一种长输油气管道安全监测系统的制作方法

本实用新型主要涉及一种监测系统，更具体地说，涉及一种长输油气管道安全监测系统。

背景技术：

目前，我国国民经济的持续高速发展对能源特别是油气资源的需求越来越迫切。管道由于自身具备的诸多优势，已成为主要的油气资源运输手段。但由于种种自然或人为原因，管道泄漏事故时有发生，有时会伴随着巨大的生命财产损失和环境污染。目前，常用的油气管道安全监测装置主要通过管道输送压力、流量以及温度等参数的变化来判断泄漏是否发生。该类方法容易受输送介质特性、工艺等因素影响，且报警都在发生泄漏之后。因此，如何让长输油气管道监测系统具有监测预警功能是十分有意义的研究方向。

技术实现要素：

本实用新型主要解决的技术问题是提供一种长输油气管道安全监测系统，其采用分布式光纤传感器结合光纳仪PPP-BOTDA实现对长输油气管道的实时监控，能实时获得油气管道沿线的温度、应变、振动等状态信息，并对油气管道所能遇到的损坏进行事前预警和准确定位。

为解决上述技术问题，本实用新型一种长输油气管道安全监测系统包括智能控制器、报警模块、通信模块、监控终端、电源模块、传感器、信号处理模块、光纳仪、传感光缆、通信光缆，其采用分布式光纤传感器结合光纳仪PPP-BOTDA实现对长输油气管道的实时监控，能实时获得油气管道沿线的温度、应变、振动等状态信息，并对油气管道所能遇到的损坏进行事前预警和准确定位。

其中，所述传感光缆位于油气管道的外壁上；所述传感光缆连接着通信光缆；所述通信光缆连接着传感器；所述通信光缆连接着光纳仪；所述传感器的输出端连接着信号处理模块的输入端；所述信号处理模块的输出端连接着智能控制器的输入端；所述电源模块的输出端连接着智能控制器的输入端；所述通信模块连接着智能控制器；所述监控终端通过通信模块进行连接。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种长输油气管道安全监测系统所述智能控制器为计算机。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种长输油气管道安全监测系统所述光纳仪为布里渊光时域分析仪PPP-BOTDA。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种长输油气管道安全监测系统所述传感器包括分布式光纤传感器。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种长输油气管道安全监测系统所述电源模块可以采用风光互补发电系统。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种长输油气管道安全监测系统所述分布式传感器与信号处理模块构成DAS系统。

控制效果：本实用新型一种长输油气管道安全监测系统，其采用分布式光纤传感器结合光纳仪PPP-BOTDA实现对长输油气管道的实时监控，能实时获得油气管道沿线的温度、应变、振动等状态信息，并对油气管道所能遇到的损坏进行事前预警和准确定位。

附图说明

下面结合附图和具体实施方法对本实用新型做进一步详细的说明。

图1为本实用新型一种长输油气管道安全监测系统的硬件结构图。

图2为本实用新型一种长输油气管道安全监测系统的DAS测量原理图。

图3为本实用新型一种长输油气管道安全监测系统的BOTDA测量原理图。

图4为本实用新型一种长输油气管道安全监测系统的报警模块电路原理图。

具体实施方式

具体实施方式一：

结合图1、2、3、4说明本实施方式，本实施方式所述一种长输油气管道安全监测系统包括智能控制器、报警模块、通信模块、监控终端、电源模块、传感器、信号处理模块、光纳仪、传感光缆、通信光缆，其采用分布式光纤传感器结合PPP-BOTDA光纳仪实现对长输油气管道的实时监控，能实时获得油气管道沿线的温度、应变、振动等状态信息，并对油气管道所能遇到的损坏进行事前预警和准确定位。

其中，所述传感光缆位于油气管道的外壁上，传感光缆用于检测油气管道的温度、应变、应变、震动等状态信息。

所述传感光缆连接着通信光缆，通信光缆用于传送传感光缆的传感信号。

所述通信光缆连接着传感器，通信光缆用于将传感信号传送给传感器。

所述通信光缆连接着光纳仪，通过光纳仪可以获得油气管道的分布式应变和温度测量。

所述传感器的输出端连接着信号处理模块的输入端，传感器用于检测油气管道的多种信号，并将检测到的传感信号传送给信号处理模块。

所述信号处理模块的输出端连接着智能控制器的输入端，信号处理模块用于将传感信号进行放大、滤波、转换处理，并将处理后的信号传送给智能控制器。

所述光纳仪连接着智能控制器，光纳仪用于将获得的测量信号传送给智能控制器。

所述电源模块的输出端连接着智能控制器的输入端，电源模块用于给智能控制器提供电能，保证系统的正常工作。

所述通信模块连接着智能控制器，通信模块用于实现智能控制器与监控终端的远程通信。

所述监控终端通过通信模块进行连接，用于接收智能控制器发送的信息，便于实时监测油气管道的各项信息，对油气管道的安全进行监控。

具体实施方式二：

结合图1、2、3、4说明本实施方式，所述智能控制器为计算机。计算机接收传感器对油气管道的各项检测信号进行分析计算等处理，通过通信模块远程传输给监控终端。

具体实施方式三：

结合图1、2、3、4说明本实施方式，所述光纳仪为布里渊光时域分析仪PPP-BOTDA。BOTDA的基本原理是：分别从光纤的两端注入短脉冲光和连续探测光，通过测量光纤中受激布里渊散射光的频率变化，就能获得光纤轴向各点的应变信息。为获得较高的空间分辨率，通常的手段是减小脉冲光宽度，然而，由于声子的激发需要28ns，缩短脉冲光宽度同时会导致布里渊增益的减弱和频谱形态的劣化。新的PPP-BOTDA技术，通过改变泵浦光的形态，在测量的脉冲光发出前，增加一段预泵浦脉冲波来激发声子。利用这种方法，可以同时获得10cm空间分辨率和±0.0025％应变测量精度。

具体实施方式四：

结合图1、2、3、4说明本实施方式，所述传感器为分布式光纤传感器。基于相干瑞利散射的分布式光纤传感器，利用光纤对振动敏感的特性，当外界振动作用于传感光纤上时，由于弹光效应，光纤的折射率。长度将产生微小变化，从而导致光纤内传输信号的相位变化，使得光强发生变化。可以获得振动信号的位置信息。

具体实施方式五：

结合图1、2、3、4说明本实施方式，所述电源模块可以采用风光互补发电系统。由于长输油气管道可能分布在比较偏远的地方，可以借助风光互补发电系统来为监测系统提供电能，利用地理条件充分利用太阳能和风能，保证能量供应。

具体实施方式六：

结合图1、2、3、4说明本实施方式，所述传感器与信号处理模块构成DAS系统。DAS系统通常采用高相干的脉冲光源，脉冲宽度区域内瑞利散射信号之间会发生干涉，当外界振动导致相位发生变化时会使得该点的相干瑞利散射信号强度发生变化，通过检测振动前后的瑞利散射光信号的强度变化(差分信号)，即可实现振动事件的探测，并精确定位。与Mach-Zehnder、Sagnac干涉仪相比，DAS系统仅需一芯单模光纤，最大测量距离可达50公里，定位精度±20米以内，并且可实现多事件同时探测与定位。由于长输油气管道可能分布在比较偏远的地方，可以借助风光互补发电系统来为监测系统提供电能，利用地理条件充分利用太阳能和风能，保证能量供应。

本实用新型一种长输油气管道安全监测系统的工作原理为：本实用新型一种长输油气管道安全监测系统采用分布式光纤传感器，根据传感器数据采集系统能实时获得油气管道沿线的温度、应变、振动等状态信息，通过与智能控制器中储存的历史数据进行对比分析和特征信号提取与智能识别，来实现对管道第三方破坏、管道泄漏、管道沉降形变和地质灾害等进行事前预警，当检测到异常信号时，智能控制器控制报警模块进行语音报警提示，其中报警模块采用单片机控制驱动，提示内容包括事前预知事件发生的时间、地点、事件趋势等。由于长输油气管道传输距离比较长，所以将多个智能控制器通过通信系统传送给监控终端实现对长输油气管道的总的安全监控。

虽然本实用新型已以较佳的实施例公开如上，但其并非用以限定本实用新型，任何熟悉此技术的人，在不脱离本实用新型的精神和范围内，都可以做各种改动和修饰，因此本实用新型的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。