[发明专利]PCCP钢丝断丝监控系统

说明书

本发明公开了PCCP钢丝断丝监控系统，包括数据采集模块，数据采集模块包括声音传感单元SSU以及位置传感单元RSU，声音传感单元SSU用于持续向PCCP管道内的光纤发射光信号，位置传感单元RSU发射光脉冲信号并根据接收反射光的时间对声音传感单元SSU监测到的声音事件位置进行定位。通过基于Φ‑OTDR原理进行声音分布式探测，光源产生的连续光经过强度调制器调制成窄脉冲通过光纤环行器注入传感光纤的方式、以及通过数据采集系统DAQ初步过滤采集数据并通过网络将可疑断丝特征的声音事件传输到监控平台，经过分析处理的方式，使得本发明具备监测全光纤范围内每一点声波的相位、可实现全光纤范围内声波的快速响应解调以及保证所检测的声波高还原度的优点。

技术领域

本发明涉及PCCP管道断丝监测技术领域，具体为PCCP钢丝断丝监控系统。

背景技术

PCCP即预应力钢筒混凝土管，是在带钢筒的混凝土管芯上螺旋缠绕高强钢丝并覆盖 砂浆保护层而制成的管材。

从20世纪40年代起，美国在大口径、长距离高压输水工程中大量使用PCCP。PCCP在国内的应用始于1988年，目前已广泛应用于我国的水利、电力、市政给排水等多个领 域，年设计生产能力已达上千公里。

PCCP管道在生产及运行过程中，由于受到周边各种因素的影响，对PCCP管道的预应 力钢丝产生腐蚀，部分钢丝腐蚀后可进一步发展到断丝，如果PCCP管道的同一部位出现多股断丝，管道强度将显著降低，并最终导致爆管。因此，在PCCP管道运营过程中，需 要采用有效的技术手段，建立一套针对PCCP管线安全运营的在线监测系统，对PCCP管 道进行实时监测，实时发现和记录PCCP管的损坏状态，并及时进行维修处理，减少安全 事故的发生。

而PCCP作为一种新型组合结构管材，目前国内外众多学者对大口径PCCP管道进行了一些研究，并得出一些有参考价值的结论。但是对于判断超大口径，如直径2m-4m的 PCCP原型管断丝检测试验及相关的检测技术的研究很少。意大利有一套PCCP管道断丝检 测设备，但技术保密且价格昂贵，因此急需开发具有国内自主知识产权、有效监测手段的 大口径PCCP管道的断丝检测系统。

发明内容

本发明的目的在于提供PCCP钢丝断丝监控系统，通过基于Φ-OTDR原理进行声音分 布式探测，光源产生的连续光经过强度调制器调制成窄脉冲通过光纤环行器注入传感光 纤，后向瑞利散射光通过从光纤环行器的另一端注入光电探测器进行探测采集PCCP管线 声音事件的方式、以及通过数据采集系统DAQ初步过滤采集数据并通过网络将可疑断丝特征的声音事件传输到监控平台，经过分析处理的方式，从而使得本发明具备监测全光纤范围内每一点声波的相位、频率和幅值测量、可实现全光纤范围内声波的快速响应解调以及保证所检测的声波高还原度的优点，解决了现有技术中的问题。为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

PCCP钢丝断丝监控系统，包括：数据采集模块，所述数据采集模块包括声音传感单元SSU以及位置传感单元RSU，所述声音传感单元SSU用于持续向PCCP管道内的光纤发 射光信号，并对同步测量被光纤末端反射镜反射回来的光信号进行声音事件的记录，所述 位置传感单元RSU发射光脉冲信号并根据接收反射光的时间对所述声音传感单元SSU监 测到的声音事件位置进行定位；

系统管理模块，用于接收所述声音事件并进行分析处理，其中，所述系统管理模块包 括管线管理模块、阀门管理模块、光纤管理模块以及综合模块，其中，所述综合模块连接管线管理模块以用于记录管理辖区内的管线信息；所述综合模块连接阀门管理模块以用于管理辖区内的阀门信息；所述综合模块连接光纤管理模块以用于记录管理辖区内的光纤信息；

基础数据模块，用于将所述系统管理模块处理后的声音事件依据PCCP断丝特征模型 以及PCCP振动特征模型建立声纹数据库以及振动数据库并进行信息可视化，

自动监控模块，用于对PCCP发生的管线断丝特征与振动特征进行监控；