[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

说明书

本发明公开了一种基于OFDR光纤传感的油气管道腐蚀、泄露监测预警系统及方法，系统包括分布式光纤应变传感器、分布式光纤温度传感器、管道内压传感器、OFDR光纤数据自动化采集装置、路面基站、路面基站信息显示与传输系统、太阳能供应系统、5G信号传输系统、光纤数据处理与分析系统和显示预警系统。环向铺设于管道表面的应变传感器通过环向应变监测管道腐蚀，直线敷设的光纤温度传感器监测管道泄漏。OFDR数据采集装置将数据发至路面基站信息显示与传输系统后，通过5G传输系统将环向应变数据或管道表面温度传输至光纤数据处理与分析系统，显示预警系统将结果与预设的报警值对比后监测预警。本发明通过数据比对确定腐蚀的程度与尺寸，监测由于油气管道泄漏引起的管道外壁温度的变化，通过路面基站实现远程与现场的同时监测。

技术领域

本发明涉及管道腐蚀、泄露的监测预警系统，尤其涉及一种基于OFDR光纤传感的油气管道腐蚀、泄露监测预警系统及方法。

背景技术

石油天然气工业已有一百多年的发展历史，目前在逐渐走向成熟。由于各个国家的发展水平以及炼油技术存在较大差距，目前世界石油天然气工业还存在诸多问题，并需要积极探究有效措施以进一步进行调整。

而目前随着经济的不断发展与科学技术的不断推进，对石油的需求量也日益增加。而油气管道安全问题直接影响石油天然气工业的可持续发展以及人们生命财产安全，其中管道的腐蚀和泄露也是管道日常监测预警的项目之一。

目前油气管道输送的距离长，且经过的环境复杂，对监测和预警系统的要求较高，监测难度也很大。传统的监测方式主要有人工巡查、地埋式点型震动探测报警，此报警方式灵敏度低、自动化程度低、信息传递滞后，且需要耗费大量人力物力。

OFDR光纤传感技术作为新时期发展起来的感知监控技术，具有高灵敏度、抗电磁干扰、信息载量大、极强的环境适应能力的特点，这与油气管道监测的技术要求相吻合。但是目前OFDR管线传感技术仍然在如何利用分布式光纤的应变和温度测量技术更精确地确定泄露位置，如何确定油气管道腐蚀位置的尺寸以及利用普通信号发射接收装置导致远程信息处理滞后的方面存在许多短板，这些问题都亟待解决。

发明内容

发明目的：本发明提供一种基于OFDR光纤传感的管道腐蚀、泄露预警监测系统及方法，以解决现有技术中存在的不足之处。

技术方案：本发明基于OFDR光纤传感的油气管道腐蚀、泄露监测预警系统，该监测预警系统包括分布式光纤应变传感器、分布式光纤温度传感器、管道内压传感器、多个OFDR光纤数据自动化采集装置、路面基站、路面基站信息显示与传输系统、太阳能能源供应系统、5G信号传输系统、远端控制室、光纤数据处理与分析系统和显示预警系统；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；

分布式光纤应变传感器以环向方式固定铺设在管道表面，分布式光纤温度传感器以直线方式固定敷设在管道顶部，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中的多个OFDR光纤数据自动化采集装置，OFDR光纤数据自动化采集装置与太阳能能源供应系统和路面基站信息显示与传输系统连接；

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，管道内压传感器通过无线传输向路面基站信息显示与传输系统传输内压信息；路面基站信息显示与传输系统通过5G传输系统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，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中显示；显示预警系统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。

环向铺设于管道表面的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，显示预警系统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。

直线敷设的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。

路面基站信息显示与传输系统显示光纤原始数据，并记录管道的直径、材质、内压和埋设时间数据。