[发明专利]基于OFDR光纤传感的油气管道腐蚀、泄露监测预警系统及方法

权利要求书

1.一种基于OFDR光纤传感的油气管道腐蚀、泄露监测预警系统，其特征在于：所述监测预警系统包括分布式光纤应变传感器(1)、分布式光纤温度传感器(2)、管道内压传感器(3)、多个OFDR光纤数据自动化采集装置、路面基站(15)、路面基站信息显示与传输系统(6)、太阳能能源供应系统(7)、5G信号传输系统(8)、远端控制室、光纤数据处理与分析系统(9)和显示预警系统(10)；所述光纤数据处理与分析系统和显示预警系统位于远端控制室内；所述内压传感器的取压点位于油气管道正上方；

所述分布式光纤应变传感器沿着圆周方向环向以不闭合的方式固定铺设在管道表面，分布式光纤应变传感器通过环向应变监测管道表面和内部腐蚀，所述显示预警系统(10)将环向应变数据的波动幅值进行比对确定腐蚀部位的尺寸；所述分布式光纤温度传感器以直线方式固定敷设在管道顶部，所述分布式光纤温度传感器通过测量管道表面的温度变化监测管道泄漏；所述分布式光纤应变传感器和分布式光纤温度传感器接入路面基站(15)中的多个OFDR光纤数据自动化采集装置，所述OFDR光纤数据自动化采集装置与太阳能能源供应系统(7)和路面基站信息显示与传输系统(6)连接；

所述OFDR光纤数据自动化采集装置将数据发至路面基站信息显示与传输系统(6)，所述管道内压传感器(3)通过无线传输向路面基站信息显示与传输系统(6)传输内压信息；所述路面基站信息显示与传输系统记录管道的相关信息，包括厚度、直径、材质、内压和埋设时间数据，并通过5G信号传输系统(8)将光纤的监测环向应变数据或管道表面温度数据传输至光纤数据处理与分析系统(9)，光纤环向应变数据或温度数据经去噪、平滑后以图表形式在显示预警系统(10)中显示；所述显示预警系统(10)抓取处理后的数据的峰值与突变，并将结果与预设的报警值对比进行监测预警。

2.一种如权利要求1所述的基于OFDR光纤传感的油气管道腐蚀、泄露监测预警系统的预警方法，其特征在于：所述预警方法包括以下步骤：

(1)使用墨斗在铺设的管道外壁进行弹墨划线，保证环向的墨线垂直于管道轴向，在管道顶部给温度传感光纤预留空间，温度传感光纤的布设路线沿着直线在管道顶部；对预定敷设的管道表面进行清理，同时记录路线上明显缺陷的位置信息；将应变传感光纤以环向方式铺设在管壁表面，温度传感光纤以直线方式铺设在管道顶部，并将光纤进行预拉；将环向铺设于管道表面的分布式光纤应变传感器，和直线铺设在管道顶部的分布式光纤温度传感器与多个OFDR光纤数据自动化采集装置连接；在管道铺设的同时设置路面基站；将管道的所述相关信息输入路面基站信息显示与传输系统(6)，以便对不同类型的管道进行分段区分；

(2)多个OFDR光纤数据自动化采集装置对光纤数据进行初步采集，并将采集的数据传输至路面基站信息显示与传输系统；所述OFDR光纤数据自动化采集装置和路面基站信息显示与传输系统的电能由太阳能能源供应系统提供；

(3)所述路面基站信息显示与传输系统(6)显示处理的光纤原始数据，并记录所述油气管道的所述相关信息，包括厚度、直径、材质、内压、埋设时间数据，并通过5G信号传输系统(8)将数据传送至远端控制室的光纤数据处理与分析系统(9)；

(4)所述光纤数据处理与分析系统接收到5G信号后，对光纤数据进行平滑、去噪，并将光纤环向应变数据、温度数据以图表形式显示在显示预警系统中；当环向应变段的应变数值偏离稳定值100με时，判定该处管道正在被腐蚀；当发现监测数据出现应变集中突变或者周期性应变波动超过200με，则显示预警系统(10)报警；发现管道管壁温度数据出现下降突变时，将信息传送至显示预警系统(10)发出报警，并且通过温度突变点的位置来判断泄露点；其中采用环向应变来判断油气管道的表面和内部腐蚀程度时，在光纤数据处理与分析系统中将光纤铺设时记录的管道的厚度、内径、内压数据考虑在内，不同类型的管道分段区分，以便进行数据比对。