油氣管道的安全監(jiān)測系統(tǒng)、方法及分布式遠程監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種油氣管道的安全監(jiān)測系統(tǒng)、方法及分布式遠程監(jiān)控系統(tǒng)。該安全監(jiān)測系統(tǒng)包括一激光脈沖模塊、緊貼油氣管道敷設(shè)的至少一探測光纜、光信號接收模塊和處理模塊。該激光脈沖模塊用于發(fā)射激光脈沖信號。該光信號接收模塊用于接收反射光信號并獲取相應(yīng)的拉曼頻移量、背向反斯托克斯光功率和背向斯托克斯光功率。該處理模塊用于反射光信號的參數(shù)判斷其所對應(yīng)的光纜中某一位置處的溫度是否正常，并在判斷結(jié)果為否時生成一第一異常信息。本發(fā)明的油氣管道的安全監(jiān)測系統(tǒng)、方法及分布式遠程監(jiān)控系統(tǒng)通過監(jiān)測光纜中的拉曼散射產(chǎn)生的反射光信號，從而監(jiān)控油氣管道的泄漏和安全，并且具有靈敏度高、響應(yīng)快、定位精準的優(yōu)點。
【專利說明】油氣管道的安全監(jiān)測系統(tǒng)、方法及分布式遠程監(jiān)控系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種油氣管道的安全監(jiān)測系統(tǒng)、方法及分布式遠程監(jiān)控系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]管道運輸具有一次性投資少、運輸成本低、安全性高、利于環(huán)保等獨特優(yōu)勢，尤其適合長距離運輸易燃易爆的石油和天然氣。近年來，隨著世界經(jīng)濟的穩(wěn)步增長以及世界各國對能源需求能力的提升，全球油氣管道的建設(shè)步伐也在加快，建設(shè)規(guī)模和建設(shè)水平都有很大程度的提高。隨著大慶、勝利、四川、華北、中原、青海、塔里木和吐哈等油氣田的相繼開發(fā)建設(shè)，我國油氣管道建設(shè)事業(yè)也取得了令人矚目的成就，已初步形成了 “北油南運”、“西油東進”、“西氣東輸”、“海氣登陸”的油氣輸送格局。
[0003]但是，管道本身的缺陷、腐蝕、自然老化以及第三方破壞，都會造成油氣產(chǎn)品的流失、環(huán)境污染和人員傷害。隨著管道運輸業(yè)的不斷發(fā)展，為了維護管道的安全運行，防止管道泄漏，作為管道監(jiān)測核心的安全監(jiān)測和預(yù)警技術(shù)一直備受各國的關(guān)注和重視。
[0004]目前，國內(nèi)外已有多種管道安全和泄漏的檢測技術(shù)和方法，主要有聲波檢測法、負壓波檢測法、應(yīng)力檢測法等，存在靈敏度低、響應(yīng)慢、定位精度差等缺點，在實際應(yīng)用中難以滿足快速、準確定位管道安全與泄漏的要求。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的油氣管道的安全監(jiān)測方法靈敏度低、響應(yīng)慢、定位精度差，在實際應(yīng)用中難以快速監(jiān)測到油氣管道異常并準確定位發(fā)生異常狀況如泄漏等的管道位置的缺陷，提出一種油氣管道的安全監(jiān)測系統(tǒng)、方法及分布式遠程監(jiān)控系統(tǒng)。
[0006]本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案來解決上述技術(shù)問題的:
[0007]本發(fā)明提供了一種油氣管道的安全監(jiān)測系統(tǒng)，其特點在于，包括一激光脈沖模塊、緊貼油氣管道敷設(shè)的至少一探測光纜、一光信號接收模塊和一處理模塊；
[0008]該激光脈沖模塊，用于向該至少一探測光纜中發(fā)射激光脈沖信號；
[0009]該光信號接收模塊，用于接收反射光信號并獲取相應(yīng)的拉曼頻移量、背向反斯托克斯光功率和背向斯托克斯光功率，其中反射光信號為拉曼散射效應(yīng)產(chǎn)生的背向散射光，該至少一探測光纜中的不同位置對應(yīng)于不同的反射光信號；
[0010]該處理模塊，用于根據(jù)拉曼頻移量、背向反斯托克斯光功率和背向斯托克斯光功率判斷相應(yīng)的反射光信號所對應(yīng)的該至少一探測光纜中的一第一位置處的溫度是否和一正常溫度相同，并在判斷結(jié)果為否時生成一第一異常信息，該第一異常信息包括該第一位置的信息。
[0011]本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，當(dāng)光照射到物質(zhì)上時會發(fā)生散射，散射光中除了與激發(fā)光波長相同的彈性成分外，還有比激發(fā)光的波長長的Stokes光即斯托克斯光和比激發(fā)光的波長短的ant1-stokes光即反斯托克斯光。由分子振動、固體中的光學(xué)聲子等元激發(fā)與激發(fā)光相互作用產(chǎn)生的非彈性散射稱為拉曼散射，所激發(fā)的光即為斯托克斯拉曼散射光和反斯托克斯拉曼散射光。在該至少一探測光纜中，該激光脈沖信號即激發(fā)光，在光纜中的任何位置都在發(fā)生拉曼散射，而光纜中的不同位置和激發(fā)光光源(即該激光脈沖模塊)之間的距離是不同的，因而不同位置的反射光信號可以通過接收的時間區(qū)分。可以通過公式S=Vt/2計算光纜中的位置，公式中S為和反射光對應(yīng)的發(fā)生拉曼散射的位置到激發(fā)光光源的距離，V為泵浦光在光纜中的傳播速度，t為泵浦光在光纜中的傳輸往返時間。并且容易理解的，當(dāng)油氣管道中某處發(fā)生泄漏時，由于管道中的油氣和管道外的環(huán)境溫度是不同的，泄漏會造成該至少一探測光纜的某一位置的溫度發(fā)生變化，而溫度變化會影響到該位置的拉曼散射，從而能夠通過相應(yīng)的反射光信號檢測到溫度的變化。
[0012]由物理學(xué)原理可知，拉曼效應(yīng)的機制和熒光現(xiàn)象不同，并不吸收激發(fā)光，因此不能用實際的上能級來解釋，而是可以采用虛的上能級概念來說明拉曼散射效應(yīng)。假設(shè)散射物分子原來處于電子基態(tài)，當(dāng)受到入射光照射時，激發(fā)光與此分子的作用引起極化可以看作虛的吸收，表述為電子躍遷到虛態(tài)，虛能級上的電子立即躍遷到下能級而發(fā)光，即為散射光。散射光中既有與入射光頻率相同的譜線，也有與入射光頻率不同的譜線，前者稱為瑞利譜線，后者稱為拉曼譜線。在拉曼譜線中，又把頻率小于入射光頻率的譜線稱為斯托克斯譜線，而把頻率大于入射光頻率的譜線稱為反斯托克斯譜線。該背向反斯托克斯光功率和該背向斯托克斯光功率即分別對應(yīng)于該反斯托克斯譜線和該斯托克斯譜線。該拉曼頻移量即散射光頻與激發(fā)光頻之差。
[0013]較佳地，該處理模塊根據(jù)以下公式計算該第一位置處的溫度:
「 ， 1—1 k , r PiK(T)/Ps(T) ?
[0014]--— —Inl-J
1 ] τ τ0 hv lpAS{T,)ipsm
[0015]其中，Pas⑴、Ps⑴分別為該光信號接收模塊獲取的背向反斯托克斯光功率和背向斯托克斯光功率，Pas (Ttl)、PS (Ttl)分別為該正常溫度下的背向反斯托克斯光功率和背向斯托克斯光功率，V為光纜的拉曼頻移量，h、k分別為普朗克常量和波爾茲曼常量，T0為該正常溫度，T為該第一位置處的溫度。
[0016]上述公式的推導(dǎo)過程如下:
[0017]首先:徽二U ⑴
[0018]-"、")= expi 廣,kn Bs exp/- (a{) + a、)/
2 1- expf- hv/kT)(2)*
[0019]由式(I)和式(2)可得:
7 V7)/ U / , -r.β ,V Γ /,7
[0020]p(fj= exP^ hv/kT)^exp[- (as- a )]
s's(3)
[0021]并且當(dāng)溫度已知，并為該正常溫度Ttl時有:
PisCI'.,) , , , ,,,, , B4,./ ,,
[0022], = exPf ^^I,(as- < "
1(4)
[0023](3)式和(4)相除，整理后可得上述公式。
[0024]上述推導(dǎo)過程中，Etl為泵浦光脈沖能力，V為該至少一光纜中的拉曼頻移量，Bas、Bs為該至少一光纜中的背向反斯托克斯光和背向斯托克斯光的散射系數(shù)，a0,aAs.as分別為入射泵浦光、背向反斯托克斯光、背向斯托克斯光在該至少一光纜的單位長度損耗系數(shù)。
[0025]較佳地，該安全監(jiān)測系統(tǒng)還包括一微彎損耗解調(diào)模塊和一功率測量模塊，該功率測量模塊用于測量該激光脈沖信號的功率作為輸入光功率、并測量該反射光信號的功率作為輸出光功率，該微彎損耗解調(diào)模塊用于根據(jù)該輸入光功率和該輸出光功率計算損耗，并判斷該損耗是否小于預(yù)設(shè)的一損耗閾值，在判斷結(jié)果為否時生成一第二異常信息，該第二異常信息包括該反射光信號所對應(yīng)的該至少一探測光纜中的一第二位置的信息。
[0026]本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，當(dāng)油氣管道中某處發(fā)生異常，比如有人偷盜管道中的油氣時，會造成緊貼管道敷設(shè)的光纜發(fā)生彎折，而光纜的彎折會改變光纜中的光功率損耗。因此，可以通過監(jiān)測光功率損耗來判斷光纜是否發(fā)生彎折來判斷管道是否發(fā)生異常。
[0027]較佳地，該微彎損耗解調(diào)模塊根據(jù)以下公式計算該損耗:
P
[0028]L= I Oln -j-
[0029]其中L為該損耗，P1為該輸入光功率，P0為該輸出光功率。
[0030]較佳地，該安全監(jiān)測系統(tǒng)還包括一數(shù)據(jù)庫模塊，該數(shù)據(jù)庫模塊用于存儲該處理模塊生成的所有信息。
[0031]本發(fā)明還提供了一種油氣管道的分布式遠程監(jiān)控系統(tǒng)，其特點在于，包括多個上述的安全監(jiān)測系統(tǒng)和一遠端監(jiān)控裝置，該遠端監(jiān)控裝置包括一數(shù)據(jù)讀取單元和一報警單元，該數(shù)據(jù)讀取單元用于從該多個安全監(jiān)測系統(tǒng)讀取所有處理模塊生成的信息，該報警單元用于在該數(shù)據(jù)讀取單元讀取到該第一異常信息或該第二異常信息時發(fā)出報警。
[0032]通過設(shè)置該分布式遠程監(jiān)控系統(tǒng)，就能夠?qū)崿F(xiàn)同時遠程監(jiān)控多處油氣管道的安全，統(tǒng)一管理，大大降低了油氣管道安全監(jiān)控的人力成本。
[0033]本發(fā)明還提供了一種油氣管道的安全監(jiān)測方法，其特點在于，采用了上述的安全監(jiān)測系統(tǒng)，該安全監(jiān)測方法包括以下步驟:
[0034]S1、該激光脈沖模塊向該至少一探測光纜中發(fā)射激光脈沖信號；
[0035]S2、該光信號接收模塊接收反射光信號并獲取相應(yīng)的拉曼頻移量、背向反斯托克斯光功率和背向斯托克斯光功率；
[0036]S3、該處理模塊根據(jù)S2中獲取的拉曼頻移量、背向反斯托克斯光功率和背向斯托克斯光功率判斷該第一位置處的溫度是否和一正常溫度相同，在判斷結(jié)果為是時流程終止，在判斷結(jié)果為否時生成該第一異常信息。
[0037]本發(fā)明還提供了另一種油氣管道的安全監(jiān)測方法，其特點在于，采用了上述的安全監(jiān)測系統(tǒng)，該安全監(jiān)測方法包括以下步驟:
[0038]S1、該激光脈沖模塊向該至少一探測光纜中發(fā)射激光脈沖信號；
[0039]S2、該光信號接收模塊接收反射光信號并獲取相應(yīng)的拉曼頻移量、背向反斯托克斯光功率和背向斯托克斯光功率；
[0040]S3、該處理模塊根據(jù)S2中獲取的拉曼頻移量、背向反斯托克斯光功率和背向斯托克斯光功率判斷該第一位置處的溫度是否和該正常溫度相同，在判斷結(jié)果為是時執(zhí)行S4,在判斷結(jié)果為否時生成該第一異常信息并執(zhí)行S4 ；
[0041]S4、該功率測量模塊測量該激光脈沖信號的功率作為輸入光功率、并測量該反射光信號的功率作為輸出光功率；
[0042]S5、該微彎損耗解調(diào)模塊根據(jù)S4中測得的輸入光功率和輸出光功率計算損耗，并判斷該損耗是否小于該損耗閾值，在判斷結(jié)果為是時終止流程，在判斷結(jié)果為否時生成該第二異常信息。
[0043]在符合本領(lǐng)域常識的基礎(chǔ)上，上述各優(yōu)選條件，可任意組合，即得本發(fā)明各較佳實例。
[0044]本發(fā)明的積極進步效果在于:
[0045]本發(fā)明的油氣管道的安全監(jiān)測系統(tǒng)、方法及分布式遠程監(jiān)控系統(tǒng)通過貼近油氣管道敷設(shè)探測光纜，通過監(jiān)測光纜中的拉曼散射產(chǎn)生的反射光信號，實時監(jiān)測光纜各處的溫度和彎折從而達到監(jiān)控油氣管道的泄漏和安全的目的，并且具有靈敏度高、響應(yīng)快、定位精準的優(yōu)點。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0046]圖1為本發(fā)明實施例1的安全監(jiān)測系統(tǒng)的示意圖。
[0047]圖2為本發(fā)明實施例1的安全監(jiān)測方法的流程圖。
[0048]圖3為本發(fā)明實施例2的安全監(jiān)測系統(tǒng)的示意圖。
[0049]圖4為本發(fā)明實施例2的安全監(jiān)測方法的流程圖。
[0050]圖5為本發(fā)明實施例3的分布式遠程監(jiān)控系統(tǒng)的示意圖。
【具體實施方式】
[0051]下面結(jié)合附圖給出本發(fā)明較佳實施例，以詳細說明本發(fā)明的技術(shù)方案，但并不因此將本發(fā)明限制在所述的實施例范圍之中。
[0052]實施例1
[0053]如圖1所示，本發(fā)明實施例1的油氣管道的安全監(jiān)測系統(tǒng)1，包括一激光脈沖模塊
11、緊貼油氣管道敷設(shè)的至少一探測光纜12、一光信號接收模塊13和一處理模塊14。
[0054]其中該激光脈沖模塊11用于向該至少一探測光纜12中發(fā)射激光脈沖信號。該光信號接收模塊13用于接收反射光信號并獲取相應(yīng)的拉曼頻移量、背向反斯托克斯光功率和背向斯托克斯光功率，其中反射光信號為拉曼散射效應(yīng)產(chǎn)生的背向散射光，該至少一探測光纜12中的不同位置對應(yīng)于不同的反射光信號。該處理模塊14用于根據(jù)拉曼頻移量、背向反斯托克斯光功率和背向斯托克斯光功率判斷相應(yīng)的反射光信號所對應(yīng)的該至少一探測光纜12中的一第一位置處的溫度是否和一正常溫度相同，并在判斷結(jié)果為否時生成一第一異常信息，該第一異常信息包括該第一位置的信息。
[0055]在光纜中的任何位置均發(fā)生拉曼散射，而光纜中的不同位置和激發(fā)光光源(即該激光脈沖模塊11)之間的距離是不同的，因而不同位置的反射光信號可以通過接收的時間區(qū)分?？梢酝ㄟ^公式S=Vt/2計算光纜中的位置，公式中S為和反射光對應(yīng)的發(fā)生拉曼散射的位置到激發(fā)光光源的距離，V為泵浦光在光纜中的傳播速度，t為泵浦光在光纜中的傳輸時間。
[0056]并且容易理解的，當(dāng)油氣管道中某處發(fā)生泄漏時，由于管道中的油氣和管道外的環(huán)境溫度是不同的，泄漏會造成該至少一探測光纜12的某一位置的溫度發(fā)生變化，而溫度變化會影響到該位置的拉曼散射，從而能夠通過相應(yīng)的反射光信號檢測到溫度的變化。舉例來說，該正常溫度為70°C，而由于管道發(fā)生泄漏，管道內(nèi)的液體的溫度是80°C。那么在管道泄漏后，泄漏處的溫度會高于該正常溫度。溫度的變化影響到了泄漏處的光纜的拉曼散射，因而通過相應(yīng)的反射光信號就能夠檢測到溫度的變化，從而及時監(jiān)測到油氣管道在這一位置發(fā)生了泄漏。具體地，對于反射光信號的判斷均可以先將光信號轉(zhuǎn)換為電信號之后進行處理分析，其中采用的器件可以選用常規(guī)的光電轉(zhuǎn)換器件。
[0057]在一優(yōu)選實施例中，該處理模塊14根據(jù)以下公式計算該第一位置處的溫度:
[0058]--— —Inf---]
1 ] T T0 hv l7^(70)/^(70)J
[0059]其中，Pas(T) ,Ps(T)分別為該光信號接收模塊13獲取的背向反斯托克斯光功率和背向斯托克斯光功率，Pas (Ttl)、PS (Ttl)分別為該正常溫度下的背向反斯托克斯光功率和背向斯托克斯光功率，V為光纜的拉曼頻移量，h、k分別為普朗克常量和波爾茲曼常量，T0為該正常溫度，T為該第一位置處的溫度。
[0060]上述公式的推導(dǎo)過程如下:
?V ,..ex- hv / k:H ,、 ,..7
_]首先哪(-隱/身(…』(1)；
[0062]Ps(T) = -E0 eXp卜 hv/kT) Bs expf- (a0 + as)]
L0062」si/ 2 0J.expf- hv/kT) 50 s (2).
[0063]由式(I)和式(2)可得:
[0064]177^= exP^- hv/IcO^exp/- (as - Gas)]
匕⑴^(3);
[0065]并且當(dāng)溫度已知，并為該正常溫度Ttl時有:
P Cf )H
[0066]~1Γ7Γ~= exP^J-j^exp/-fa5- aAS)J
lWo)BS⑷
[0067]式(3)和式(4)相除，整理后可得上述公式。
[0068]上述推導(dǎo)過程中，Etl為泵浦光脈沖能力，V為該至少一光纜中的拉曼頻移量，Bas、Bs為該至少一光纜中的背向反斯托克斯光和背向斯托克斯光的散射系數(shù)，a0,aAs.as分別為入射泵浦光、背向反斯托克斯光、背向斯托克斯光在該至少一光纜的單位長度損耗系數(shù)。
[0069]本實施例的油氣管道的安全監(jiān)測方法，采用了本實施例的安全監(jiān)測系統(tǒng)I。如圖2所示，該安全監(jiān)測方法包括以下步驟:
[0070]S1、該激光脈沖模塊11向該至少一探測光纜12中發(fā)射激光脈沖信號；
[0071]S2、該光信號接收模塊13接收反射光信號并獲取相應(yīng)的拉曼頻移量、背向反斯托克斯光功率和背向斯托克斯光功率；
[0072]S3、該處理模塊14根據(jù)S2中獲取的拉曼頻移量、背向反斯托克斯光功率和背向斯托克斯光功率判斷該第一位置處的溫度是否和一正常溫度相同，在判斷結(jié)果為是時流程終止，在判斷結(jié)果為否時生成該第一異常信息。
[0073]實施例2
[0074]如圖3所示，本實施例的安全監(jiān)測系統(tǒng)I和實施例1的差別僅在于:
[0075]本實施例的安全監(jiān)測系統(tǒng)I還包括一微彎損耗解調(diào)模塊15和一功率測量模塊16，該功率測量模塊16用于測量該激光脈沖信號的功率作為輸入光功率、并測量該反射光信號的功率作為輸出光功率，該微彎損耗解調(diào)模塊15用于根據(jù)該輸入光功率和該輸出光功率計算損耗，并判斷該損耗是否小于預(yù)設(shè)的一損耗閾值，在判斷結(jié)果為否時生成一第二異常信息，該第二異常信息包括該反射光信號所對應(yīng)的該至少一探測光纜12中的一第二位置的信息。
[0076]本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，當(dāng)油氣管道中某處發(fā)生異常，比如有人偷盜管道中的油氣時，會造成緊貼管道敷設(shè)的光纜發(fā)生彎折，而光纜的彎折會改變光纜中的光功率損耗。因此，可以通過監(jiān)測光功率損耗來判斷光纜是否發(fā)生彎折來判斷管道是否發(fā)生異常。
[0077]具體地，該微彎損耗解調(diào)模塊15可以根據(jù)以下公式計算該損耗:
I'
[0078]i= 10]η7Γ
[0079]其中L為該損耗，P1為該輸入光功率，P0為該輸出光功率。
[0080]在一優(yōu)選實施例中，該安全監(jiān)測系統(tǒng)I還包括一數(shù)據(jù)庫模塊，該數(shù)據(jù)庫模塊用于存儲該處理模塊14生成的所有信息。
[0081]本實施例的油氣管道的安全監(jiān)測方法，采用了本實施例的安全監(jiān)測系統(tǒng)I。如圖4所示，該安全監(jiān)測方法包括以下步驟:
[0082]S1、該激光脈沖模塊11向該至少一探測光纜12中發(fā)射激光脈沖信號；
[0083]S2、該光信號接收模塊13接收反射光信號并獲取相應(yīng)的拉曼頻移量、背向反斯托克斯光功率和背向斯托克斯光功率；
[0084]S3、該處理模塊14根據(jù)S2中獲取的拉曼頻移量、背向反斯托克斯光功率和背向斯托克斯光功率判斷該第一位置處的溫度是否和該正常溫度相同，在判斷結(jié)果為是時執(zhí)行S4，在判斷結(jié)果為否時生成該第一異常信息并執(zhí)行S4 ；
[0085]S4、該功率測量模塊16測量該激光脈沖信號的功率作為輸入光功率、并測量該反射光信號的功率作為輸出光功率；
[0086]S5、該微彎損耗解調(diào)模塊15根據(jù)S4中測得的輸入光功率和輸出光功率計算損耗，并判斷該損耗是否小于該損耗閾值，在判斷結(jié)果為是時終止流程，在判斷結(jié)果為否時生成該第二異常信息。
[0087]實施例3
[0088]如圖5所示，本實施例的油氣管道的分布式遠程監(jiān)控系統(tǒng)，包括了多個實施例1或?qū)嵤├?的安全監(jiān)測系統(tǒng)I和一遠端監(jiān)控裝置2，該遠端監(jiān)控裝置2包括一數(shù)據(jù)讀取單元21和一報警單元22，該數(shù)據(jù)讀取單元21用于從該多個安全監(jiān)測系統(tǒng)I讀取所有處理模塊14生成的信息，該報警單元22用于在該數(shù)據(jù)讀取單元21讀取到該第一異常信息或該第二異常信息時發(fā)出報警。
[0089]通過設(shè)置該分布式遠程監(jiān)控系統(tǒng)，就能夠?qū)崿F(xiàn)同時遠程監(jiān)控多處油氣管道的安全，統(tǒng)一管理，大大降低了油氣管道安全監(jiān)控的人力成本。
[0090]雖然以上描述了本發(fā)明的【具體實施方式】，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，這些僅是舉例說明，本發(fā)明的保護范圍是由所附權(quán)利要求書限定的。本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不背離本發(fā)明的原理和實質(zhì)的前提下，可以對這些實施方式做出多種變更或修改，但這些變更和修改均落入本發(fā)明的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種油氣管道的安全監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，包括一激光脈沖模塊、緊貼油氣管道敷設(shè)的至少一探測光纜、一光信號接收模塊和一處理模塊； 該激光脈沖模塊，用于向該至少一探測光纜中發(fā)射激光脈沖信號； 該光信號接收模塊，用于接收反射光信號并獲取相應(yīng)的拉曼頻移量、背向反斯托克斯光功率和背向斯托克斯光功率，其中反射光信號為拉曼散射效應(yīng)產(chǎn)生的背向散射光，該至少一探測光纜中的不同位置對應(yīng)于不同的反射光信號； 該處理模塊，用于根據(jù)拉曼頻移量、背向反斯托克斯光功率和背向斯托克斯光功率判斷相應(yīng)的反射光信號所對應(yīng)的該至少一探測光纜中的一第一位置處的溫度是否和一正常溫度相同，并在判斷結(jié)果為否時生成一第一異常信息，該第一異常信息包括該第一位置的信息。
2.如權(quán)利要求1所述的安全監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，該處理模塊根據(jù)以下公式計算該第一位置處的溫度: II k.「Pis(T)Z^(T)1 T-τ ;lnW。)順)] 其中，Pas(T)、Ps(T)分別為該光信號接收模塊獲取的背向反斯托克斯光功率和背向斯托克斯光功率，Pas (T0)、Ps (T0)分別為該正常溫度下的背向反斯托克斯光功率和背向斯托克斯光功率，V為光纜的拉曼頻移量，h、k分別為普朗克常量和波爾茲曼常量，T0為該正常溫度，T為該第一位置處的溫度。
3.如權(quán)利要求1所述的安全監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，該安全監(jiān)測系統(tǒng)還包括一微彎損耗解調(diào)模塊和一功率測量模塊，該功率測量模塊用于測量該激光脈沖信號的功率作為輸入光功率、并測量該反射光信號的功率作為輸出光功率，該微彎損耗解調(diào)模塊用于根據(jù)該輸入光功率和該輸出光功率計算損耗，并判斷該損耗是否小于預(yù)設(shè)的一損耗閾值，在判斷結(jié)果為否時生成一第二異常信息，該第二異常信息包括該反射光信號所對應(yīng)的該至少一探測光纜中的一第二位置的信息。
4.如權(quán)利要求3所述的安全監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，該微彎損耗解調(diào)模塊根據(jù)以下公式計算該損耗: L= 1ln-
P。 其中L為該損耗，P1為該輸入光功率，P0為該輸出光功率。
5.如權(quán)利要求1-4中任意一項所述的安全監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，該安全監(jiān)測系統(tǒng)還包括一數(shù)據(jù)庫模塊，該數(shù)據(jù)庫模塊用于存儲該處理模塊生成的所有信息。
6.—種油氣管道的分布式遠程監(jiān)控系統(tǒng),其特征在于,包括多個如權(quán)利要求1-5中任意一項所述的安全監(jiān)測系統(tǒng)和一遠端監(jiān)控裝置，該遠端監(jiān)控裝置包括一數(shù)據(jù)讀取單元和一報警單元，該數(shù)據(jù)讀取單元用于從該多個安全監(jiān)測系統(tǒng)讀取所有處理模塊生成的信息，該報警單元用于在該數(shù)據(jù)讀取單元讀取到該第一異常信息或該第二異常信息時發(fā)出報警。
7.一種油氣管道的安全監(jiān)測方法，其特征在于，采用了如權(quán)利要求1或2所述的安全監(jiān)測系統(tǒng)，該安全監(jiān)測方法包括以下步驟: S1、該激光脈沖模塊向該至少一探測光纜中發(fā)射激光脈沖信號； 52、該光信號接收模塊接收反射光信號并獲取相應(yīng)的拉曼頻移量、背向反斯托克斯光功率和背向斯托克斯光功率； 53、該處理模塊根據(jù)S2中獲取的拉曼頻移量、背向反斯托克斯光功率和背向斯托克斯光功率判斷該第一位置處的溫度是否和一正常溫度相同，在判斷結(jié)果為是時流程終止，在判斷結(jié)果為否時生成該第一異常信息。
8.一種油氣管道的安全監(jiān)測方法，其特征在于，采用了如權(quán)利要求3或4所述的安全監(jiān)測系統(tǒng)，該安全監(jiān)測方法包括以下步驟: . 51、該激光脈沖模塊向該至少一探測光纜中發(fā)射激光脈沖信號； . 52、該光信號接收模塊接收反射光信號并獲取相應(yīng)的拉曼頻移量、背向反斯托克斯光功率和背向斯托克斯光功率； . 53、該處理模塊根據(jù)S2中獲取的拉曼頻移量、背向反斯托克斯光功率和背向斯托克斯光功率判斷該第一位置處的溫度是否和該正常溫度相同，在判斷結(jié)果為是時執(zhí)行S4，在判斷結(jié)果為否時生成該第一異常信息并執(zhí)行S4 ； . 54、該功率測量模塊測量該激光脈沖信號的功率作為輸入光功率、并測量該反射光信號的功率作為輸出光功率； .55、該微彎損耗解調(diào)模塊根據(jù)S4中測得的輸入光功率和輸出光功率計算損耗，并判斷該損耗是否小于該損耗閾值，在判斷結(jié)果為是時終止流程，在判斷結(jié)果為否時生成該第二異常{目息。
【文檔編號】G01K1/02GK104236750SQ201310242707
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2013年6月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月18日
【發(fā)明者】陳博, 馬瑩瑩, 汪歆, 許宗幸 申請人:上海光維通信技術(shù)股份有限公司