一种地下综合管廊天然气管道泄露在线监测预警装置的制作方法

本实用新型涉及管道泄漏监测技术领域，尤其涉及一种地下综合管廊天然气管道泄露在线监测预警装置。

背景技术：

从2015年开始我国的城市地下综合管廊，国家首次要求天然气管线强制入廊。天然气管网具有跨越地域广阔，操作工况以及环境情况复杂等特点，致使管道泄漏检测存在困难。目前，天然气管道泄漏常规的检测方法有声波探测法、嗅觉传感器法、差压探测法、基于管道模型泄漏检测法、质量流量平衡法、管道内部漏磁检测等方法，天然气管道泄漏检测技术是多学科知识综合，各种方法有各自的特点、优点和缺点。常规的天然气泄露探测方法容易受到其他干扰或者反应速度较慢，满足不了目前的管廊建造安全级别的要求，必须寻求新的、更可靠，更安全的检测方法。

技术实现要素：

鉴于上述现有技术存在的缺陷，本实用新型的目的是提出一种地下综合管廊天然气管道泄露在线监测预警装置。

本实用新型的目的将通过以下技术方案得以实现：

一种地下综合管廊天然气管道泄露在线监测预警装置，它包括感温光纤检测单元、控制中心单元，供电单元和报警单元；所述感温光纤检测单元分别与控制中心单元和报警单元电连接，所述感温光纤检测单元包括测温主机、感温光纤和光纤信号采集处理模块，所述感温光纤沿着天然气管道长度方向接触式通长安装；

所述感温光纤与所述测温主机连接；所述测温主机用于及时准确的判断管道是否发生泄露及泄漏点的位置；所述光纤信号采集处理模块可接收所述感温光纤反射回来的光信号，用于进行温度和距离及其两者结合数据分析处理及管理，并通过RJ45接口上传所有信息到工作站的控制中心单元。

所述报警单元用于警报控制，通过RS485接口连接发送信号到所述报警单元触发报警。

优选的，所述感温光纤是传感器和信号传输通道。

优选的，所述感温光纤为分布式铠装抗拉抗压型光纤。

优选的，所述感温光纤纤芯直径62.5±2.5μm；包层直径125±1μm。

优选的，所述测温主机包括依次连接的控制电路模块、激光模块、耦合模块、光路转换模块、WDM模块、光电转换模块、信号模块、高速数据处理模块，以及与高速数据处理模块连接的中央处理、管理模块和开关量信号输出模块。

优选的，所述测温主机还包括电源模块，为所述主机供电。

优选的，所述控制中心单元包括有用于显示监测信息的显示单元。

优选的，所述报警单元为声光报警装置，对系统故障、光纤故障、温度异常进行声光报警。

本实用新型的突出效果为：本实用新型提供了一种地下综合管廊天然气管道泄露在线监测预警装置，通过天然气管道泄漏时周围温度场变化进行探测，有一下优点：

1、分布式安装，简单方便，易于实用，成本低，长距离、大范围、多点温度测量，不需沿管道敷设电源线、信号线，仅在控制中心给监控设备主机提供工作电源即可。

2、大大提高了现场调试效率，一条光纤5KM只需校对调试二次。

3、远程操作，嵌入式操作系统，图文显示功能，能在主机上进行设置等操作，系统软件能实时显示温度。

4、传感器不带电，安全、稳定，长寿命特点，达到报警点利用软件复位，不需更换光缆，并因其材料特殊，寿命极长，属准免维护系统。

5、探测速度明显提高，抗干扰能力强，准确性高，误报率低，无盲区且能自由分区，报警值可设定多级，具有灾情分析能力，实时显示监测内容。

5、环境适应性强，感温光纤具有抗电磁干扰、抗腐蚀、抗辐射、抗震动、阻燃、防爆、绝缘强度高，能在高温、高湿、污秽严重、活塞风流动大等各种有毒有害的恶劣环境中长期正常工作。

6、智能化，能够分析和保存数据，上传实时温度、报警等信息给控制中心系统。

附图说明

图1是本实用新型实施例的连接架构图。

图2是本实用新型实施例的软件功能框图。

图3是本实用新型实施例的主机内部原理框图。

具体实施方式

以下便结合实施例附图，对本实用新型的具体实施方式作进一步的详述，以使本实用新型技术方案更易于理解、掌握。

实施例

如图1所示，一种地下综合管廊天然气管道泄露在线监测预警装置，它包括：感温光纤检测单元、控制中心单元、报警单元和供电单元，感温光纤检测单元分别与控制中心单元和报警单元相连接，感温光纤检测单元在供电单元提供电源的情况下，通过感温光纤检测地下管廊天然气管道的泄露。感温光纤检测单元包括测温主机（如图3所示）、感温光纤和光纤信号采集处理模块（如图2所示），感温光纤沿着天然气管道长度方向接触式通长安装。感温光纤与测温主机连接；测温主机用于及时准确的判断管道是否发生泄露及泄漏点的位置；光纤信号采集处理模块可接收所述感温光纤反射回来的光信号，用于进行温度和距离及其两者结合数据管理和分析处理，并通过RJ45接口上传所有信息到工作站的控制中心单元。报警单元用于警报控制，通过RS485接口连接发送信号到报警单元触发报警。

感温光纤为分布式铠装抗拉抗压型光纤，本实施例采用感温光纤纤芯直径62.5±2.5μm；包层直径125±1μm。最大衰减≤3.0dB/km@850nm 0.7dB/km@1300nm；工作温度-40℃~ +150℃（长期），180℃≥（48小时）；测温范围-40℃-+300℃；绝缘层护套0.9mm；防护安全级别大于IP67，整个感温光纤结构保证了感温光缆具有较快的温度响应速度、较强的抗拉、抗压能力和耐高低温、阻燃能力。

控制中心单元包括有用于显示监测信息的显示单元。

报警单元为声光报警，对系统故障、光纤故障、温度异常具有声光报警功能。

光纤信号采集处理模块即感温光纤预警检测系统，功能如图2所示，包括系统管理，参数控制，报警设置，数据管理，网络服务，温度检测。

如图3所示，测温主机采用TFRC128-DTS-D4型分布式光纤感温探测器主机，测温主机包括依次连接的控制电路模块、激光模块、耦合模块、光路转换模块、WDM模块、光电转换模块、信号模块、高速数据处理模块，以及与高速数据处理模块连接的中央处理、管理模块和开关量信号输出模块，还包括电源模块为所述主机供电。

天然气在管道传输时会施加一定的压力，管道内的天然气温度一般低于环境温度，管道正常运行时，沿线各点的温度场分布处于稳定趋势，其温度分布曲线波动很小。当某一时刻管道发生泄漏时，管道漏点附近温度场会发生突变，温度急剧下降，其温度场分布出现异常。

利用感温光纤进行监测，即利用自发拉曼散射效应和OTDR(Optical TimeDomain Reflectomete，光时域反射) 技术对光纤所处的温度场进行测量。感温光纤预警检测系统首先向光纤中注入高能脉冲激光，并产生两束反向传输的不同频率的拉曼光，分别是波长较长、频率较小的斯托克斯光，以及波长较短、频率较大的反斯托克斯光。反斯托克斯光强往往小于斯托克斯光强。反斯托克斯光对温度敏感性要比斯托克斯光高数个数量级。为了消除激光器光功率以及其他系统误差，采用被检测点的反斯托克斯光功率和斯托克斯光功率的比值来计算温度。用注入脉冲光和收到反射光的时间差来计算被检测点的距离。

感温光纤集成在牢固的缆中，它即是温度传感元件又是信号传输媒体。利用光纤温度传感技术能够对温度的实时变化进行及时、可靠、准确的监测，本实用新型实施例使用过程中，将感温光纤沿着管道表面接触式敷设，然后连接到控制室中的感温光纤主机，就能够探测沿着整个管道的温度，进而探测管道的泄漏，并能精确的定位。

当某个位置天然气管道发生泄漏时，周围温度降低，感温光纤立即感应到温度的变化，并在温度分布曲线上显示出来。感温光纤检测单元光纤信号采集处理模块通过进行大量计算处理，得到当前光纤通道中每一点的温度值，如果测量温度值超过预设的报警温度，感温光纤检测单元主机及时准确的判断管道是否发生泄漏，分析与提取出异常点的位置，控制中心单元依据感温光纤检测单元位置编码显示检测到的温度变化的具体位置，同时，通过RS485接口或继电器干接点发送信号到报警控制器触发报警，此时，工作人员根据得出的具体位置迅速进行处置。

本实用新型沿管道全线温度的连续检测，发现泄漏，并进行漏点准确定位，为地下综合管廊天然气管道的安全运营提供有力保证，并可广泛用于油气管道、热力管道等管道内介质与周围环境温度不同的各种管道泄漏的实时监测。

本实用新型尚有多种实施方式，凡采用等同变换或者等效变换而形成的所有技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。