[发明专利]基于光纤光栅的套管式地下管道泄漏预警系统及其方法

权利要求书

1.一种基于光纤光栅的套管式地下管道泄漏预警系统，包括地下管道（1）、固定在所述地下管道（1）外壁上的光纤光栅传感器（2）以及与所述光纤光栅传感器（2）相连的传输光缆（3），所述光纤光栅传感器（2）构成光纤光栅传感器阵列；所述套管式地下管道泄漏预警系统还包括埋设于地下管道（1）上方与地表之间的标识带（12），所述标识带（12）上每隔一段距离设有一个弯折部（13），在所述弯折部（13）的根部用连接线（14）对接；所述标识带（12）上设有芯片组件；所述套管式地下管道泄漏预警系统还包括宽带光源（7）、光纤光栅波长解调仪（11）以及远程监控与报警终端，所述宽带光源（7）为所述光纤光栅传感器（2）提供光源，所述光纤光栅波长解调仪（11）接收并分析所述光纤光栅传感器（2）反射的中心波长，并传送至所述远程监控与报警终端；其特征在于：所述标识带（12）上方铺设有保护套管（4），所述保护套管（4）底部外壁上设有传感器孔（5），所述保护套管（4）内铺设传输光缆（13），所述光纤光栅传感器（2）通过所述传感器孔（5）伸出所述保护套管（4）外，进而固定在所述地下管道（1）外壁上。

2.根据权利要求1所述的基于光纤光栅的套管式地下管道泄漏预警系统，其特征在于：在每一个所述光纤光栅传感器（2）对应的位置处设有窖井（6），所述窖井（6）从地表延伸至所述地下管道（1）侧面，所述光纤光栅传感器（2）通过所述传感器孔（5）、窖井（6）到达所述地下管道（1）外壁，并固定在所述地下管道（1）外壁上，在所述窖井（6）内能够对所述光纤光栅传感器（2）进行安装与拆卸操作。

3.根据权利要求1或2所述的基于光纤光栅的套管式地下管道泄漏预警系统，其特征在于：所述光纤光栅传感器（2）包括光纤光栅应变传感器（21）和光纤光栅温度传感器（22），所述光纤光栅应变传感器（21）和光纤光栅温度传感器（22）采用并连方式连接，并封装成一体。

4.根据权利要求3所述的套管式地下管道自动预警系统，其特征在于：还包括隔离器（8）、耦合器（9）、光开关（10），所述宽带光源（7）的输出端与所述隔离器（8）的输入端相连，所述隔离器（8）的输出端与所述耦合器（9）的输入端相连，所述耦合器（9）的输出端与所述光开关（11）相连，同时所述耦合器（9）通过所述传输光缆（3）与所述光纤光栅传感器阵列相连，所述光开关（10）与所述光纤光栅波长解调仪（11）相连，所述光纤光栅波长解调仪（11）通过有线或无线的方式与所述远程监控与报警终端相连。

5.根据权利要求4所述的套管式地下管道自动预警系统，其特征在于：所述光纤光栅传感器（2）的固定位置为所述地下管道（1）每隔一段距离处，或者选自以下位置中的一处或它们的组合：所述地下管道（1）的进入端、衔接处、变接处、坡度变化处、拐弯处、交叉处、铁路和道路穿越处以及特别强调处。

6.根据权利要求4所述的套管式地下管道自动预警系统，其特征在于：所述保护套管（4）的材料可为树脂材料或者其他能够保护传输光缆（3）的材料。

7.根据权利要求1所述的基于光纤光栅的套管式地下管道泄漏预警系统，其特征在于：所述的芯片组件包括芯片、固化层、弹性层和保护层，在芯片的外面从内至外依次包覆固化层、弹性层和保护层。

8.一种应用如权利要求1至7所述的基于光纤光栅的套管式地下管道泄漏预警系统的方法，包括如下步骤：

    a. 在地下管道（1）上方与地表之间铺设标识带（12），在标识带（12）上铺设保护套管（4），所述保护套管（4）底部外壁上设有传感器孔（5），所述保护套管（4）内铺设传输光缆（3），传输光缆（3）上连接光纤光栅传感器（2），光纤光栅传感器（2）通过传感器孔（5）伸出所述保护套管（4）外；

    b. 在需要安装传感器（4）的对应位置处开设窖井（6），窖井（6）从地表延伸至地下管道（1）外侧，光纤光栅传感器（2）从传感器孔（5）、窖井（6）到达地下管道（1）外壁上，进而固定在所述地下管道（1）外壁上，所述窖井（6）内能够对所述光纤光栅传感器（2）进行安装与拆卸操作；

       c. 当光纤光栅传感器（2）和/或传输光缆（3）部分出现故障需要更换维修时，可先在故障光缆对应的每一个窖井（6）处将光纤光栅传感器（2）从地下管道（1）外壁上拆卸下来，然后在故障光缆两端的窖井（6）内将传输光缆（3）从保护套管（4）内拉出，更换好后再从反方向将传输   光缆3牵拉至相应位置，即可 恢复整个系统。