CN108150836A - 基于光纤的油气管道泄漏监测预警系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于光纤的油气管道泄漏监测预警系统，所述的光纤传感系统采用单模光纤构成分布式振动传感器，用以将油气管道附近的挖掘振动信号进行提取；所述的预警数据采集系统用以实时采集处理地面上的振动信号，将危险数据与报警信息传输给预警监控终端；所述的预警监控终端用以接收预警数据采集系统的报警信息，通过各种报警方式对威胁信号进行报警，显示定位，将危险信息告知管理员。本发明分布式光纤预警系统采用分布式光纤传感器实现对管道沿线的实时监控与预警，通过振动信号的干涉实现系统报警信号传输到信号采集的时间差来实现系统的定位，对不同危险级别的信号进行分类处理，误报率低。

Description

基于光纤的油气管道泄漏监测预警系统

技术领域

本发明专利属于管道监测领域，尤其是一种基于光纤的油气管道泄漏监测预警系统。

背景技术

油气运输管道随着国家经济的发展与国民经济的需要而飞速发展。十二五规划将油气管道的规模进一步扩大。石油天然气的运输量也在逐年增长，管线也延伸到各个国家，对世界石油行业有着深远的影响。但是由于油气长输管道运输的距离很长，且长期深埋于地下等特点。随着管道服役时间的增加，管道会受到腐蚀、自然灾害和偷油盗油等人为破坏的影响，常常导致管道因破裂造成油气泄漏事故，泄漏事故一旦发生，不仅造成管道的停输，带来巨大的经济损失，如果出现海底管道破裂，很有可能就直接导致管道的报废，同时管道泄漏还会造成环境破坏；当管道运输有毒物质而发生泄漏时，还可能对附近居民的生命财产构成威胁。

油气安全管道泄漏监测系统越来越受到关注，实时可靠的管道泄漏监测系统能够为石化企业提供管道运输的保障，管道的运行故障中，如何能够及时地发现危险事件而对其进行准确的报警定位，减少或者杜绝发生的概率，保障财产安全与人民生命，保护环境免于污染，保证输油管道的正常工作，这一切都对管道泄漏监测技术提出了迫切的要求与挑战；传统的泄漏方法尽管在监测的性能上有很大的提升，但都是事后报警，没有对管道运行起到很好的保护作用。因此，对管道安全进行事前预警是有迫切需要且具有现实意义的。

发明内容

本发明克服现有技术的不足，提出了一种基于光纤的油气管道泄漏监测预警系统，一旦出现异常情况，系统第一时间对其进行报警定位，通过对不同危险级别的信号进行分类处理，提高了系统的可靠性。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

由光纤传感系统、预警数据采集系统、监控终端组成；所述的光纤传感系统采用单模光纤构成分布式振动传感器，用以将油气管道附近的挖掘振动信号进行提取；所述的预警数据采集系统用以实时采集处理地面上的振动信号，将危险数据与报警信息传输给预警监控终端；所述的预警监控终端用以接收预警数据采集系统的报警信息，通过各种报警方式对威胁信号进行报警，显示定位，将危险信息告知管理员。

而且，所述的光纤传感系统包括前端光纤盒、末端光纤盒、光缆、偏振控制器、光纤传感器。

而且，所述的预警数据采集系统包括数据处理模块、数据采集模块、PIN管接收调理电路、PIN管、激光器驱动电路、激光器、计算机处理模块。

而且，所述的PIN管接收调理电路包括光电转换器、滤波器、后置放大器、过压保护模块、A/D转换器、状态监测模块；所述的光电转换器分别与滤波器、状态监测模块连接；所述的滤波器与后置放大器连接；所述的后置放大器与过压保护模块连接；所述的过压保护模块与A/D转换器连接。

而且，所述的激光器驱动电路包括电源模块、延时启动模块、温度控制模块、过流保护模块、自动功率控制模块、恒流源模块。

而且，所述的电源模块、延时启动模块、过流保护模块、恒流源模块分别与激光器相连；所述的激光器分别与温度控制模块、自动功率控制模块相连；所述的自动功率控制模块与恒流源模块相连。

而且，所述的数据处理模块采用工控机实现。

而且，所述的激光器采用DFB激光器，自带温度控释TEC模块。

本发明优点和积极效果是：

1、本发明分布式光纤预警系统采用分布式光纤传感器实现对管道沿线的实时监控与预警，通过振动信号的干涉实现系统报警信号传输到信号采集的时间差来实现系统的定位，对不同危险级别的信号进行分类处理，误报率低。

附图说明

图1是本发明的结构连接图；

图2是PIN管接收调理电路连接图；

图3是激光器驱动电路连接图。

具体实施方式

结合附图对本发明具体实施例做进一步详述：

如图1所示，本发明所述的一种基于光纤的油气管道泄漏监测预警系统，由光纤传感系统、预警数据采集系统、监控终端组成；所述的光纤传感系统采用单模光纤构成分布式振动传感器，用以将油气管道附近的挖掘振动信号进行提取；所述的预警数据采集系统用以实时采集处理地面上的振动信号，将危险数据与报警信息传输给预警监控终端；所述的预警监控终端用以接收预警数据采集系统的报警信息，通过各种报警方式对威胁信号进行报警，显示定位，将危险信息告知管理员。

光纤传感系统在管道附近沿管道平行铺设一条光缆，采用单模光纤构成分布式振动传感器，将管道附近的挖掘振动信号进行提取，光缆中不同导管中的两条光纤构成系统中光纤传感器的其中两条传感臂，获取沿途振动信号，第三条光纤用于信号传输，将双向发射的激光传输回接收PIN管，两条测试光纤中光波汇合后形成的干涉信号传输到预警数据采集处理系统进行后续处理。

预警数据采集处理系统安装于管线阀室，实时采集并处理地面上的振动信号，将危险数据与报警信息传输给预警监控终端，预警数据采集处理系统将光缆中的光信号经过光电转换器转换成电信号，电信号通过滤波器、后置放大器进行放大、滤波，通过计算机处理模块将地面振动信号进行门限判别与定位计算，最后传输到预警监控终端，予以显示。

预警监控终端安装于中央监控室，接收预警数据采集处理系统的报警信息，通过各种报警方式对威胁信号进行报警，显示定位，及时将危险信息告知管理员，使其在最短时间内避免危险发生。

系统采用埋地铺设的光缆，在信号传输的首端和末端各安装一个光纤盒，用以接收干涉信号，光源通过发射固定波长的激光，进入到光纤盒中，预警数据采集系统采集陆地上的振动信号，一旦有异常情况发生，振动的干涉信号通过首端光纤盒传输到预警数据采集系统进行光电转换和预处理，A/D转换器转换模式后进入到计算机处理模块进行软件滤波、门限判别与相关定位，将处理结果传输到预警监控终端予以显示。

系统根据光纤传感器采集到的信号判断信号的危险程度，并将信号分为3类：

（1）危险级别1：不具威胁信号；管道沿途有很多不具威胁的振动信号，都会被光纤传感器捕获到，采用模式识别的数字信号处理法，将这些不具威胁的信号分类出来，根据数据库进行识别，一旦识别为不具威胁信号，系统自动对其进行屏蔽，不予报警。

（2）危险级别2：可能具有威胁信号；在管道运行中不免会有穿过施工、耕作区域。各种施工或耕作的操作可能会对管道的正常运行构成威胁，根据数据库对其进行比对，对这种非故意破坏行为进行识别分类报警与定位。

（3）危险级别3：具有威胁信号；各种打孔盗油的方式都会对地面构成振动，此时的振动信号通过与数据库的对比可以实现报警定位功能。

本发明具有灵敏度高、定位精确、检测时间短、误报率低的特点，能很好地适应各种工作环境。

需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。

Claims (8)

1.一种基于光纤的油气管道泄漏监测预警系统，由光纤传感系统、预警数据采集系统、监控终端组成；所述的光纤传感系统采用单模光纤构成分布式振动传感器，用以将油气管道附近的挖掘振动信号进行提取；所述的预警数据采集系统用以实时采集处理地面上的振动信号，将危险数据与报警信息传输给预警监控终端；所述的预警监控终端用以接收预警数据采集系统的报警信息，通过各种报警方式对威胁信号进行报警，显示定位，将危险信息告知管理员。

2.根据权利要求1所述的基于光纤的油气管道泄漏监测预警系统，其特征在于：所述的光纤传感系统包括前端光纤盒、末端光纤盒、光缆、偏振控制器。

3.根据权利要求1所述的基于光纤的油气管道泄漏监测预警系统，其特征在于：所述的预警数据采集系统包括数据处理模块、数据采集模块、PIN管接收调理电路、PIN管、激光器驱动电路、激光器、计算机处理模块。

4.根据权利要求3所述的基于光纤的油气管道泄漏监测预警系统，其特征在于：所述的PIN管接收调理电路包括光电转换器、滤波器、后置放大器、过压保护模块、A/D转换器、状态监测模块；所述的光电转换器分别与滤波器、状态监测模块连接；所述的滤波器与后置放大器连接；所述的后置放大器与过压保护模块连接；所述的过压保护模块与A/D转换器连接。

5.根据权利要求3所述的基于光纤的油气管道泄漏监测预警系统，其特征在于：所述的激光器驱动电路包括电源模块、延时启动模块、温度控制模块、过流保护模块、自动功率控制模块、恒流源模块。

6.根据权利要求3和5所述的基于光纤的油气管道泄漏监测预警系统，其特征在于：所述的电源模块、延时启动模块、过流保护模块、恒流源模块分别与激光器相连；所述的激光器分别与温度控制模块、自动功率控制模块相连；所述的自动功率控制模块与恒流源模块相连。

7.根据权利要求3所述的基于光纤的油气管道泄漏监测预警系统，其特征在于：所述的数据处理模块采用工控机实现。

8.根据权利要求3所述的基于光纤的油气管道泄漏监测预警系统，其特征在于：所述的激光器采用DFB激光器，自带温度控释TEC模块。