一种基于光纤传感器的直埋式供热管道监控系统的制作方法

本实用新型属于供热管道监测技术领域，具体涉及一种基于光纤传感器的直埋式供热管道监控系统。

背景技术：

城市集中供热管网是由城市集中供热热源向热用户输送和分配供热介质的管线系统。直埋敷设是目前广泛采用的敷设方式，供热管道是直埋式供热管网的重要组成部分。现有方法对于供热管道上的泄漏很难及时监测，而且存在传感器精确度低、定位不准确、抗噪能力差等缺点。

技术实现要素：

为解决上述问题，本实用新型提供了一种基于光纤传感器的直埋式供热管道监控系统，实时监测供热管道的振动波信号，来对采集的振动波信号进行处理，判定供热管道的泄漏，以确保供热管网能够安全运行。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种基于光纤传感器的直埋式供热管道监控系统，包括光纤网络、分布式光纤传感器、光信号发射器、光信号接收器、光信号处理模块以及监控平台；光信号发射器的输出端连接光纤网络的输入端，分布式光纤传感器接入光纤网络，光纤网络的信号输出端连接光信号接收器，光信号接受器的输出端连接光信号处理模块的输入端，监控平台中设置计算机终端，所述光信号处理模块的输出端连接计算机终端的输入端；在管道上间隔设定的距离布置监测点，分布式光纤传感器布置在直埋管道的检测点。

分布式光纤传感器设置在直埋管道外壁与外部保温层或防护层之间。

对于直埋管道中的管件，分布式光纤传感器设置在管件的端部外表面。

对于直埋管道中的管件，在管件的应力集中区域设置分布式光纤传感器。

直埋管道路径上有构筑物的节段分布式光纤传感器间隔1km布置，直埋管道路径上无构筑物的节段分布式光纤传感器间隔3km布置。

光纤缠绕布置在监测点处的管道或管件外表面。

所述分布式光纤传感器包括光纤压力传感器、光纤应力传感器、光纤位移传感器的一种或多种。

光信号处理模块包括信号调制单元、信号采集单元以及信号解调单元；光信号处理模块用于对光信号进行调制解调处理为计算机可读取和处理的信号。

与现有技术相比，本实用新型至少具有以下有益效果：

在直埋式供热管道加上分布式光纤传感器，可以对直埋式供热管道上的泄漏以及运行状态进行及时监测，有助于及时发现直埋式供热管道运行的异常状态，降低直埋式供热管道带问题运行的风险，有利于确保直埋式供热管道的安全运行；分布式光纤传感器相对于传统传感器精确度高、定位准确、抗噪能力强；为判定管道泄漏提供准确数据，误检漏检概率大大降低。

附图说明

图1是基于光纤传感器的直埋式供热管道监控系统系统一实施例的结构框图。

图2是光信号转换框图。

图3是光信号处理器框图。

图4是光纤传感器的弯道处实施例的结构框图。

图5是光纤传感器的三通管道处实施例的结构框图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。

本实用新型提供一种基于光纤传感器的直埋式供热管道监控系统，包括光纤网络、分布式光纤传感器、光信号发射器、光信号接收器、光信号处理模块以及监控平台；光信号发射器的输出端连接光纤网络的输入端，分布式光纤传感器接入光纤网络，光纤网络的信号输出端连接光信号接收器，光信号接受器的输出端连接光信号处理模块的输入端，监控平台中设置计算机终端，所述光信号处理模块的输出端连接计算机终端的输入端；在管道上间隔设定的距离布置监测点，分布式光纤传感器布置在直埋管道的检测点；分布式光纤传感器设置在直埋管道外壁与外部保温层或防护层之间。

光纤缠绕布置在监测点处的管道或管件外表面。

一种可选的实施例，基于光纤传感器的直埋式供热管道监控系统，包括直埋高温管道、光纤网络、分布式光纤传感器、信息处理器；所述高温管道包括金属管道和保温层，在金属管道和保温层之间铺设光纤网络，并每隔一定距离安装一个光纤传感器，实时监测沿高温管道的振动波信号，通过光纤网络将信号传输到光信号处理器，能为处理器或监测中心的分析人员提供准确的信息，有助于准确识别出供热管道是否泄漏或异常情况。

如图1所示一种基于光纤传感器的直埋式供热管道监控系统系统，包括高温管道包括金属管道和保温层，在所述金属管道和保温层之间铺设光纤网络，并每隔设定距离设置一个光纤传感器。

如图2所示，光信号发射器发射出第一光信号，金属管道的状态信息(压力、振动等)通过光纤传感器改变了第一光信号的特征(振幅、波长、偏振等)，成为第二光信号并被光信号接收器接受。

监控点采用将光纤缠绕铺设的方式，增加监控点区域的精确度。

所述分布式光纤传感器包括光纤压力传感器、光纤应力传感器的一种或多种。

参考图3，第二光信号通过光信号接收器，再经过光信号处理模块处理后传输到计算机终端，计算机终端对传输的信号进行判定，可以得知金属管道的运行信息，推断出金属管道的状态；计算机终端将金属管运行情况传输给监控平台，对供热管道泄漏情况进行实时监控。光信号处理模块包括信号调制单元、信号采集单元以及信号解调单元，所述信号经过光信号处理模块调制解调后，由计算机终端读取并进行分析处理得到管道的运行状态结果。

当金属管道发生泄漏时，相应的光纤传感器监测到的振动波信号发生变化，变化通过光纤网络传输到光信号处理器，光信号处理器对采集的信号进行分析后，可以实时识别出供热管道的泄漏。

光纤压力传感器能够用于整个直埋管道系统中，用于监测所有监测点的流体压力，既能反映关键节点处的压力状态，配合温度传感器能用于监测不同供水温度下所处监测点的压力，为改善供热系统效率提供大量的参考数据。

所述关键节点包括加压设备的出口和入口、用户入口以及换热站的出入口。

作为可选的实施例，直埋式供热管道上设置光纤干涉性泄漏传感器，实时采集管道的振动波信号，所述振动波信号经过光纤网络依次传输至光信号接收器、光电转换模块以及监控平台，监控平台中设置计算分析单元，计算分析单元对所述振动波信号进行识别，得出是否泄漏以及泄漏的定位信息。

对于直管

直埋管道路径上有构筑物的节段分布式光纤传感器间隔1km布置，直埋管道路径上无构筑物的节段分布式光纤传感器间隔3km布置；在直管段每一个监测点处只设置一种分布式光纤传感器，即同一监测点只监测管道的一种物理量。

对于弯头

如图4所示一种基于光纤传感器的直埋式供热管道监控系统系统的弯道处实施例的结构框图，包括高温管道包括金属管道和保温层，在所述金属管道和保温层之间铺设光纤网络，并在弯道两头分别设置一个监控点，光纤在沿弯道铺设时不能直角弯曲。在弯头内侧设置光纤应力传感器，用于实时监测弯头应力集中区的应力情况。

对于三通管道

如图5所示一种基于光纤传感器的直埋式供热管道监控系统系统的三通管道处实施例的结构框图，包括高温管道包括金属管道和保温层，在所述金属管道和保温层之间铺设光纤网络，并在三通管道的三头分别设置一个监控点，光纤在沿弯道铺设时不能直角弯曲；在三通肩部焊缝处或三通肩部设置光纤应力传感器，用于实时监测三通应力集中区的应力情况。

对于直埋式供热管道的温度可以在用户入口处的监测点、泵站出口处的监测点以及换热站出口处的监测点增设光纤温度传感器。

在可能发生位移的区域设置光纤位移传感器和光纤应力传感器，监测直埋式供热管道与周围构筑物是否发生位移，如果发生位移同时监测直埋式供热管道所受到的应力情况。

分布式光纤传感器收集监测的管道的声音信号，光信号处理器利用光纤中的瑞利散射的反馈光的反射强度调制，将调制处理后的信号传到计算机，经过计算机对信号的解调，可以还原光纤网络采集到的所有声音信号。对于重点监测点的声音信号，通过光纤缠绕布置来增加监测的强度和准确度，可以更加精准的监听重点监测点。计算机内存储有管道正常时候以及泄漏时候的各种声音的数据，通过把实时传输的声音和计算机内存储的声音数据进行对比，可以判断出管道是否泄漏。