本實(shí)用新型主要涉及一種監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，更具體地說(shuō)，涉及一種長(zhǎng)輸油氣管道安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前，我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)高速發(fā)展對(duì)能源特別是油氣資源的需求越來(lái)越迫切。管道由于自身具備的諸多優(yōu)勢(shì)，已成為主要的油氣資源運(yùn)輸手段。但由于種種自然或人為原因，管道泄漏事故時(shí)有發(fā)生，有時(shí)會(huì)伴隨著巨大的生命財(cái)產(chǎn)損失和環(huán)境污染。目前，常用的油氣管道安全監(jiān)測(cè)裝置主要通過(guò)管道輸送壓力、流量以及溫度等參數(shù)的變化來(lái)判斷泄漏是否發(fā)生。該類方法容易受輸送介質(zhì)特性、工藝等因素影響，且報(bào)警都在發(fā)生泄漏之后。因此，如何讓長(zhǎng)輸油氣管道監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具有監(jiān)測(cè)預(yù)警功能是十分有意義的研究方向。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型主要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種長(zhǎng)輸油氣管道安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其采用分布式光纖傳感器結(jié)合光納儀PPP-BOTDA實(shí)現(xiàn)對(duì)長(zhǎng)輸油氣管道的實(shí)時(shí)監(jiān)控，能實(shí)時(shí)獲得油氣管道沿線的溫度、應(yīng)變、振動(dòng)等狀態(tài)信息，并對(duì)油氣管道所能遇到的損壞進(jìn)行事前預(yù)警和準(zhǔn)確定位。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型一種長(zhǎng)輸油氣管道安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括智能控制器、報(bào)警模塊、通信模塊、監(jiān)控終端、電源模塊、傳感器、信號(hào)處理模塊、光納儀、傳感光纜、通信光纜，其采用分布式光纖傳感器結(jié)合光納儀PPP-BOTDA實(shí)現(xiàn)對(duì)長(zhǎng)輸油氣管道的實(shí)時(shí)監(jiān)控，能實(shí)時(shí)獲得油氣管道沿線的溫度、應(yīng)變、振動(dòng)等狀態(tài)信息，并對(duì)油氣管道所能遇到的損壞進(jìn)行事前預(yù)警和準(zhǔn)確定位。

其中，所述傳感光纜位于油氣管道的外壁上；所述傳感光纜連接著通信光纜；所述通信光纜連接著傳感器；所述通信光纜連接著光納儀；所述傳感器的輸出端連接著信號(hào)處理模塊的輸入端；所述信號(hào)處理模塊的輸出端連接著智能控制器的輸入端；所述電源模塊的輸出端連接著智能控制器的輸入端；所述通信模塊連接著智能控制器；所述監(jiān)控終端通過(guò)通信模塊進(jìn)行連接。

作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步優(yōu)化，本實(shí)用新型一種長(zhǎng)輸油氣管道安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)所述智能控制器為計(jì)算機(jī)。

作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步優(yōu)化，本實(shí)用新型一種長(zhǎng)輸油氣管道安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)所述光納儀為布里淵光時(shí)域分析儀PPP-BOTDA。

作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步優(yōu)化，本實(shí)用新型一種長(zhǎng)輸油氣管道安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)所述傳感器包括分布式光纖傳感器。

作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步優(yōu)化，本實(shí)用新型一種長(zhǎng)輸油氣管道安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)所述電源模塊可以采用風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)。

作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步優(yōu)化，本實(shí)用新型一種長(zhǎng)輸油氣管道安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)所述分布式傳感器與信號(hào)處理模塊構(gòu)成DAS系統(tǒng)。

控制效果：本實(shí)用新型一種長(zhǎng)輸油氣管道安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其采用分布式光纖傳感器結(jié)合光納儀PPP-BOTDA實(shí)現(xiàn)對(duì)長(zhǎng)輸油氣管道的實(shí)時(shí)監(jiān)控，能實(shí)時(shí)獲得油氣管道沿線的溫度、應(yīng)變、振動(dòng)等狀態(tài)信息，并對(duì)油氣管道所能遇到的損壞進(jìn)行事前預(yù)警和準(zhǔn)確定位。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方法對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。

圖1為本實(shí)用新型一種長(zhǎng)輸油氣管道安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)圖。

圖2為本實(shí)用新型一種長(zhǎng)輸油氣管道安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的DAS測(cè)量原理圖。

圖3為本實(shí)用新型一種長(zhǎng)輸油氣管道安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的BOTDA測(cè)量原理圖。

圖4為本實(shí)用新型一種長(zhǎng)輸油氣管道安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的報(bào)警模塊電路原理圖。

具體實(shí)施方式

具體實(shí)施方式一：

結(jié)合圖1、2、3、4說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述一種長(zhǎng)輸油氣管道安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括智能控制器、報(bào)警模塊、通信模塊、監(jiān)控終端、電源模塊、傳感器、信號(hào)處理模塊、光納儀、傳感光纜、通信光纜，其采用分布式光纖傳感器結(jié)合PPP-BOTDA光納儀實(shí)現(xiàn)對(duì)長(zhǎng)輸油氣管道的實(shí)時(shí)監(jiān)控，能實(shí)時(shí)獲得油氣管道沿線的溫度、應(yīng)變、振動(dòng)等狀態(tài)信息，并對(duì)油氣管道所能遇到的損壞進(jìn)行事前預(yù)警和準(zhǔn)確定位。

其中，所述傳感光纜位于油氣管道的外壁上，傳感光纜用于檢測(cè)油氣管道的溫度、應(yīng)變、應(yīng)變、震動(dòng)等狀態(tài)信息。

所述傳感光纜連接著通信光纜，通信光纜用于傳送傳感光纜的傳感信號(hào)。

所述通信光纜連接著傳感器，通信光纜用于將傳感信號(hào)傳送給傳感器。

所述通信光纜連接著光納儀，通過(guò)光納儀可以獲得油氣管道的分布式應(yīng)變和溫度測(cè)量。

所述傳感器的輸出端連接著信號(hào)處理模塊的輸入端，傳感器用于檢測(cè)油氣管道的多種信號(hào)，并將檢測(cè)到的傳感信號(hào)傳送給信號(hào)處理模塊。

所述信號(hào)處理模塊的輸出端連接著智能控制器的輸入端，信號(hào)處理模塊用于將傳感信號(hào)進(jìn)行放大、濾波、轉(zhuǎn)換處理，并將處理后的信號(hào)傳送給智能控制器。

所述光納儀連接著智能控制器，光納儀用于將獲得的測(cè)量信號(hào)傳送給智能控制器。

所述電源模塊的輸出端連接著智能控制器的輸入端，電源模塊用于給智能控制器提供電能，保證系統(tǒng)的正常工作。

所述通信模塊連接著智能控制器，通信模塊用于實(shí)現(xiàn)智能控制器與監(jiān)控終端的遠(yuǎn)程通信。

所述監(jiān)控終端通過(guò)通信模塊進(jìn)行連接，用于接收智能控制器發(fā)送的信息，便于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)油氣管道的各項(xiàng)信息，對(duì)油氣管道的安全進(jìn)行監(jiān)控。

具體實(shí)施方式二：

結(jié)合圖1、2、3、4說(shuō)明本實(shí)施方式，所述智能控制器為計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)接收傳感器對(duì)油氣管道的各項(xiàng)檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行分析計(jì)算等處理，通過(guò)通信模塊遠(yuǎn)程傳輸給監(jiān)控終端。

具體實(shí)施方式三：

結(jié)合圖1、2、3、4說(shuō)明本實(shí)施方式，所述光納儀為布里淵光時(shí)域分析儀PPP-BOTDA。BOTDA的基本原理是：分別從光纖的兩端注入短脈沖光和連續(xù)探測(cè)光，通過(guò)測(cè)量光纖中受激布里淵散射光的頻率變化，就能獲得光纖軸向各點(diǎn)的應(yīng)變信息。為獲得較高的空間分辨率，通常的手段是減小脈沖光寬度，然而，由于聲子的激發(fā)需要28ns，縮短脈沖光寬度同時(shí)會(huì)導(dǎo)致布里淵增益的減弱和頻譜形態(tài)的劣化。新的PPP-BOTDA技術(shù)，通過(guò)改變泵浦光的形態(tài)，在測(cè)量的脈沖光發(fā)出前，增加一段預(yù)泵浦脈沖波來(lái)激發(fā)聲子。利用這種方法，可以同時(shí)獲得10cm空間分辨率和±0.0025％應(yīng)變測(cè)量精度。

具體實(shí)施方式四：

結(jié)合圖1、2、3、4說(shuō)明本實(shí)施方式，所述傳感器為分布式光纖傳感器。基于相干瑞利散射的分布式光纖傳感器，利用光纖對(duì)振動(dòng)敏感的特性，當(dāng)外界振動(dòng)作用于傳感光纖上時(shí)，由于彈光效應(yīng)，光纖的折射率。長(zhǎng)度將產(chǎn)生微小變化，從而導(dǎo)致光纖內(nèi)傳輸信號(hào)的相位變化，使得光強(qiáng)發(fā)生變化?？梢垣@得振動(dòng)信號(hào)的位置信息。

具體實(shí)施方式五：

結(jié)合圖1、2、3、4說(shuō)明本實(shí)施方式，所述電源模塊可以采用風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)。由于長(zhǎng)輸油氣管道可能分布在比較偏遠(yuǎn)的地方，可以借助風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)來(lái)為監(jiān)測(cè)系統(tǒng)提供電能，利用地理?xiàng)l件充分利用太陽(yáng)能和風(fēng)能，保證能量供應(yīng)。

具體實(shí)施方式六：

結(jié)合圖1、2、3、4說(shuō)明本實(shí)施方式，所述傳感器與信號(hào)處理模塊構(gòu)成DAS系統(tǒng)。DAS系統(tǒng)通常采用高相干的脈沖光源，脈沖寬度區(qū)域內(nèi)瑞利散射信號(hào)之間會(huì)發(fā)生干涉，當(dāng)外界振動(dòng)導(dǎo)致相位發(fā)生變化時(shí)會(huì)使得該點(diǎn)的相干瑞利散射信號(hào)強(qiáng)度發(fā)生變化，通過(guò)檢測(cè)振動(dòng)前后的瑞利散射光信號(hào)的強(qiáng)度變化(差分信號(hào))，即可實(shí)現(xiàn)振動(dòng)事件的探測(cè)，并精確定位。與Mach-Zehnder、Sagnac干涉儀相比，DAS系統(tǒng)僅需一芯單模光纖，最大測(cè)量距離可達(dá)50公里，定位精度±20米以內(nèi)，并且可實(shí)現(xiàn)多事件同時(shí)探測(cè)與定位。由于長(zhǎng)輸油氣管道可能分布在比較偏遠(yuǎn)的地方，可以借助風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)來(lái)為監(jiān)測(cè)系統(tǒng)提供電能，利用地理?xiàng)l件充分利用太陽(yáng)能和風(fēng)能，保證能量供應(yīng)。

本實(shí)用新型一種長(zhǎng)輸油氣管道安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的工作原理為：本實(shí)用新型一種長(zhǎng)輸油氣管道安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用分布式光纖傳感器，根據(jù)傳感器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)能實(shí)時(shí)獲得油氣管道沿線的溫度、應(yīng)變、振動(dòng)等狀態(tài)信息，通過(guò)與智能控制器中儲(chǔ)存的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析和特征信號(hào)提取與智能識(shí)別，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)管道第三方破壞、管道泄漏、管道沉降形變和地質(zhì)災(zāi)害等進(jìn)行事前預(yù)警，當(dāng)檢測(cè)到異常信號(hào)時(shí)，智能控制器控制報(bào)警模塊進(jìn)行語(yǔ)音報(bào)警提示，其中報(bào)警模塊采用單片機(jī)控制驅(qū)動(dòng)，提示內(nèi)容包括事前預(yù)知事件發(fā)生的時(shí)間、地點(diǎn)、事件趨勢(shì)等。由于長(zhǎng)輸油氣管道傳輸距離比較長(zhǎng)，所以將多個(gè)智能控制器通過(guò)通信系統(tǒng)傳送給監(jiān)控終端實(shí)現(xiàn)對(duì)長(zhǎng)輸油氣管道的總的安全監(jiān)控。

雖然本實(shí)用新型已以較佳的實(shí)施例公開(kāi)如上，但其并非用以限定本實(shí)用新型，任何熟悉此技術(shù)的人，在不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍內(nèi)，都可以做各種改動(dòng)和修飾，因此本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書所界定的為準(zhǔn)。