本實(shí)用新型涉及管道泄漏監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種地下綜合管廊天然氣管道泄露在線監(jiān)測預(yù)警裝置。

背景技術(shù)：

從2015年開始我國的城市地下綜合管廊，國家首次要求天然氣管線強(qiáng)制入廊。天然氣管網(wǎng)具有跨越地域廣闊，操作工況以及環(huán)境情況復(fù)雜等特點(diǎn)，致使管道泄漏檢測存在困難。目前，天然氣管道泄漏常規(guī)的檢測方法有聲波探測法、嗅覺傳感器法、差壓探測法、基于管道模型泄漏檢測法、質(zhì)量流量平衡法、管道內(nèi)部漏磁檢測等方法，天然氣管道泄漏檢測技術(shù)是多學(xué)科知識(shí)綜合，各種方法有各自的特點(diǎn)、優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。常規(guī)的天然氣泄露探測方法容易受到其他干擾或者反應(yīng)速度較慢，滿足不了目前的管廊建造安全級(jí)別的要求，必須尋求新的、更可靠，更安全的檢測方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本實(shí)用新型的目的是提出一種地下綜合管廊天然氣管道泄露在線監(jiān)測預(yù)警裝置。

本實(shí)用新型的目的將通過以下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)：

一種地下綜合管廊天然氣管道泄露在線監(jiān)測預(yù)警裝置，它包括感溫光纖檢測單元、控制中心單元，供電單元和報(bào)警單元；所述感溫光纖檢測單元分別與控制中心單元和報(bào)警單元電連接，所述感溫光纖檢測單元包括測溫主機(jī)、感溫光纖和光纖信號(hào)采集處理模塊，所述感溫光纖沿著天然氣管道長度方向接觸式通長安裝；

所述感溫光纖與所述測溫主機(jī)連接；所述測溫主機(jī)用于及時(shí)準(zhǔn)確的判斷管道是否發(fā)生泄露及泄漏點(diǎn)的位置；所述光纖信號(hào)采集處理模塊可接收所述感溫光纖反射回來的光信號(hào)，用于進(jìn)行溫度和距離及其兩者結(jié)合數(shù)據(jù)分析處理及管理，并通過RJ45接口上傳所有信息到工作站的控制中心單元。

所述報(bào)警單元用于警報(bào)控制，通過RS485接口連接發(fā)送信號(hào)到所述報(bào)警單元觸發(fā)報(bào)警。

優(yōu)選的，所述感溫光纖是傳感器和信號(hào)傳輸通道。

優(yōu)選的，所述感溫光纖為分布式鎧裝抗拉抗壓型光纖。

優(yōu)選的，所述感溫光纖纖芯直徑62.5±2.5μm；包層直徑125±1μm。

優(yōu)選的，所述測溫主機(jī)包括依次連接的控制電路模塊、激光模塊、耦合模塊、光路轉(zhuǎn)換模塊、WDM模塊、光電轉(zhuǎn)換模塊、信號(hào)模塊、高速數(shù)據(jù)處理模塊，以及與高速數(shù)據(jù)處理模塊連接的中央處理、管理模塊和開關(guān)量信號(hào)輸出模塊。

優(yōu)選的，所述測溫主機(jī)還包括電源模塊，為所述主機(jī)供電。

優(yōu)選的，所述控制中心單元包括有用于顯示監(jiān)測信息的顯示單元。

優(yōu)選的，所述報(bào)警單元為聲光報(bào)警裝置，對(duì)系統(tǒng)故障、光纖故障、溫度異常進(jìn)行聲光報(bào)警。

本實(shí)用新型的突出效果為：本實(shí)用新型提供了一種地下綜合管廊天然氣管道泄露在線監(jiān)測預(yù)警裝置，通過天然氣管道泄漏時(shí)周圍溫度場變化進(jìn)行探測，有一下優(yōu)點(diǎn)：

1、分布式安裝，簡單方便，易于實(shí)用，成本低，長距離、大范圍、多點(diǎn)溫度測量，不需沿管道敷設(shè)電源線、信號(hào)線，僅在控制中心給監(jiān)控設(shè)備主機(jī)提供工作電源即可。

2、大大提高了現(xiàn)場調(diào)試效率，一條光纖5KM只需校對(duì)調(diào)試二次。

3、遠(yuǎn)程操作，嵌入式操作系統(tǒng)，圖文顯示功能，能在主機(jī)上進(jìn)行設(shè)置等操作，系統(tǒng)軟件能實(shí)時(shí)顯示溫度。

4、傳感器不帶電，安全、穩(wěn)定，長壽命特點(diǎn)，達(dá)到報(bào)警點(diǎn)利用軟件復(fù)位，不需更換光纜，并因其材料特殊，壽命極長，屬準(zhǔn)免維護(hù)系統(tǒng)。

5、探測速度明顯提高，抗干擾能力強(qiáng)，準(zhǔn)確性高，誤報(bào)率低，無盲區(qū)且能自由分區(qū)，報(bào)警值可設(shè)定多級(jí)，具有災(zāi)情分析能力，實(shí)時(shí)顯示監(jiān)測內(nèi)容。

5、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，感溫光纖具有抗電磁干擾、抗腐蝕、抗輻射、抗震動(dòng)、阻燃、防爆、絕緣強(qiáng)度高，能在高溫、高濕、污穢嚴(yán)重、活塞風(fēng)流動(dòng)大等各種有毒有害的惡劣環(huán)境中長期正常工作。

6、智能化，能夠分析和保存數(shù)據(jù)，上傳實(shí)時(shí)溫度、報(bào)警等信息給控制中心系統(tǒng)。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例的連接架構(gòu)圖。

圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例的軟件功能框圖。

圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例的主機(jī)內(nèi)部原理框圖。

具體實(shí)施方式

以下便結(jié)合實(shí)施例附圖，對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步的詳述，以使本實(shí)用新型技術(shù)方案更易于理解、掌握。

實(shí)施例

如圖1所示，一種地下綜合管廊天然氣管道泄露在線監(jiān)測預(yù)警裝置，它包括：感溫光纖檢測單元、控制中心單元、報(bào)警單元和供電單元，感溫光纖檢測單元分別與控制中心單元和報(bào)警單元相連接，感溫光纖檢測單元在供電單元提供電源的情況下，通過感溫光纖檢測地下管廊天然氣管道的泄露。感溫光纖檢測單元包括測溫主機(jī)（如圖3所示）、感溫光纖和光纖信號(hào)采集處理模塊（如圖2所示），感溫光纖沿著天然氣管道長度方向接觸式通長安裝。感溫光纖與測溫主機(jī)連接；測溫主機(jī)用于及時(shí)準(zhǔn)確的判斷管道是否發(fā)生泄露及泄漏點(diǎn)的位置；光纖信號(hào)采集處理模塊可接收所述感溫光纖反射回來的光信號(hào)，用于進(jìn)行溫度和距離及其兩者結(jié)合數(shù)據(jù)管理和分析處理，并通過RJ45接口上傳所有信息到工作站的控制中心單元。報(bào)警單元用于警報(bào)控制，通過RS485接口連接發(fā)送信號(hào)到報(bào)警單元觸發(fā)報(bào)警。

感溫光纖為分布式鎧裝抗拉抗壓型光纖，本實(shí)施例采用感溫光纖纖芯直徑62.5±2.5μm；包層直徑125±1μm。最大衰減≤3.0dB/km@850nm 0.7dB/km@1300nm；工作溫度-40℃~ +150℃（長期），180℃≥（48小時(shí)）；測溫范圍-40℃-+300℃；絕緣層護(hù)套0.9mm；防護(hù)安全級(jí)別大于IP67，整個(gè)感溫光纖結(jié)構(gòu)保證了感溫光纜具有較快的溫度響應(yīng)速度、較強(qiáng)的抗拉、抗壓能力和耐高低溫、阻燃能力。

控制中心單元包括有用于顯示監(jiān)測信息的顯示單元。

報(bào)警單元為聲光報(bào)警，對(duì)系統(tǒng)故障、光纖故障、溫度異常具有聲光報(bào)警功能。

光纖信號(hào)采集處理模塊即感溫光纖預(yù)警檢測系統(tǒng)，功能如圖2所示，包括系統(tǒng)管理，參數(shù)控制，報(bào)警設(shè)置，數(shù)據(jù)管理，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，溫度檢測。

如圖3所示，測溫主機(jī)采用TFRC128-DTS-D4型分布式光纖感溫探測器主機(jī)，測溫主機(jī)包括依次連接的控制電路模塊、激光模塊、耦合模塊、光路轉(zhuǎn)換模塊、WDM模塊、光電轉(zhuǎn)換模塊、信號(hào)模塊、高速數(shù)據(jù)處理模塊，以及與高速數(shù)據(jù)處理模塊連接的中央處理、管理模塊和開關(guān)量信號(hào)輸出模塊，還包括電源模塊為所述主機(jī)供電。

天然氣在管道傳輸時(shí)會(huì)施加一定的壓力，管道內(nèi)的天然氣溫度一般低于環(huán)境溫度，管道正常運(yùn)行時(shí)，沿線各點(diǎn)的溫度場分布處于穩(wěn)定趨勢，其溫度分布曲線波動(dòng)很小。當(dāng)某一時(shí)刻管道發(fā)生泄漏時(shí)，管道漏點(diǎn)附近溫度場會(huì)發(fā)生突變，溫度急劇下降，其溫度場分布出現(xiàn)異常。

利用感溫光纖進(jìn)行監(jiān)測，即利用自發(fā)拉曼散射效應(yīng)和OTDR(Optical TimeDomain Reflectomete，光時(shí)域反射) 技術(shù)對(duì)光纖所處的溫度場進(jìn)行測量。感溫光纖預(yù)警檢測系統(tǒng)首先向光纖中注入高能脈沖激光，并產(chǎn)生兩束反向傳輸?shù)牟煌l率的拉曼光，分別是波長較長、頻率較小的斯托克斯光，以及波長較短、頻率較大的反斯托克斯光。反斯托克斯光強(qiáng)往往小于斯托克斯光強(qiáng)。反斯托克斯光對(duì)溫度敏感性要比斯托克斯光高數(shù)個(gè)數(shù)量級(jí)。為了消除激光器光功率以及其他系統(tǒng)誤差，采用被檢測點(diǎn)的反斯托克斯光功率和斯托克斯光功率的比值來計(jì)算溫度。用注入脈沖光和收到反射光的時(shí)間差來計(jì)算被檢測點(diǎn)的距離。

感溫光纖集成在牢固的纜中，它即是溫度傳感元件又是信號(hào)傳輸媒體。利用光纖溫度傳感技術(shù)能夠?qū)囟鹊膶?shí)時(shí)變化進(jìn)行及時(shí)、可靠、準(zhǔn)確的監(jiān)測，本實(shí)用新型實(shí)施例使用過程中，將感溫光纖沿著管道表面接觸式敷設(shè)，然后連接到控制室中的感溫光纖主機(jī)，就能夠探測沿著整個(gè)管道的溫度，進(jìn)而探測管道的泄漏，并能精確的定位。

當(dāng)某個(gè)位置天然氣管道發(fā)生泄漏時(shí)，周圍溫度降低，感溫光纖立即感應(yīng)到溫度的變化，并在溫度分布曲線上顯示出來。感溫光纖檢測單元光纖信號(hào)采集處理模塊通過進(jìn)行大量計(jì)算處理，得到當(dāng)前光纖通道中每一點(diǎn)的溫度值，如果測量溫度值超過預(yù)設(shè)的報(bào)警溫度，感溫光纖檢測單元主機(jī)及時(shí)準(zhǔn)確的判斷管道是否發(fā)生泄漏，分析與提取出異常點(diǎn)的位置，控制中心單元依據(jù)感溫光纖檢測單元位置編碼顯示檢測到的溫度變化的具體位置，同時(shí)，通過RS485接口或繼電器干接點(diǎn)發(fā)送信號(hào)到報(bào)警控制器觸發(fā)報(bào)警，此時(shí)，工作人員根據(jù)得出的具體位置迅速進(jìn)行處置。

本實(shí)用新型沿管道全線溫度的連續(xù)檢測，發(fā)現(xiàn)泄漏，并進(jìn)行漏點(diǎn)準(zhǔn)確定位，為地下綜合管廊天然氣管道的安全運(yùn)營提供有力保證，并可廣泛用于油氣管道、熱力管道等管道內(nèi)介質(zhì)與周圍環(huán)境溫度不同的各種管道泄漏的實(shí)時(shí)監(jiān)測。

本實(shí)用新型尚有多種實(shí)施方式，凡采用等同變換或者等效變換而形成的所有技術(shù)方案，均落在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。