專利名稱：單主機分布式光纖預(yù)應(yīng)力管線運行安全預(yù)警系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于管線安全預(yù)警系統(tǒng)領(lǐng)域，尤其是一種單主機分布式光纖預(yù)應(yīng)力管線運行安全預(yù)警系統(tǒng)。
技術(shù)背景 預(yù)應(yīng)力管線包括預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管，作為長距離、大口徑輸水主力管材，具有適應(yīng)范圍廣、性價比高、壽命長、抗震性能好、耐腐蝕、安裝方便、運行成本低等優(yōu)點。正是由于這些優(yōu)點，預(yù)應(yīng)力管線被歐美等發(fā)達國家大量應(yīng)用于水力、水電、市政給水、排水等領(lǐng)域。預(yù)應(yīng)力管線在國內(nèi)的應(yīng)用始于20世紀(jì)80年代末，近些年來，我國已建或在建的大型輸水工程，無論從流量還是傳輸距離上都位居世界前列。這些工程都大量使用預(yù)應(yīng)力管線。隨著預(yù)應(yīng)力管線的大量應(yīng)用，對管線運行安全的預(yù)警監(jiān)控，已經(jīng)顯得越來越重要。根據(jù)國內(nèi)外對預(yù)應(yīng)力管線爆管事故的統(tǒng)計，預(yù)應(yīng)力鋼絲斷裂，簡稱斷絲，是引起爆管的主要原因。如何利用各種新方法、新技術(shù)在管道因水錘作用、腐蝕和鋼絲材質(zhì)不均衡性等隱患所導(dǎo)致的爆管之前給出預(yù)警信息并準(zhǔn)確定位，從而對爆管事故防患于未然，是預(yù)應(yīng)力管線安全運行和發(fā)展所面臨的重大挑戰(zhàn)。目前，國內(nèi)外已有多種斷絲爆管檢測技術(shù)和方法。但大多數(shù)檢測技術(shù)主要是采用周期檢查管材，評估鋼絲狀態(tài)的方法來判斷管材是否需要維修或替換。例如，遙控領(lǐng)域變壓耦合檢查法(RFTC)，自1997年商業(yè)化推出后，已成為預(yù)應(yīng)力管線行業(yè)評估的標(biāo)準(zhǔn)。RFTC技術(shù)可為管理人員提供預(yù)應(yīng)力管線中管道的位置、分布和破壞數(shù)量，從而得到最佳狀態(tài)評估資料。雖然這種技術(shù)幾乎適合所有類型的預(yù)應(yīng)力管線，但其要求預(yù)應(yīng)力管線暫停服務(wù)，操作不方便，影響了管道的使用，且實時性差。2007年，自由游動檢測儀被成功開發(fā)并用于預(yù)應(yīng)力管線領(lǐng)域。它擁有在現(xiàn)場進行預(yù)應(yīng)力管線RFTC檢查的能力。可以通過小型帶壓鉆孔分接技術(shù)將這種新型儀器投入到管道中，沿著水流穿越管線的同時收集RFTC數(shù)據(jù)，然后在下游另一個帶壓鉆孔分接裝置中被回收。雖然自由游動檢測儀可以在管線工作狀態(tài)下進行檢測，但仍具有操作復(fù)雜，對突發(fā)性事件不能實時預(yù)警的不足。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種單主機分布式光纖預(yù)應(yīng)力管線運行安全預(yù)警系統(tǒng)，該預(yù)警系統(tǒng)對鋼絲斷裂具有很高的監(jiān)測靈敏度和定位精度，監(jiān)測系統(tǒng)容易實現(xiàn)，而且運行可靠。本實用新型解決其技術(shù)問題是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的一種單主機分布式光纖預(yù)應(yīng)力管線運行安全預(yù)警系統(tǒng)，包括半導(dǎo)體激光器、第一耦合器、第二耦合器、第三耦合器、光電探測器、數(shù)據(jù)采集卡、計算機以及管線端耦合器，半導(dǎo)體激光器通過光纖連接第一耦合器的輸入端，第一耦合器的兩個輸出端分別連接第二耦合器輸入端以及第三耦合器輸入端，第二耦合器的輸出端以及第三耦合器的輸出端分別通過各自的光電探測器連接數(shù)據(jù)采集卡，該數(shù)據(jù)采集卡連接計算機，第二耦合器的一個端口以及第三耦合器的一個端口分別連接預(yù)應(yīng)力管線兩端的管線端耦合器，兩個管線端耦合器之間通過設(shè)置在預(yù)應(yīng)力管線內(nèi)壁上的光纖連接，其在預(yù)應(yīng)力管線上設(shè)置有蝶閥，在蝶閥外分別設(shè)置相匹配的引出端耦合器以及引入端耦合器，引出端耦合器和引入端耦合器通過光纖連接，在預(yù)應(yīng)力管線內(nèi)壁上設(shè)置的光纖通過引出端耦合器引到預(yù)應(yīng)力管線外，通過引入端耦合器引回預(yù)應(yīng)力管線內(nèi)。本實用新型的優(yōu)點和有益效果為I、本單主機分布式光纖預(yù)應(yīng)力管線運行安全預(yù)警系統(tǒng)在預(yù)應(yīng)力管線上設(shè)置有蝶閥，在蝶閥外分別設(shè)置相匹配的引出端耦合器以及引入端耦合器，引出端耦合器和引入端耦合器通過光纖連接，在預(yù)應(yīng)力管線內(nèi)壁上設(shè)置的光纖通過引出端耦合器引到預(yù)應(yīng)力管線 夕卜，通過引入端耦合器引回預(yù)應(yīng)力管線內(nèi)，該結(jié)構(gòu)設(shè)置保證了預(yù)應(yīng)力管線上蝶閥的密封性，光纖不直接穿過蝶閥，而是在蝶閥一側(cè)的預(yù)應(yīng)力管線上將光纖引出，在預(yù)應(yīng)力管線外側(cè)繞過蝶閥，再從蝶閥另一側(cè)重新引入預(yù)應(yīng)力管線內(nèi)，實現(xiàn)對蝶閥的跨越。穿出預(yù)應(yīng)力管線光纖兩端分別接引出端耦合器以及引入端耦合器，兩耦合器之間的光纖就不會對振動敏感，以降低管外噪聲振動干擾。2、本實用新型結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計科學(xué)合理、對鋼絲斷裂具有很高的監(jiān)測靈敏度和定位精度，監(jiān)測系統(tǒng)容易實現(xiàn)，而且運行可靠，更適用于長距離預(yù)應(yīng)力管線。

圖I為本實用新型的鋪設(shè)示意框圖；圖2為本實用新型在預(yù)應(yīng)力管線部分的布置示意圖。
具體實施方式
下面通過具體實施例對本實用新型作進一步詳述，以下實施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本實用新型的保護范圍。一種單主機分布式光纖預(yù)應(yīng)力管線運行安全預(yù)警系統(tǒng)，包括半導(dǎo)體激光器、第一耦合器、第二耦合器、第三耦合器、光電探測器、數(shù)據(jù)采集卡、計算機以及管線端耦合器，半導(dǎo)體激光器通過光纖連接第一耦合器的輸入端，第一耦合器的兩個輸出端分別連接第二耦合器輸入端以及第三耦合器輸入端，第二耦合器的輸出端以及第三耦合器的輸出端分別通過各自的光電探測器連接數(shù)據(jù)采集卡，該數(shù)據(jù)采集卡連接計算機，如附圖I所示半導(dǎo)體激光器、第一耦合器、第二耦合器、第三耦合器、光電探測器、數(shù)據(jù)采集卡以及計算機組成了室內(nèi)模塊1，第二耦合器的一個端口以及第三耦合器的一個端口分別連接預(yù)應(yīng)力管線兩端的管線端耦合器3，兩個管線端耦合器之間通過設(shè)置在預(yù)應(yīng)力管線內(nèi)壁上的光纖5連接，其在預(yù)應(yīng)力管線4上設(shè)置有蝶閥7，在蝶閥外分別設(shè)置相匹配的引出端耦合器6以及引入端耦合器8，引出端耦合器和引入端耦合器通過光纖連接，在預(yù)應(yīng)力管線內(nèi)壁上設(shè)置的光纖通過引出端耦合器引到預(yù)應(yīng)力管線外，通過引入端耦合器引回預(yù)應(yīng)力管線內(nèi)，如附圖I所示管線端耦合器、引入端耦合器以及引出端耦合器構(gòu)成了室外模塊2，室外模塊布設(shè)如附圖2所
/Jn ο本實用新型預(yù)應(yīng)力管線蝶閥段部分光纖需穿出管線繞過蝶閥。在預(yù)應(yīng)力管線外的光纖兩端加裝引出端耦合器以及引入端耦合器，屏蔽此段光纖處的干擾信號。光波按照以下方法傳播光波通過管線端耦合器進入預(yù)應(yīng)力管線內(nèi)光纖，可以探測斷絲或泄漏振動信號；在蝶閥處，光纖中光波在引出端耦合器處匯合，進入預(yù)應(yīng)力管線外光纖繞過蝶閥，此時光纖將不感受到外界振動信號；在蝶閥另一側(cè)通過引入端耦合器再次進入預(yù)應(yīng)力管線內(nèi)光纖，繼續(xù)探測振動信號；如再遇蝶閥，將再按上述方法繞過。室內(nèi)模塊與室外模塊之間的光纖作用是完成預(yù)應(yīng)力管線內(nèi)分布式光纖微振動傳感器與微振動檢測器之間的光波和干涉光信號傳輸。因此對外界的干擾信號不敏感。而反應(yīng)敏感的分布式光纖微振動傳感器貼覆在預(yù)應(yīng)力管線內(nèi)壁上，這樣可以有效地減少外 界干擾信號對檢測系統(tǒng)的干擾。
權(quán)利要求1.一種單主機分布式光纖預(yù)應(yīng)力管線運行安全預(yù)警系統(tǒng)，包括半導(dǎo)體激光器、第一耦合器、第二耦合器、第三耦合器、光電探測器、數(shù)據(jù)采集卡、計算機以及管線端耦合器，半導(dǎo)體激光器通過光纖連接第一耦合器的輸入端，第一耦合器的兩個輸出端分別連接第二耦合器輸入端以及第三耦合器輸入端，第二耦合器的輸出端以及第三耦合器的輸出端分別通過各自的光電探測器連接數(shù)據(jù)采集卡，該數(shù)據(jù)采集卡連接計算機，第二耦合器的一個端口以及第三耦合器的一個端口分別連接預(yù)應(yīng)力管線兩端的管線端耦合器，兩個管線端耦合器之間通過設(shè)置在預(yù)應(yīng)力管線內(nèi)壁上的光纖連接，其特征在于在預(yù)應(yīng)力管線上設(shè)置有蝶閥，在蝶閥外分別設(shè)置相匹配的引出端耦合器以及引入端耦合器，引出端耦合器和引入端耦合器通過光纖連接，在預(yù)應(yīng)力管線內(nèi)壁上設(shè)置的光纖通過引出端耦合器引到預(yù)應(yīng)力管線外，通過弓I入端耦合器弓I回預(yù)應(yīng)力管線內(nèi)。
專利摘要本實用新型涉及一種單主機分布式光纖預(yù)應(yīng)力管線運行安全預(yù)警系統(tǒng)，包括半導(dǎo)體激光器、第一耦合器、第二耦合器、第三耦合器、光電探測器、數(shù)據(jù)采集卡、計算機以及管線端耦合器，其在預(yù)應(yīng)力管線上設(shè)置有蝶閥，在蝶閥外分別設(shè)置相匹配的引出端耦合器以及引入端耦合器，引出端耦合器和引入端耦合器通過光纖連接，在預(yù)應(yīng)力管線內(nèi)壁上設(shè)置的光纖通過引出端耦合器引到預(yù)應(yīng)力管線外，通過引入端耦合器引回預(yù)應(yīng)力管線內(nèi)。本實用新型對鋼絲斷裂具有很高的監(jiān)測靈敏度和定位精度，監(jiān)測系統(tǒng)容易實現(xiàn)，而且運行可靠。
文檔編號G01H9/00GK202795684SQ20122044215
公開日2013年3月13日 申請日期2012年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月31日
發(fā)明者周釗名, 靳志剛 申請人:天津市譽航潤銘科技發(fā)展有限公司