一种清管器的跟踪定位系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种清管器的跟踪定位系统，包括：检测装置，用于产生脉冲光信号，并将脉冲光信号传输至管道同沟敷设光缆中的光纤；以及在向光纤传输脉冲光信号之后，检测获得管道同沟敷设光缆的瑞利散射信号；数据处理装置，连接于检测装置，用于接收检测装置发送至的瑞利散射信号，并基于瑞利散射信号确定清管器的位置。
【专利说明】一种清管器的跟踪定位系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及跟踪定位【技术领域】，尤其涉及一种清管器的跟踪定位系统。
【背景技术】
[0002]油气管道的安全运行关系到国家的能源安全，而管道的清管管道作业必不可少的一部分。对于原油管道来说，清管的主要目的是清除管道内部的凝油、结蜡、结垢等；对于天然气管道来说，清管的主要目的是清除管内积水，轻质油，甲烷水合物等，这些杂物的清除有利于减小输送阻力，降低管壁腐蚀，从而保障管道的安全运行。
[0003]为了预防清管作业时发生卡堵现象需要对清管器进行跟踪定位。目前，对清管器的跟踪主要有两种方式，一是管道上安装过球指示仪来实现，这种方式需要在管道上开孔安装过球指示仪，施工较为困难。另一种是通过在清管器内安装发射机，发射机向外发射电磁波，接收机在一定范围内可以接收发射机发射的电磁波从而实现清管器跟踪功能，这种方式定位精度高，但是容易受到周围环境电磁场的干扰。上述两种方式都只能简单的判定清管器是否通过特定位置，而不能实时的检测清管器的位置信息；而且，需要人在管道沿线手持接收机来接受发射机的电磁信号，每一次的清管作业都需要耗费极大的人力、物力和财力，而且一旦遇上恶劣天气，不仅影响设备的精度，甚至可能出现生产事故。
实用新型内容
[0004]本实用新型实施例提供一种清管器的跟踪定位系统，以解决现有技术中不能实时检测清管器的位置信息的技术问题。
[0005]本实用新型提供一种清管器的跟踪定位系统，包括:
[0006]检测装置，用于产生脉冲光信号，并将所述脉冲光信号传输至管道同沟敷设光缆中的光纤；以及
[0007]在向所述光纤传输所述脉冲光信号之后，检测获得所述管道同沟敷设光缆的瑞利散射信号；
[0008]数据处理装置，连接于所述检测装置，用于接收所述检测装置发送至的所述瑞利散射信号，并基于所述瑞利散射信号确定所述清管器的位置。
[0009]可选的，所述检测装置，具体包括:
[0010]激光器，用于为所述系统提供连续光波；
[0011]调制器，连接于所述激光器；
[0012]脉冲信号源，连接于所述调制器，用于向所述调制器提供调制信号，以使所述调制器通过所述调制信号将所述连续光波调制为所述脉冲光信号；并且产生脉冲信号；
[0013]环形器，连接于所述调制器，用于将所述脉冲光信号传输至所述光纤；以及获取所述光纤内的散射光信号；
[0014]探测器，连接于所述环形器和所述脉冲信号源，用于将所述散射光信号转换为模拟电信号；
[0015]采集卡，连接于所述探测器和所述脉冲信号源，用于在接收所述脉冲信号源发送的所述脉冲信号时，采集获得所述模拟电信号，并将所述模拟电信号转为数字信号，所述数字信号即为所述散射信号。
[0016]可选的，所述检测装置，还包括:
[0017]第一放大器，设置于所述调制器和所述环形器之间，用于对所述脉冲光信号进行放大操作。
[0018]可选的，所述检测装置，还包括:
[0019]第二放大器，设置于所述环形器和所述探测器之间，用于对所述散射光信号进行放大操作。
[0020]可选的，所述检测装置，还包括:
[0021]滤波器，设置于所述第二放大器和所述探测器之间，用于滤除进行放大处理过的所述散射光信号中所产生的噪音。
[0022]可选的，所述系统还包括:
[0023]显示器，连接于所述数据处理装置，用于对所述清管器的位置进行提示。
[0024]本实用新型有益效果如下:
[0025]由于在本实用新型实施例中，提供了一种清管器的跟踪定位系统，包括:检测装置和数据处理装置，其中，检测装置，用于产生脉冲光信号，并将所述脉冲光信号传输至管道同沟敷设光缆中的光纤；以及在向所述光纤传输所述脉冲光信号之后，检测获得所述管道同沟敷设光缆的瑞利散射信号；数据处理装置，连接于所述检测装置，用于接收所述检测装置发送至的所述瑞利散射信号，并基于所述瑞利散射信号确定所述清管器的位置，由于清管器在光纤内通过时，会产生巨大的振动，该振动作用在同沟敷设光缆中同沟光缆上，光纤的折射率、长度、芯径等会有微小变化，造成该处相位发生变化，相位的变化最终引起瑞利散射光强度的变化，进而在检测到散射信号之后，就可以通过散射信号的差异来确定出清管器的位置，从而达到了可以实时检测清管器的位置的技术效果；并且确定清管器位置的方式更加准确，有效提高了信噪比。
【专利附图】
【附图说明】
[0026]图1为本实用新型实施例中清管器的跟踪定位系统的结构图；
[0027]图2为本实用新型实施例清管器的跟踪定位系统中的检测装置的结构图；
[0028]图3为本实用新型实施例清管器的跟踪定位系统中的检测装置的进一步的细化图；
[0029]图4为本实用新型实施例中包含显示装置的清管器的跟踪定位系统的结构图；
[0030]图5为本实用新型实施例中显示装置与数据处理装置为一个电子设备的示意图；
[0031]图6(a)-图6(c)为本实用新型实施例中清管器的跟踪定位系统的原理图。
【具体实施方式】
[0032]本实用新型实施例提供一种清管器的跟踪定位系统，以解决现有技术中不能实时检测清管器的位置信息的技术问题。本申请实施例中的技术方案为解决上述的技术问题，总体思路如下:
[0033]提供了一种清管器的跟踪定位系统，包括:检测装置和数据处理装置，其中，检测装置，用于产生脉冲光信号，并将脉冲光信号传输至管道同沟敷设光缆中的光纤；以及在向光纤传输脉冲光信号之后，检测获得管道同沟敷设光缆的瑞利散射信号；数据处理装置，连接于检测装置，用于接收检测装置发送至的瑞利散射信号，并基于瑞利散射信号确定清管器的位置，由于清管器在光纤内通过时，会产生巨大的振动，该振动作用在同沟敷设光缆中同沟光缆上，光纤的折射率、长度、芯径等会有微小变化，造成该处相位发生变化，相位的变化最终引起瑞利散射光强度的变化，进而在检测到散射信号之后，就可以通过散射信号的差异来确定出清管器的位置，从而达到了可以实时检测清管器的位置的技术效果，并且确定清管器位置的方式更加准确，有效提高了信噪比。
[0034]为了更好的理解上述技术方案，下面通过附图以及具体实施例对本实用新型技术方案做详细的说明，应当理解本实用新型实施例以及实施例中的具体特征是对本实用新型技术方案的详细的说明，而不是对本实用新型技术方案的限定，在不冲突的情况下，本实用新型实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。
[0035]本实用新型实施例提供一种清管器的跟踪定位系统，请参考图1，具体包括:
[0036]检测装置10，用于产生脉冲光信号，并将脉冲光信号传输至管道同沟敷设光缆中的光纤；以及
[0037]在向光纤传输脉冲光信号之后，检测获得管道同沟敷设光缆的瑞利散射信号；
[0038]数据处理装置11，连接于检测装置10，用于接收检测装置发送至的瑞利散射信号，并基于瑞利散射信号确定清管器的位置。
[0039]管道同沟敷设光缆通常与管道并行敷设，通常在管道上方50cm左右，当然，管道同沟敷设光缆由管道距离和施工条件决定，也可以为其它位置，对此本实用新型实施例不作限制。
[0040]在具体实施过程中，检测装置10和数据处理装置11之间可以通过BNC接口相连，进而散射信号可以通过BNC (Bayonet Nut Connector:卡扣配合型连接器)接口由检测装置10传输至数据处理装置11，当然也可以为其它接口，本实用新型实施例不作限制。
[0041]作为进一步的优选实施例，请参考图2，检测装置10具体包括:
[0042]激光器20，用于为系统提供连续光波，例如可以采用窄线宽光源的激光器；
[0043]调制器21，连接于激光器20，调制器21主要是对激光器20所产生的连续光波起到调制的作用；
[0044]脉冲信号源22，连接于调制器21，用于向调制器提供调制信号，以使调制器21通过调制信号将连续光波调制为脉冲光信号；并且产生脉冲信号；
[0045]环形器23，连接于调制器21，用于将脉冲光信号传输至光纤；以及获取光纤内的散射光信号；
[0046]探测器24，连接于环形器23和脉冲信号源22，用于将散射光信号转换为模拟电信号;
[0047]采集卡25，连接于脉冲信号源22和探测器24，用于在接收脉冲信号源发送的脉冲信号时，采集获得模拟电信号，并将模拟电信号转为数字信号，数字信号即为散射信号。
[0048]作为进一步的优选实施例,请参考图3,检测装置10,还包括:
[0049]第一放大器30，设置于调制器21和环形器23之间，用于对脉冲光信号进行放大操作。由于通过第一放大器30对脉冲光信号进行了放大，故而会导致清管器所在位置的瑞利散射光强度产生更大的变化，进而达到了更加准确的确定出清管器位置的技术效果。
[0050]作为进一步的优选实施例，请继续参考图3检测装置，还包括:
[0051 ] 第二放大器31，设置于环形器21和探测器24之间，用于对散射光信号进行放大操作，由于对散射光信号进行了放大处理，所以所检测的散射信号的强度更高，进而能够更加准确的确定出清管器的位置。
[0052]作为进一步的优选实施例，请继续参考图3，检测装置10，还包括:
[0053]滤波器32，设置于第二放大器31和探测器24之间，用于滤除进行放大处理过的散射光信号中所产生的噪音，由于通过滤波器32滤除了散射光信号中的噪音，故而达到了降低干扰的技术效果。
[0054]在这种情况下，环形器23的I端连接第一放大器31，2端连接第二放大器32，3端连接光纤。
[0055]作为进一步的优选实施例，请参考图4，系统还包括:
[0056]显示器12，连接于数据处理装置11，用于对清管器的位置进行提示。
[0057]在具体实施过程中，显示器12可以作为一个单独的主体，只起到显示作用；显示器12也可以与数据处理装置11组合到一起，形成一个电子设备，例如:如图5所示。另外，显示器12可以通过文字方式显示清管器的位置、也可以通过图片方式显示清管器的位置，对此本实用新型实施例不作限制。
[0058]下面，将介绍清管器的跟踪定位系统的跟踪原理。
[0059]如图6(a)所示，为探测到的三条连续后向瑞利散射信号曲线，其中，横轴表示光纤长度，纵轴表示探测时间，其中Itl处的虚线表示Ici处在不同时刻的光强图，进而获取I。处在不同时刻的光强值就可以获得图6(b)。
[0060]图6(b)表示同一位置处采集到的不同时刻的瑞利信号的示意图，对于3(b)所示在同一位置处采集到的不同时刻信号Vl (t)、V2(t)相除，这样能够有效减小背景噪声的影响，提高振动信号的信噪比:
[0061]S(Z) = Igll (O < Z < L)....................................⑴
[0062]式中，L为传感光纤长度。
[0063]通过上面相除，就可以得到图6(c)所示曲线，此图中相对光强最高的点h即为瑞利信号变化最大的点，进而可以基于此得出清管器的位置信息:
[0064]^jO — ^....................................(2)
[0065]式中，c为真空中光速，η为光纤纤芯折射率。
[0066]本实用新型的一个或多个实施例，至少具有以下有益效果:
[0067]由于在本实用新型实施例中，提供了一种清管器的跟踪定位系统，包括:检测装置和数据处理装置，其中，检测装置，用于产生脉冲光信号，并将脉冲光信号传输至管道同沟敷设光缆中的光纤；以及在向光纤传输脉冲光信号之后，检测获得管道同沟敷设光缆的瑞利散射信号；数据处理装置，连接于检测装置，用于接收检测装置发送至的瑞利散射信号，并基于瑞利散射信号确定清管器的位置，由于清管器在光纤内通过时，会产生巨大的振动，该振动作用在同沟敷设光缆中同沟光缆上，光纤的折射率、长度、芯径等会有微小变化，造成该处相位发生变化，相位的变化最终引起瑞利散射光强度的变化，进而在检测到散射信号之后，就可以通过散射信号的差异来确定出清管器的位置，从而达到了可以实时检测清管器的位置的技术效果，并且确定清管器位置的方式更加准确，有效提高了信噪比。
[0068]尽管已描述了本实用新型的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本实用新型范围的所有变更和修改。
[0069]显然，本领域的技术人员可以对本实用新型实施例进行各种改动和变型而不脱离本实用新型实施例的精神和范围。这样，倘若本实用新型实施例的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。
【权利要求】
1.一种清管器的跟踪定位系统，其特征在于，包括: 检测装置，用于产生脉冲光信号，并将所述脉冲光信号传输至管道同沟敷设光缆中的光纤；以及 在向所述光纤传输所述脉冲光信号之后，检测获得所述管道同沟敷设光缆的瑞利散射信号; 数据处理装置，连接于所述检测装置，用于接收所述检测装置发送至的所述瑞利散射信号，并基于所述瑞利散射信号确定所述清管器的位置。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述检测装置，具体包括: 激光器，用于为所述系统提供连续光波； 调制器，连接于所述激光器； 脉冲信号源，连接于所述调制器，用于向所述调制器提供调制信号，以使所述调制器通过所述调制信号将所述连续光波调制为所述脉冲光信号；并且产生脉冲信号； 环形器，连接于所述调制器，用于将所述脉冲光信号传输至所述光纤；以及获取所述光纤内的散射光信号； 探测器，连接于所述环形器和所述脉冲信号源，用于将所述散射光信号转换为模拟电信号; 采集卡，连接于所述探测器和所述脉冲信号源，用于在接收所述脉冲信号源发送的所述脉冲信号时，采集获得所述模拟电信号，并将所述模拟电信号转为数字信号，所述数字信号即为所述散射信号。
3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述检测装置，还包括: 第一放大器，设置于所述调制器和所述环形器之间，用于对所述脉冲光信号进行放大操作。
4.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述检测装置，还包括: 第二放大器，设置于所述环形器和所述探测器之间，用于对所述散射光信号进行放大操作。
5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述检测装置，还包括: 滤波器，设置于所述第二放大器和所述探测器之间，用于滤除进行放大处理过的所述散射光信号中所产生的噪音。
6.如权利要求1-5任一所述的系统，其特征在于，所述系统还包括: 显示器，连接于所述数据处理装置，用于对所述清管器的位置进行提示。
【文档编号】G01V8/10GK204116627SQ201420525513
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年9月12日 优先权日:2014年9月12日
【发明者】田孝忠, 周琰, 孙巍, 王海明, 谭东杰, 邱红辉, 刘路, 蔡永军, 马云宾, 郭凤林 申请人:中国石油天然气股份有限公司