[发明专利]一种基于螺旋缠绕式光纤的管道渗漏监测系统及监测方法

说明书

本发明公开了一种基于螺旋缠绕式光纤的管道渗漏监测系统及监测方法，监测系统包括测温主机和多模光纤，所述多模光纤成螺旋形等距缠绕在待监测管道上之后连接在测温主机上，通过分布式光纤测温系统监测对待监测管道进行温度测量，当发现管道温度场异常时，异常点即为泄漏点，之后通过多模光纤的泄漏点进行定位，获取漏点位置。本发明通过光纤测温空间分辨率选定为绕管道一圈的长度，综合考虑精度和成本问题，对光纤测温异常点定位，能够快速获取漏点位置，以便于管道维护处理。监测范围广，实现了对管道中间以及边缘区域的实时监控,可以间接提高空间分辨率，实现对管道泄漏点的精确定位。

技术领域

本发明属于管道输送技术领域，涉及一种管廊管道渗漏监测技术，具体涉及一种基于螺旋缠绕式光纤的管道渗漏监测系统及监测方法。

背景技术

管廊管道是指将电力、通信、燃气、给排水、热力等市政公用管线集中布设在同一地下建造的隧道空间内，进行综合开发利用，以节约城市建设用地，便于统一规划管理，美化城市的景观。管廊管道对公用管线统一规划，有效减少管线事故道路频繁开挖对路面质量及环境的影响，同时缩短施工工期、提高空间利用率，其综合技术经济效益远高于所增加的初期建设投资。

由于管廊管道内部整合了维持城市功能的自来水、煤气、电力、通信管线，在人口较为密集的现代城市的地下空间中分布着大量天然气、暖气等高压输气管道，存在火灾的危险性。如电力电缆短路、过载，油气管道渗漏等。加之管廊内敷设类型不一、数量众多的管道，一种管道发生渗漏，会对众多管道的运输产生影响。

现有市场上的管道渗漏监测方法主要有探测球法，负压波法，热红外成像技术，以及分布式光纤传感技术。探测球法其原理就是利用探测球跟随流体一起运动的过程中，在管道内采集大量的数据，分析判断管道是否发生了泄漏，精度高，但是造价也极高，不适用于大范围管道渗漏监测。负压波法原理比较简单，它是根据压力信号的突变和泄漏产生的负压波传播到上下游的时间差，实现泄漏检测与定位。但是负压波法由于不具备相应的噪声过滤系统，通常需要增加阈值以区别管线是否真正泄漏还是由于噪声所以引起的误报，增加阈值的结果是要么产生了大量的误报，要么就是明显降低了系统的灵敏度，影响检测性能。热红外成像技术的原理为，管道泄漏时，周围土壤温度会由于液体的泄漏而发生温度的变化，此时，通过热红外成像技术感知到这种异常的变化，将其与事先记录的土壤温度分布图进行对比，从而检测液体管道的泄漏。该方法实时性较差，不能进行连续监测，管道埋深严重影响其检测结果。

以光纤为传感元件及传光介质的新型传感技术，包括光纤振动传感法、光纤声波传感法和光纤应变传感法等。光纤振动传感法的特点是反应快，对破坏可以预警，但主要目的不是监测泄漏且必须有随管道的光缆。光纤声波传感系统检测管道泄漏的方法，是通过分析光纤对管道泄漏的声音的响应情况判断和定位管道泄漏点，声波传感法主要是根据漏点处声波特点来监测泄漏。光纤应变传感法，主要用于监测管道的变形情况，也可间接通过管道的变形过大处、异常处判断管道是否发生泄漏。这些方法在一定程度上均能监测管道泄漏情况，但易受干扰，存在误报的可能，定位精度稍差。

管道发生泄漏时，渗漏点液体的流出会与周围介质产生对流和传导，对流是指流体中温度不同的各部分之间发生相对位移时所引起的热量传递的过程。传导是指依靠物体内部的温度差或两个不同物体直接接触，在不产生相对运动，仅靠物体内部微粒的热运动传递了热量。地埋式管道周围有土壤，土壤本身就有温度，渗漏液体与土壤产生热传导，温度变化不明显。区别于地埋式管道，管廊管道周围没有固体介质。流体的热导率很小，通过热传导传递的热量很少，对流是流体的主要传热方式，温度变化更明显。因此，此发明提出来一种基于分布式光纤测温系统的管廊管道渗漏监测系统，以解决现有管廊管道渗漏监测中存在的效率低，距离短，不能实时监测，长期成本较高等问题。

相比于传统管道渗漏监测方法，基于分布式光纤测温技术的缠绕式管廊管道渗漏监测系统的优势在于：