[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

说明书

 

技术领域

本发明涉及一种地下管道泄漏预警系统，特别是涉及一种基于光纤光栅的套管式地下管道泄漏预警系统，用于对地下管道泄漏情况实现精确自动预警，并且便于更换及维护整个系统。

 

背景技术

随着社会经济和人民生活水平的提高，各种建筑物群越来越多，与其配套的水、电、暖、燃气等管道、电线电缆以及通信光缆等地下管道在地下四处延伸。为防止再建设或埋设其他设施挖掘地沟时挖断地下的管、线等埋设物，本申请人于2004 年11 月25 日申请了授权公告号为CN2745074Y的实用新型专利“地下管道标识带”，当挖掘机向下挖掘时，首先挖到的会是标识带，发现后会根据标识带上标注的地下管道的相关信息小心处理，因此地下管道会受到保护，不会因挖坏地下管道造成经济损失，保证了人们生产、生活的正常进行。

然而，这种标识带只能在即将挖到地下管道时显示此处具有地下管道，无法对埋设物的具体信息如埋设时间、深度、管线交叉的具体形状或地下管道的类型用途等进行识别和定位，不能实现透明、“可视”地智能管理。为解决此问题，本申请人于2012年4月18日申请了授权公告号CN201892750U的实用新型专利“地下埋设物标识装置及标识系统”，包括铺设于地下管道上部与地表之间的标识带和芯片，芯片中储存规范具有互通性的各种数据，如埋设沟的信息；地下管道自身的信息；地下管道的埋设时间、埋设深度、管线间的距离及位置、具体交叉情况等，并通过监测装置实现对地下管道的识别，用计算机网络展现信息交换和共享，以达到对地下管道的透明管理。但是在应用过程中发现该技术还存在以下不足：

地下管道由于产品质量、铺设技术、自然破损以及人为因素所造成的漏水、漏气、漏油、漏电情况，每天都在不同程度的发生，该装置不能在埋设管道初级冒漏时期进行自动预警。

现有各种埋设管道因各种原因导致的泄漏和爆管均可以通过埋设于管道下方或附加于管道外的各种电传感器监测发现。例如，监测埋设于地下的管道的泄漏可以通过管道两端的压力传感器监测管道两端的压力差发现中间是否有泄漏发生。由于成本的原因，两个传感设备之间通常具有一定的距离，所以这种方式无法给出精确的泄漏位置。另外一种方案是通过外加于管道外的电传感器来实现泄漏监测。这些使用电传感器的方案都需要解决为埋设于地下的电传感器供电的问题，目前，只能通过电池实现，维护非常不方便。不仅如此，由于油气管道等地下管道属于易燃易爆类设备，电学传感器在油气管道等地下管道的应用存在防爆等安全因素，并且存在着易受电磁信号干扰、信号不能远传、系统可靠度低等问题。

埋地管道泄漏会导致泄漏点周围的温度和它本身原来的温度以及管道沿线其它地方的温度的变化，因而可以通过在埋地管道的下方布设传感光缆，利用光缆对温度的敏感来监测泄漏。使用光缆作为传感器的方案虽然没有电传感器的供电导致的维护困难的问题，但这种方案只能监测管道是否有泄漏的问题，而不能监测管道本身的变化如应力变化等因素导致管道自身的质量发生的变化，从而防患于未然。

光纤光栅是一种新型的无源传感器件，不受电磁干扰，可以用来检测应变、应力、温度、振动等参量，具有体积小、质量轻、防火防爆、可实现准分布式测量和电绝缘等优点；另一方面，光纤光栅还有一个明显优于其它光纤传感器的地方，就是光纤光栅传感器的传感信号为波长调制，测量信号不受光源起伏、光纤弯曲损耗、连接损耗、能方便地使用波分复用技术口，因此光纤光栅传感器非常适用于石油化工等领域。