专利名称：双主机分布式光纤预应力管线运行安全预警系统的制作方法
技术领域：
本实用新型属于管线安全预警系统领域，尤其是一种双主机分布式光纤预应力管线运行安全预警系统。
背景技术：
预应力管线包括预应力钢筒混凝土管线，作为长距离、大口径输水主力管材，具有适应范围广、性价比高、寿命长、抗震性能好、耐腐蚀、安装方便、运行成本低等优点。正是由于这些优点，预应力管线被欧美等发达国家大量应用于水力、水电、市政给水、排水等领域。预应力管线在国内的应用始于20世纪80年代末，近些年来，我国已建或在建的大型输水工程，无论从流量还是传输距离上都位居世界前列。这些工程都大量使用预应力管线。随着预应力管线的大量应用，对管线运行安全的预警监控，已经显得越来越重要。根据国内外对预应力管线爆管事故的统计，预应力钢丝断裂，简称断丝，是引起爆管的主要原因。如何利用各种新方法、新技术在管道因水锤作用、腐蚀和钢丝材质不均衡性等隐患所导致的爆管之前给出预警信息并准确定位，从而对爆管事故防患于未然，是预应力管线安全运行和发展所面临的重大挑战。目前，国内外已有多种断丝爆管检测技术和方法。但大多数检测技术主要是采用周期检查管材，评估钢丝状态的方法来判断管材是否需要维修或替换。例如，遥控领域变压耦合检查法(RFTC)，自1997年商业化推出后，已成为预应力管线行业评估的标准。RFTC技术可为管理人员提供预应力管线中管道的位置、分布和破坏数量，从而得到最佳状态评估资料。虽然这种技术几乎适合所有类型的预应力管线，但其要求预应力管线暂停服务，操作不方便，影响了管道的使用，且实时性差。2007年，自由游动检测仪被成功开发并用于预应力管线领域。它拥有在现场进行预应力管线RFTC检查的能力。可以通过小型带压钻孔分接技术将这种新型仪器投入到管道中，沿着水流穿越管线的同时收集RFTC数据，然后在下游另一个带压钻孔分接装置中被回收。虽然自由游动检测仪可以在管线工作状态下进行检测，但仍具有操作复杂，对突发性事件不能实时预警的不足。
发明内容本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种双主机分布式光纤预应力管线运行安全预警系统，该预警系统对钢丝断裂具有很高的监测灵敏度和定位精度，监测系统容易实现，而且运行可靠。本实用新型解决其技术问题是通过以下技术方案实现的一种双主机分布式光纤预应力管线运行安全预警系统，包括室内模块以及室外模块，室内模块通过光纤连接室外模块，室外模块安装在预应力管线上，在预应力管线上设置有蝶阀，在预应力管线内壁布设有光纤，其⑴、该室外模块包括管线端耦合器、引入端耦合器以及引出端耦合器，在预应力管线的蝶阀外分别设置相匹配的引出端耦合器以及引入端耦合器，引出端耦合器和引入端耦合器通过光纤连接，在预应力管线内壁上布设的光纤通过引出端耦合器引到预应力管线外，通过引入端耦合器引回预应力管线内；⑵、室内模块包括两台计算机、两个数据采集卡、两个光电探测器、两个半导体激光器以及两个室内耦合器，该两个室内耦合器各自的一个端口分别通过光纤连接预应力管线两端的管线端耦合器，两个室内耦合器各自的一个输入端分别连接各自的半导体激光器，两个室内耦合器各自的一个输出端分别连接各自的光电探测器，光电探测器的输出端分别连接各自数据采集卡的输入端，数据采集卡的输出端分别连接各自计算机的输入端，两个计算机之间互相通讯。而且，所述的两个计算机之间通过有线网络进行通讯。而且，所述的两个计算机之间通过无线网络进行通讯。本实用新型的优点和有益效果为I、本双主机分布式光纤预应力管线运行安全预警系统的室外模块包括管线端耦·合器、引入端耦合器以及引出端耦合器，在预应力管线的蝶阀外分别设置相匹配的引出端耦合器以及引入端耦合器，引出端耦合器和引入端耦合器通过光纤连接，在预应力管线内壁上布设的光纤通过引出端耦合器引到预应力管线外，通过引入端耦合器引回预应力管线内，该结构设置保证了预应力管线上蝶阀的密封性，光纤不直接穿过蝶阀，而是在蝶阀一侧的预应力管线上将光纤引出，在预应力管线外侧绕过蝶阀，再从蝶阀另一侧重新引入预应力管线内，实现对蝶阀的跨越。穿出预应力管线光纤两端分别接引出端耦合器以及引入端耦合器，两耦合器之间的光纤就不会对振动敏感，以降低管外噪声振动干扰。2、本双主机分布式光纤预应力管线运行安全预警系统室内模块包括两台计算机、两个数据采集卡、两个光电探测器、两个半导体激光器以及两个室内耦合器，该两个室内耦合器各自的一个端口分别通过光纤连接预应力管线两端的管线端耦合器，两个室内耦合器各自的一个输入端分别连接各自的半导体激光器，两个室内耦合器各自的一个输出端分别连接各自的光电探测器，光电探测器的输出端分别连接各自数据采集卡的输入端，数据采集卡的输出端分别连接各自计算机的输入端，两个计算机之间互相通讯，该结构布置方式的优点是采用两个激光器对射，检测的最大距离比一台激光器方式扩大一倍，尤其适用于长输水干线中两阀室间距较长的情况。3、本实用新型结构简单、设计科学合理、对钢丝断裂具有很高的监测灵敏度和定位精度，监测系统容易实现，而且运行可靠，更适用于长距离预应力管线。
图I为本实用新型的铺设示意框图；图2为本实用新型在预应力管线部分的布置示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本实用新型作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本实用新型的保护范围。一种双主机分布式光纤预应力管线运行安全预警系统，包括室内模块I以及室外模块2，室内模块通过光纤连接室外模块，室外模块安装在预应力管线4上，在预应力管线上设置有蝶阀7，在预应力管线内壁布设有光纤5，其⑴、该室外模块包括管线端耦合器3、引入端耦合器6以及引出端耦合器8，在预应力管线的蝶阀外分别设置相匹配的引出端耦合器以及引入端耦合器，引出端耦合器和引入端耦合器通过光纤连接，在预应力管线内壁上布设的光纤通过引出端耦合器引到预应力管线外，通过引入端耦合器引回预应力管线内；(2)、室内模块包括两台计算机、两个数据采集卡、两个光电探测器、两个半导体激光器以及两个室内耦合器，该两个室内耦合器各自的一个端口分别通过光纤连接预应力管线两端的管线端耦合器，两个室内耦合器各自的一个输入端分别连接各自的半导体激光器，两个室内耦合器各自的一个输出端分别连接各自的光电探测器，光电探测器的输出端分别连接各自数据采集卡的输入端，数据采集卡的输出端分别连接各自计算机的输入端，两个计算机之间互相通讯。该两个计算机之间通过有线网络进行通讯，也可以采用无线网络进行通τΗ ο本实用新型预应力管线蝶阀段部分光纤需穿出管线绕过蝶阀。在预应力管线外的光纤两端加装引出端耦合器以及引入端耦合器，屏蔽此段光纤处的干扰信号。光波按照以下方法传播光波通过管线端耦合器进入预应力管线内光纤，可以探测断丝或泄漏振动信 号；在蝶阀处，光纤中光波在引出端耦合器处汇合，进入预应力管线外光纤绕过蝶阀，此时光纤将不感受到外界振动信号；在蝶阀另一侧通过引入端耦合器再次进入预应力管线内光纤，继续探测振动信号；如再遇蝶阀，将再按上述方法绕过。室内模块与室外模块之间的光纤作用是完成预应力管线内分布式光纤微振动传感器与微振动检测器之间的光波和干涉光信号传输。因此对外界的干扰信号不敏感。而反应敏感的分布式光纤微振动传感器贴覆在预应力管线内壁上，这样可以有效地减少外界干扰信号对检测系统的干扰。本实用新型采用两个半导体激光器对射，检测的最大距离比一个激光器一台主机方式扩大一倍，尤其适用于长输水干线中两阀室间距较长的情况，而且预应力管线两端各安装一个光电探测器、一块数据采集卡和一台计算机，分别采集数据。尾端计算机采集的数据经过处理后，通过计算机网络传到首端，首端计算机通过分析首末端两个数据对断丝或泄漏发生的位置进行定位。
权利要求1.一种双主机分布式光纤预应力管线运行安全预警系统，包括室内模块以及室外模块，室内模块通过光纤连接室外模块，室外模块安装在预应力管线上，在预应力管线上设置有蝶阀，在预应力管线内壁布设有光纤，其特征在于 (I)、该室外模块包括管线端耦合器、引入端耦合器以及引出端耦合器，在预应力管线的蝶阀外分别设置相匹配的引出端耦合器以及引入端耦合器，引出端耦合器和引入端耦合器通过光纤连接，在预应力管线内壁上布设的光纤通过引出端耦合器引到预应力管线外，通过引入端耦合器引回预应力管线内； ⑵、室内模块包括两台计算机、两个数据采集卡、两个光电探测器、两个半导体激光器以及两个室内耦合器，该两个室内耦合器各自的一个端口分别通过光纤连接预应力管线两端的管线端耦合器，两个室内耦合器各自的一个输入端分别连接各自的半导体激光器，两个室内耦合器各自的一个输出端分别连接各自的光电探测器，光电探测器的输出端分别连接各自数据采集卡的输入端，数据采集卡的输出端分别连接各自计算机的输入端，两个计算机之间互相通讯。
2.根据权利要求I所述的双主机分布式光纤预应力管线运行安全预警系统，其特征在于所述的两个计算机之间通过有线网络进行通讯。
3.根据权利要求I所述的双主机分布式光纤预应力管线运行安全预警系统，其特征在于所述的两个计算机之间通过无线网络进行通讯。
专利摘要本实用新型涉及一种双主机分布式光纤预应力管线运行安全预警系统，包括室内模块以及室外模块，其室外模块包括管线端耦合器、引入端耦合器以及引出端耦合器，在预应力管线的蝶阀外分别设置相匹配的引出端耦合器以及引入端耦合器，引出端耦合器和引入端耦合器通过光纤连接，在预应力管线内壁上布设的光纤通过引出端耦合器引到预应力管线外，通过引入端耦合器引回预应力管线内；室内模块包括两台计算机、两个数据采集卡、两个光电探测器、两个半导体激光器以及两个室内耦合器。本实用新型结构简单、设计科学合理、对钢丝断裂具有很高的监测灵敏度和定位精度，监测系统容易实现，而且运行可靠，更适用于长距离预应力管线。
文档编号G08B21/18GK202795685SQ20122044288
公开日2013年3月13日 申请日期2012年8月31日 优先权日2012年8月31日
发明者周钊名, 靳志刚 申请人:天津市誉航润铭科技发展有限公司