单芯光纤油气管道实时监控装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于分布式光纤传感技术领域，具体设及一种单巧光纤油气管道实时 监控装置。
【背景技术】
[0002] 近年来，我国输油气管道事故频发，主要表现为第=方施工破坏和人为的打孔盗 油，从而给国家财产和人民生活带来严重的威胁与损失。
[0003] 为了保护我国现有的地下数十万公里的地下能源战略动脉，有关部口每年投入大 量的人力物力进行人防技防，常见的方式主要包括；（1)人工巡线：此种方式在空间上和时 间上均存在漏洞，无法做到同步实时监测，具有监测效率低的问题；(2)技防手段；常见的 方式为通过传感探测器检测油气压力，该种方法存在的主要问题为；只对大流量的泄露具 有探测作用，人工打孔盗油所引起的压力变化基本探测不到，且属于事后预警技术，因此， 不能很好的满足实际的管道安防需求。此外，由于油气管道动辄数十上百公里，采用传统 的传感探测器进行油气压力检测时，在空间上无法做到无缝监测，存在监测死角，既使每10 米布置一个传感探测器，所设及的传感探测器数量也将非常惊人，加大了投资成本，并且， 所有传感探测器均需要供电，对管道该种易燃易爆的环境安全造成潜在威胁，售后维护成 本也非常惊人。因此，在油气管道该样一个特殊的安防领域，现有离散的传感探测器监控手 段实际已无应用在管道安全监测的可能性。
[0004] 由于现有油气管道历史上均同沟敷设有通信光缆，该些通信光缆最初只是用于石 油管理部口的内部通信。然而，随着光纤传感技术特别是分布式光纤传感技术的迅猛发展， 将普通通信光缆作为一种分布式的传感器已成为可能。在国内，自上世纪90年代末，清华 大学、天津大学等科研机构纷纷展开研究，但由于诸多技术瓶颈，至今仍无实际应用的产品 面世。唯一有产品面世的仅为澳大利亚的FFT公司，需要使用通信光缆中的3巧光纤进行 管道周边异动探测，既占用了过多的通信光缆中的光纤数量，也具有价格昂贵、探测结构复 杂的问题，由此限制了该项技术的广泛推广使用。 【实用新型内容】
[0005] 针对现有技术存在的缺陷，本实用新型提供一种单巧光纤油气管道实时监控装 置，可有效解决上述问题。
[0006] 本实用新型采用的技术方案如下：
[0007] 本实用新型提供一种单巧光纤油气管道实时监控装置，包括：激光光源、光隔离 器、1X2光纤禪合器、光电转换器、A/D转换器和控制器；
[000引所述激光光源通过光纤与所述光隔离器的输入端连接，所述光隔离器的输出端通 过光纤与所述1X2光纤禪合器的第1分光纤口连接，所述1X2光纤禪合器的总光纤口与 传感用的通信光纤连接；所述1X2光纤禪合器的第2分光纤口与所述光电转换器的输入端 通过光纤连接，所述光电转换器的输出端与所述A/D转换器的输入端通过电缆连接，所述 A/D转换器的输出端与所述控制器的输入端通过电缆连接。
[0009] 优选的，所述激光光源为窄线宽激光光源，内置有用于产生周期性的短脉冲激光 的电光调制器。
[0010] 优选的，所述传感用的通信光纤为1根通信光纤。
[0011] 优选的，所述控制器连接有报警器。
[0012] 优选的，所述控制器配置有风能和太阳能联合发电的电源。
[0013] 本实用新型提供的单巧光纤油气管道实时监控装置具有W下优点：
[0014] (1)仅需要使用通信光缆中的1巧光纤作为传感光纤，即可实现油气管道周边异 动探测，具有监控装置结构简单、成本低、易部署维护的优点；
[0015] (2)控制器采用风能和太阳能联合发电的电源，具有能耗低的优点。
【附图说明】
[0016] 图1为本实用新型提供的单巧光纤油气管道实时监控装置的结构示意图；其中， 虚线部分为电缆，实线部分为光纤。
【具体实施方式】
[0017]W下结合附图对本实用新型进行详细说明：
[001引结合图1，本实用新型提供一种单巧光纤油气管道实时监控装置，包括；激光光 源、光隔离器、1X2光纤禪合器、光电转换器、A/D转换器和控制器；
[0019] 所述激光光源通过光纤与所述光隔离器的输入端连接，所述光隔离器的输出端通 过光纤与所述1X2光纤禪合器的第1分光纤口连接，所述1X2光纤禪合器的总光纤口与 传感用的通信光纤连接；所述1X2光纤禪合器的第2分光纤口与所述光电转换器的输入端 通过光纤连接，所述光电转换器的输出端与所述A/D转换器的输入端通过电缆连接，所述 A/D转换器的输出端与所述控制器的输入端通过电缆连接。
[0020] 上述单巧光纤油气管道实时监控装置的工作原理为：
[0021] 激光光源采用窄线宽激光光源，通过内置的电光调制器，产生周期性的短脉冲激 光，短脉冲激光通过光隔离器作用后传输至1X2光纤禪合器的第1分光纤口，在1X2光纤 禪合器的作用下，将激光注入到传感用的通信光纤，激光在传感用的通信光纤中传输，由于 瑞利散射作用，会产生后向散射光，并返回到1X2光纤禪合器，1X2光纤禪合器将接收到 的散射光信号传输给光电转换器，将散射光信号转换为模拟量的电信号后，传输到A/D转 换器;A/D转换器将模拟量的电信号转换为数字量信号后，传输给控制器。控制器对接收到 的数字量信号的相位进行分析，如果有外界振动施加于通信电缆，会导致接收到的后向散 射光的相位发生变化，因此，控制器通过分析接收到的后向散射光相位情况，即可快速判断 通信电缆是否被振动，并可定位到振动源在光纤中的位置。
[0022] 本实用新型的创新为：将上述各个硬件设备组装而形成单巧光纤油气管道实时监 控装置，尤其是采用了 1X2光纤禪合器，由此实现仅需要使用通信光缆中的1巧光纤作为 传感光纤，即可实现油气管道周边异动探测，具有监控装置结构简单、成本低、易部署维护 的优点；另外，控制器采用风能和太阳能联合发电的电源，具有能耗低的优点。
[0023] 需要强调的是，本实用新型中，控制器对接收到的后向散射光进行分析并判断光 纤是否发生振动、w及定位到振动源在光纤中位置的过程，属于现有公知技术，并不属于本 实用新型的创新点，本领域普通技术人员，可灵活采用各种算法进行分析计算。W下仅仅介 绍一种算法过程：
[0024] 后向散射光为后向瑞利散射光，其振幅为：
[0025]
【主权项】
1. 一种单芯光纤油气管道实时监控装置，其特征在于，包括：激光光源、光隔离器、 1X2光纤耦合器、光电转换器、A/D转换器和控制器； 所述激光光源通过光纤与所述光隔离器的输入端连接，所述光隔离器的输出端通过光 纤与所述1X2光纤耦合器的第1分光纤口连接，所述1X2光纤耦合器的总光纤口与传感 用的通信光纤连接；所述1X2光纤耦合器的第2分光纤口与所述光电转换器的输入端通过 光纤连接，所述光电转换器的输出端与所述A/D转换器的输入端通过电缆连接，所述A/D转 换器的输出端与所述控制器的输入端通过电缆连接。
2. 根据权利要求1所述的单芯光纤油气管道实时监控装置，其特征在于，所述激光光 源为窄线宽激光光源，内置有用于产生周期性的短脉冲激光的电光调制器。
3. 根据权利要求1所述的单芯光纤油气管道实时监控装置，其特征在于，所述传感用 的通信光纤为1根通信光纤。
4. 根据权利要求1所述的单芯光纤油气管道实时监控装置，其特征在于，所述控制器 连接有报警器。
5. 根据权利要求1所述的单芯光纤油气管道实时监控装置，其特征在于，所述控制器 配置有风能和太阳能联合发电的电源。
【专利摘要】本实用新型提供一种单芯光纤油气管道实时监控装置，包括：激光光源、光隔离器、1×2光纤耦合器、光电转换器、A/D转换器和控制器；激光光源通过光纤与光隔离器的输入端连接，光隔离器的输出端通过光纤与1×2光纤耦合器的第1分光纤口连接，1×2光纤耦合器的总光纤口与传感用的通信光纤连接；1×2光纤耦合器的第2分光纤口与光电转换器的输入端通过光纤连接，光电转换器的输出端与A/D转换器的输入端通过电缆连接，A/D转换器的输出端与控制器的输入端通过电缆连接。具有以下优点：(1)仅需要使用通信光缆中的1芯光纤作为传感光纤，即可实现油气管道周边异动探测，具有监控装置结构简单、成本低、易部署维护的优点。
【IPC分类】G01H9-00
【公开号】CN204405177
【申请号】CN201520083079
【发明人】丁志国
【申请人】唐山市智明电子科技有限公司
【公开日】2015年6月17日
【申请日】2015年2月6日