[发明专利]利用分布式光纤检测罐体泄漏的监测系统

说明书

技术领域

本发明涉及罐体泄漏检测领域，具体涉及一种利用分布式光纤检测罐体泄漏的监测系统。

背景技术

大型的LNG(液化天然气)罐体、原油罐体一旦罐体发生破坏或泄漏，极易引发火灾、爆炸及中毒事故，造成人民生命和国家财产的重大损失。因此，对大型的LNG(液化天然气)罐体、原油罐体进行日常监测和预警是非常必要的。

由于LNG(液化天然气)罐体、原油罐体所处的环境易燃易爆，电类传感器因其易于产生电火花会引入新的不安全因素，不适合使用。目前最广泛采用的是声发射检测技术，它利用声发射仪采集信号，从而了解液化气储罐的裂纹和缺陷，显然这种方法难以达到人们对大型液化气储罐泄露的长时期、实时在线监测和预警的要求。还有一种方法是，使用光纤光栅温度传感探头进行泄露检测，但由于罐体庞大的表面积，以及损伤点和泄露点的不确定性，要达到有效监测需要大量的传感探头。

目前，6mm孔径罐体泄漏是世界难题，显然，声发射检测技术和光纤光栅温度传感技术都无法满足如此高精度的定位检测，如何检测如此微小孔径的泄漏是油气储运急需解决问题。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供的利用分布式光纤检测罐体泄漏的监测系统，利用光学时域反射技术，能够对罐体气体的泄漏点进行快速定位，避免重大事故发生。

本发明提供的一种利用分布式光纤检测罐体泄漏的监测系统，包括：激光器、波分复用器、缠绕在罐体外的感应光纤、光电转换模块、信号处理模块和报警模块；所述激光器与所述波分复用器的第一解复用端口连接，所述感应光纤与所述波分复用器的复用端口连接，所述光电转换模块与所述波分复用器的第二解复用端口和第三解复用端口连接，所述光电转换模块与所述信号处理模块连接，所述报警模块与所述信号处理模块连接；所述激光器用于产生脉冲激光；所述波分复用器用于从所述感应光纤反射回的光中分离出斯托克斯光和反斯托克斯光；所述光电转换模块用于将所述波分复用器分离出的斯托克斯光和反斯托克斯光转换为第一电信号和第二电信号；所述信号处理模块用于根据所述第一电信号和所述第二电信号，计算得到温度值和泄漏点的位置信息；所述报警模块用于若信号处理模块检测到泄露，则进行报警。

优选地，所述信号处理模块具体用于：将所述第一电信号和第二电信号进行模数转换得到第一数据和第二数据，所述第一数据对应斯托克斯光的强度，所述第二数据对应反斯托克斯光的强度；根据所述第一数据和所述第二数据的比值，得到温度检测值；将所述温度检测值与温度标准值进行比较，若温度检测值与温度标准值的差值大于温度误差阈值，则根据时间信息，得到泄漏点的位置信息。

优选地，所述根据所述第一数据和所述第二数据的比值，得到温度检测值，包括：根据时间信息计算第一数据对应的第一位置信息，存储在第一位置序列中；根据时间信息计算第二数据对应的第二位置信息；在所述第一位置序列中查找与所述第二位置信息最接近的第一位置信息；根据查找到的第一位置信息和所述第二位置信息的比值，得到温度检测值。

优选地，所述根据时间信息，得到泄漏点的位置信息，包括：根据时间信息从坐标数据库中获取泄漏点的位置信息，所述坐标数据库中预先存储有时间信息与位置信息的关系对应表。

优选地，还包括三维模型匹配模块，所述三维模型匹配模块与所述信号处理模块连接，所述三维模型匹配模块用于在三维模型中找到与所述位置信息匹配的点，标注匹配到的点，通过显示器显示所述三维模型，其中，所述三维模型为根据检测区域预先构建的。

优选地，所述信号处理模块具体用于：若所述第一电信号和第二电信号进行模数转换得到第一数据和第二数据，所述第一数据对应斯托克斯光的强度，所述第二数据对应反斯托克斯光的强度；将所述第一数据偏离第一标准值，且所述第二数偏离第二标准值，则根据时间信息，得到泄漏点的位置信息。

优选地，所述激光器采用光纤激光器。

优选地，所述激光器采用1550纳米激光器。

优选地，所述感应光纤的内层涂层为镀镍层，外层涂层为SiO₂/EA/PUA杂化材料。

优选地，所述光电转换模块包括两个APD雪崩光电二极管和两路放大电路。

附图说明

图1为本发明实施例提供的利用分布式光纤检测罐体泄漏的监测系统的结构框图；

图2为Raman散射原理图；

图3为Raman散射中入射光、反斯托克斯光与斯托克斯光之间的频率关系图；

图4为本发明实施例提供的信号处理模块中一种信号处理方法的流程示意图；