶赴现场重点监护或采取应急措施，具有很高的市场应用价值。

技术领域

本发明涉及，尤其涉及的是，一种基于分布式光纤传感的管道线路安全预警系统。

背景技术

光缆安全和油气管道安全是关系到生产经济的重要设施，任何泄露事故都会带来巨大经济损失、环境污染甚至威胁到人身财产安全。管道沿线的挖沟、建房、修路、自然灾害、偷油偷气、蓄意破坏等威胁管道安全的第三方事件时有发生。例如，输油输气管道泄漏可能会造成管道爆炸、爆燃、油污染等严重安全事故；在管道线路附近进行定向钻施工也有可能对运行中的油气管道或光缆造成严重破坏；尤其是对于往往采用高压传输的油气管道，一旦被普通钻孔则可能原油外喷远达45米，万一喷射到人体则极可能出现生命危险。因此，如何做好管道防护是输油输气管道运行运维的一大难题。

传统的管道保护方法通常基于管道运行参数，比如流量、压力等运行参数，属于事后检测，而在管道被破坏之前的保护措施主要还是依靠人工巡检和群众举报，且存在人工巡检无法实现7*24小时连续巡检，而且存在盲点，泄露告警偏差大。

瑞利散射是一种光学现象，属于散射的一种情况。又称“分子散射”。粒子尺度远小于入射光波长时(小于波长的十分之一)，其各方向上的散射光强度是不一样的，该强度与入射光的波长四次方成反比，这种现象称为瑞利散射。相干瑞利散射又称为相位敏感光时域反射技术，该技术将分布式光纤传感技术和干涉型光纤传感技术的优势相结合，既实现了全范围的检测又具有较高的灵敏度。

公开号为CN104198030A的中国专利提供了一种基于相干瑞利散射的多路振动检测方法及其检测系统，基于相干瑞利散射的多路振动检测方法，包括如下步骤：1)光源模块发出的脉冲光经1×N耦合器分为N路脉冲光；2)各路脉冲光经延迟器和环形器后产生后向瑞利散射光信号；第i路脉冲光经过环形器和/或延迟器后在长度为L_i的传感光纤i中的传输时间为t_i；第i+1路脉冲光经过延迟器i和环形器之后进入传感光纤i+1，所述延迟器i的延迟时间Δt_i与第i路脉冲光在传感光纤i中的传输时间为t_i相等，即t_i＝Δt_i；且各路脉冲光在传感光纤中的传输时间与脉冲光的脉冲周期T满足：t₁+t₂+…+t_N＝T，其中，n为传感光纤纤芯折射率，L_i为传感光纤i的长度，c为真空中光速，T为脉冲光的脉冲周期，i＝1,2,3，…N；3)传感光纤中的后向瑞利散射光信号经过1×N光开关后进入检测模块，检测模块的采集卡进行数据采集，检测模块的数据处理部分对数据进行处理，通过延迟器和1×N光开关控制各条传感光纤的振动检测，实现传感光纤的分时检测；所述1×N光开关的第i-1通道和第i通道之间的转换时间St_i与第i路脉冲光在传感光纤i中的传输时间t_i相等，即St_i＝t_i＝Δt_i；4)当有振动信号作用在传感光纤上时，传感光纤中的后向瑞利散射光信号发生较大的扰动，对该扰动捕捉和定位从而实现振动信号的检测；5)不同的振动事件作用在传感光纤上时造成的扰动信号会有不同，通过对不同信号进行模式识别从而实现振动信号的自动识别。