[实用新型]一种共用光缆的分布式光纤管道监测系统

说明书

技术领域

本实用新型属于管道监测系统技术领域，具体涉及一种共用光缆的分布式光纤管道监测系统。

背景技术

光纤传感技术是现代光纤通信技术发展的产物，是随着传感技术和通信技术的发展而逐步发展起来的一门新型监测技术，其基本原理是光波在光纤中传播时，表征光波的特征参量，如振幅、相位、频率、不同散射光的相应参数等，受到外界因素的调制，如温度、压力、应力、磁场、电场等，使特征参量中的一个或几个直接或间接的变化，通过解调相应的特征参量而监测外界相关因素的变化，因此可以将光纤用作传感元件探测多种物理参量。

基于光纤传感技术研制的传感器有着优异的传感性能，同传统的机械类、电子类等传感器相比，其优势主要表现在：1.抗电磁干扰；2.结构简单小巧；3.耐久性好；4.测量精度高和频带宽；5.测量范围广。

在所有光纤传感技术门类中，全分布式光纤传感系统在近年来发展最为迅猛。相对点式的光纤传感系统，分布式光纤传感系统在传感距离、测量精度、空间分辨率等方面都有着巨大的优势。其中，基于拉曼散射原理的分布式温度传感系统(DTS)和基于相位敏感检测的分布式振动传感系统(DVS)应用最为广泛。目前两种系统都已经在石油、石化行业的输油管网监测中发挥作用。

管道运输因为它的经济性和安全性，现在被应用的越来越广泛。为了能够保证管道运输的安全运行，各个国家的科技工作都非常重视管道的泄漏检测技术。分布式传感系统不仅可以很好的检测出管道的泄漏情况，还可以对所检测的沿途管道当中发生危害的管道事件进行预警。

DTS通过检测管道周边环境的温度变化来实现管路的泄漏监测和故障定位，DVS通过监测管道沿线机械振动、土层移位等来实现管路的入侵预警。以长距离输油管道的健康监测为例，目前通常的做法是借用沿管道铺设的光缆，分别将DTS系统和DVS系统接入，从而进行温度和振动传感，实现管道的泄漏监测和入侵预警。然而，这种做法的问题也比较突出，DTS和DVS分别要占用光缆的单独一芯，这在重要位置的管道运输干线或支线上几乎是不可能满足的，原因就在于通信光缆芯数一般不会有太大的余量，如果单独去铺设新的光缆将会大幅度提高安装复杂度和系统成本，这必然会限制系统的使用范围。因此，开发一种使用光缆一芯即可完成对管道温度、振动监测(并不只局限于温度、振动信号监测)的分布式光纤管道监测系统是亟待解决的问题。

发明内容

本实用新型为了克服现有管道现场通信光缆芯数不足，需要单独铺设新光缆去满足管道泄漏、防入侵监测而造成的系统安装难度大，使用范围小，成本较高等缺陷，提出了一种共用光缆的分布式光纤管道监测系统。

本实用新型提供了一种共用光缆的分布式光纤管道监测系统，包括传感光缆，用于对传感信号进行采集、解调、传输的解调主机，以及用于接收、分析、存储解调主机传输的数据，并对数据信息进行展示，实现预警、报警、对解调主机控制的PC机，所述传感光缆、解调主机和PC机组成分布式光纤传感系统，在现有技术的基础上本实用新型作出如下改进：该管道监测系统包括两个分布式光纤传感系统，形成两条管道环境信息监测通道，所述监测通道由光开关切换实现轮换导通，所述光开关输入端连接解调主机，输出端连接传感光缆。

进一步的，所述光开关有两个输入端，且每个输入端连接一个解调主机，每个解调主机分别连接一PC机。两条监测通道可以选用基于拉曼散射原理的分布式温度传感系统或者基于布里渊散射原理的分布式应变与温度传感系统或者基于相位敏感检测的分布式振动传感系统等系统中的一种或者两种，用于解调管道环境温度、振动等信息，以实现对管道泄漏与入侵预警的监测。

与现有技术相比，本实用新型系统不再是以往分立式的监测系统，在具备分布式光纤传感系统的巨大优势基础上，仅使用一根传感光缆就可以实现两种分布式光纤传感系统的同时应用，这就大大减小了因为管道沿线光缆芯数余量不足的局限性，使分布式光纤监测技术在更多的管道监控检测中发挥作用，同时大幅度降低了重新铺设光缆带来的施工难度，降低系统安装成本。

光缆单芯的使用，可降低不良状态光纤(熔点多、损耗大)出现在分布式光纤传感系统的概率。通信系统一般有比较大的光功率和消光比余量，特别是中、短距离通信，是对信号强度、相位等信息不敏感的，因此在安装对信号强度、相位非常敏感的分布式光纤传感系统时可优先选择状态良好的一芯，保证系统的性能指标发挥到最佳。