[发明专利]用于感测元件的围护系统

说明书

一种用于沿着管道内部地安装的围护系统，用于将至少一个感测元件和一个或多个通信介质共同定位在管道内，围护系统包括：长型柔性主体，可安装在管道的壁上，以沿着管道纵向延伸，主体包括：长型传感器腔，沿着主体纵向延伸，用于容纳至少一个感测元件；以及屏蔽部分，包括一个或多个长型通道，沿着屏蔽部分纵向延伸，每个通道均用于接收一个或多个通信介质。

技术领域

本发明涉及围护系统，该围护系统用于安装在管道中，以定位和保护管道内的通信介质和/或流体流感测元件。通信介质和/或感测元件可为光纤。

背景技术

传统上使用诸如超声波深度传感器的离散方法或点方法来执行对诸如下水道的明渠管道中的流的感测。图1a示意性地示出了这种现有技术的系统，该系统具有带驻液波(B)的成角度的管道(A)，其中流沿箭头方向，以及其中离散传感器C检测驻波波峰，以及在不同位置的离散传感器C'检测驻波波谷。

这种方法在精确度、寿命和成本/复杂性方面具有固有的缺点。由于传感器定位和用于以下的潜在(例如)可能不能给出完全准确的结果：在传感器下方形成驻波，从而给出错误的深度读数(如果传感器在驻波的波峰上方，则为高，以及如果波的波谷恰好位于传感器下方，则为低-参见图1a)。

由于下水道环境，具有相对较小的换能表面的传感器易于由于异物或污物的堵塞而失效或失去校准，超声波深度传感器也属于这种类型。离散的深度传感器还需要功率，或至少需要从每个单独的传感器发送信息。对于需要数据收集的长的长度(～100km的管)，这可能意味着需要管理的大量有线或无线设备。

下水道中的供电设备还可能需要ATEX(爆炸性大气)批准，即，电子设备和外壳部件必须符合管理潜在爆炸性大气中的电子设备的严格规定。由于在下水道中分解有机物，甲烷的积聚存在这种情况的风险。

WO 2017/021702描述了一种使用沿管道基部安装的光学传感器纤维来检测管道中流体流的替代方法，该方法解决了上述更常规的感测系统的许多缺点。该方法特别适用于诸如下水道的明渠系统。通过在分布式的基础上测量诸如下水道的明渠中的流体的深度、压力和速度，如图1b所示，可计算流数据，并且可导出关于下水道和下水道系统的状态的有用信息。可设想需要类似地安装在管道的基部中的其它分布式监测系统。

然而，作为明渠系统的一个示例，下水道对于居住产品是一个具有挑战性的环境，特别是其浸没一段延长的时间。水/流体进入保护对于确保长期功能是必要的，特别是在涉及敏感的电子器件或光学器件的情况下。耐化学侵蚀也是至关重要的；下水道可能经历pH极值以及暴露于有机溶剂。

下水道还暴露于高压(160atm)水射流清洁。任何基于长期下水道的产品都必须经受住这种清洁过程。

在下水道中还必须考虑啮齿动物的攻击。大鼠可容易地咬穿塑料和橡胶管道和管。

系统还必须能够抵抗来自流体流中的异物的冲击，该异物诸如为通过洪水引入的岩石、砖和枝条、以及诸如砖的从高度落下的物体、以及来自站在人孔周围的暴露元件上的人。

尽管下水道通常具有从小管到大管的恒定流体流，但这并不一定意味着水流路径是平滑的或一致的。具体地，粘土和陶瓷管沿着它们的长度具有许多接合处，每个接合处均可具有台阶或凸缘，并且在必须穿过的管之间也可存在间隙。

下水道提供可用于通信介质的现成的管道系统。管道连续地从单独的房屋延伸至大的干线路径，以确保不间断的流体流。使用该网络的通信系统将受益于减少挖掘信道以铺设线缆的需要。对于主要的市政下水管道，管道的范围从国内110mm直径的管直到600mm及以上的管。

直径大于900mm的下水道可由人进入，小于900mm的下水道通常使用机器人、排放杆和照相机系统远程进入。