CN108413259B - 一种基于光纤传感的流体输送管道在线监测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于光纤传感的流体输送管道在线监测系统，该系统将管道在线检测、管道信息管理与管道巡检三者联系到一起，在光纤传感管道检测子系统检测到管道存在异常后发出警报信息至管道信息管理子系统，管道信息管理子系统生成巡检任务并将任务发送给管道巡检子系统，管道巡检子系统及时采取措施对异常管道进行处理，并将任务执行结果回传管道信息管理子系统。
Description
技术领域
本发明涉及光纤传感技术领域，具体而言涉及一种基于光纤传感的流体输送管道在线监测系统。
背景技术
目前，各类埋地油、气、水等流体输送管道铺设量越来越多，管道的管理多以人工管理为主，而近年来城市的快速扩大与建设使管道的扩建改建频繁，存在管道信息不完善、更新滞后、与实际不符等问题，同时由于管道监测仅是人为排查方式，不能在线实时检测管道信息，在管道出现异常状况时现有的管道管理方式不能及时排查异常管道状况、在出现管道泄漏或其他问题时巡检人员不能及时赶到现场实施补救措施，导致管道管理、管道问题排查效率低下，甚至因为不及时发现而导致事故扩大化，造成巨大的人员财产伤亡。特别是在偏远、人迹罕至的地方，巡线工作劳动强度大、难度大，巡线效率低下，导致巡线不及时，甚至发生严重事故后，都无法及时发现。
由此可见，如何提供一种可在线监测管道状况、管道管理及巡查效率高的流体输送管道在线监测系统成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种可在线监测管道状况、管道管理及巡查效率高的流体输送管道在线监测系统。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种基于光纤传感的流体输送管道在线监测系统，该系统包括
光纤传感管道检测子系统，所述光纤传感管道检测子系统实时检测管道运行状态，在管道出现异常信息时，利用光纤系统可探测温度和应力的特性，监测到温度及应力异常变化而发出管道异常警报信息；
管道信息管理子系统，所述光纤传感管道检测子系统与所述管道信息管理子系统通讯连接，所述管道信息管理子系统接收所述管道异常警报信息，并根据管道异常警报信息和预先存储的管道信息，制定巡检任务；
管道巡检子系统，所述管道信息管理子系统与所述管道巡查子系统通讯连接，所述管道巡查子系统接收并执行所述巡检任务，并在所述巡检任务执行结束后将任务执行结果反馈给所述管道信息管理子系统。
本发明的有益效果是：将管道在线检测、管道信息管理与管道巡检三者联系到一起，在光纤传感管道检测子系统检测到管道存在异常后发出警报信息至管道信息管理子系统，管道信息管理子系统生成巡检任务并将任务发送给管道巡检子系统，管道巡检子系统及时采取措施对异常管道进行处理，并将任务执行结果回传管道信息管理子系统。特别是对于输送油气等易燃易爆危险流体的管道非常适用，对于城市自来水供应管道也适用，对于化工厂等其他输送液体或气体流体的管道均适用，均可以通过探测管道与周边环境的温度差异或光线感应周边的应力异常变化，来判定是否存在破坏作用或是否发生了管道泄漏等事故。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，所述光纤传感管道检测子系统包括
光纤传感模块，所述光纤传感模块实时检测管道是否异常，在管道出现异常时发送管道异常信息；
中央处理器，所述光纤传感模块与所述中央处理器连接，所述中央处理器接收所述管道异常信息，并对所述管道异常信息进行分析处理，生成预警信息；
警报模块，所述中央处理器与所述警报模块连接，所述警报模块接收所述预警信息，并发出警报信息；
存储器，所述中央处理器与所述存储器连接，所述存储器存储所述管道异常信息及警报信息；
电源模块，所述中央处理器与所述电源模块连接，所述电源模块为整个光纤传感管道检测子系统供电；
通信模块，所述中央处理器与所述通信模块连接，所述通信模块将所述警报信息发送至所述管道信息管理子系统。
采用上述进一步方案的有益效果是光纤传感管道检测子系统利用光纤传感模块进行管道信息的实时检测，当管道出现异常信息时，通过警报模块发出警报信息，并通过通信模块将警报信息发送至管道信息管理子系统，实现了管道的在线检测与预警功能。
进一步，所述光纤传感模块包括光发生器、光耦合器、传感光纤、光电转换器和信号处理器，所述光发生器与所述光耦合器连接，所述光发生器用于发射光脉冲信号，所述光耦合器与所述传感光纤连接，所述传感光纤实时检测管道信息，并将因管道异常特性发生变化的光反射到所述光耦合器，所述光耦合器还与所述光电转换器连接，所述光电转换器将经过光耦合器传输过来的光脉冲信号转换为电信号，所述光电转换器与所述信号处理器连接，所述信号处理器对所述电信号进行处理，所述信号处理器与所述中央处理器连接。
采用上述进一步方案的有益效果是当管道出现异常时，比如发生管道泄漏时，泄漏出的流体使环境温度发生变化(如高温输送的油品会使泄漏点周边的环境温度升高、而输送的天然气会使泄漏点周边的环境温度降低；水泄漏，当其是常温输送时，环境温度不会有明显的温度变化，但是北方冬天保温输送时，会使得低温的环境温度升高)，同时还会对附近的光纤施加作用力，使光纤发生弯曲和抖动，导致辐射模发生变化，当管道附近有机械施工或山体滑坡等自然灾害或人为破坏时，也会对光纤施加作用力，使光纤的损耗和输出光功率发生变化，利用这一特性，通过对光电转换、放大滤波和模数转换后的输出光的电信号进行分析，判定输送管道是否在受到异常作用力的破坏或者是否发生泄漏等破坏事件，通过对背向散射光的测量来进行定位，从而实现管道异常点的准确定位。
进一步，所述传感光纤沿管道延伸方向铺设，所述传感光纤的铺设位置距管道的距离为0.1-0.7m。光纤与管道的直线距离不应过大否则会影响传感光纤感应管道温度及压力变化的灵敏度。
进一步，所述管道信息管理子系统包括
管道信息管理模块，所述管道信息管理模块存储有预设的管道信息；
管道警报信息管理模块，所述通信模块与所述管道警报信息管理模块连接，所述管道警报信息管理模块接收所述通信模块发送的警报信息，并将所述警报信息进行存储；
巡检任务管理模块，所述管道信息管理模块和所述管道警报信息管理模块均与所述巡检任务管理模块连接，所述巡检任务管理模块将所述管道信息管理模块存储的预设的管道信息与所述管道警报信息管理模块存储的警报信息进行整合分析，针对警报信息发生管道生成对应的巡检任务，并将巡检任务发送至所述管道巡检子系统。
采用上述进一步方案的有益效果是该子系统的管道信息管理模块存储有预设的管道信息，并通过管道警报信息管理模块接收警报信息，巡检任务管理模块可以将管道信息和接收到的警报信息整合生成巡检任务，并将任务发送至所述管道巡检子系统，从而在管道出现异常时，及时联系管道巡检子系统采取措施处理异常状况，实现了管道信息的高效管理。
进一步，所述预设的管道信息包括按管段分布的管道位置信息、管道参数信息及各管段巡检人员信息。
进一步，所述管道巡检子系统包括巡检任务接收模块、巡检任务执行模块及巡检结果上报模块，所述巡检任务管理模块与所述巡检任务接收模块连接，所述巡检任务接收模块接收所述巡检任务管理模块发送的所述巡检任务，所述巡检任务接收模块还与所述巡检任务执行模块连接，所述巡检任务执行模块执行所述巡检任务并记录任务执行结果，所述巡检任务执行模块与所述巡检结果上报模块连接，所述巡检结果上报模块将所述任务执行结果反馈至所述巡检任务管理模块。
采用上述进一步方案的有益效果是管道巡检子系统通过巡检任务接收模块接收巡检任务，并通过巡检任务执行模块及时执行得到的任务，最后将任务执行结果反馈给巡检任务管理模块，完成任务的执行及上报功能。
附图说明
图1为本发明提供的一种基于光纤传感的流体输送管道在线监测系统的系统结构框图；
图2为本发明提供的一种基于光纤传感的流体输送管道在线监测系统中光纤传感管道检测子系统的结构框图；
图3为本发明提供的光纤传感管道检测子系统中光纤传感模块的结构框图；
图4为本发明提供的一种基于光纤传感的流体输送管道在线监测系统中管道信息管理子系统的结构框图；
图5为本发明提供的一种基于光纤传感的流体输送管道在线监测系统中管道巡查子系统的结构框图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1、光纤传感管道检测子系统，11、光纤传感模块，110、光发生器，111、光耦合器，112、传感光纤，113、光电转换器，114、信号处理器，12、电源模块，13、中央处理器，14、警报模块，15、存储器，16、通信模块，2、管道信息管理子系统，21、管道信息管理模块，22、管道警报信息管理模块，23、巡检任务管理模块，3、管道巡查子系统，31、巡检任务接收模块，32、巡检任务执行模块，33、巡检结果上报模块。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1所示，本实施例提供了一种基于光纤传感的流体输送管道在线监测系统，该系统包括
光纤传感管道检测子系统1，光纤传感管道检测子系统1实时检测管道运行状态，在管道出现异常信息时，发出管道异常警报信息；
管道信息管理子系统2，光纤传感管道检测子系统1与管道信息管理子系统2通讯连接，管道信息管理子系统2接收管道异常警报信息，并根据管道异常警报信息和预先存储的管道信息，制定巡检任务；
管道巡检子系统3，管道信息管理子系统2与管道巡查子系统3通讯连接，管道巡查子系统3接收并执行巡检任务，并在巡检任务执行结束后将任务执行结果反馈给管道信息管理子系统2。
参见附图2，光纤传感管道检测子系统1包括
光纤传感模块11，光纤传感模块11实时检测管道是否异常，在管道出现异常时发送管道异常信息；
中央处理器13，光纤传感模块11与中央处理器13连接，中央处理器13接收管道异常信息，并对管道异常信息进行分析处理，生成预警信息；
警报模块14，中央处理器13与警报模块14连接，警报模块14接收所述预警信息，并发出警报信息；
存储器15，中央处理器13与存储器15连接，存储器15存储管道异常信息及警报信息；
电源模块12，中央处理器13与电源模块12连接，电源模块12为整个光纤传感管道检测子系统1供电；
通信模块16，中央处理器13与通信模块16连接，通信模块16将警报信息发送至管道信息管理子系统2。
参见附图3，光纤传感模块11包括光发生器110、光耦合器111、传感光纤112、光电转换器112和信号处理器114，光发生器110与光耦合器111连接，光发生器110用于发射光脉冲信号，光耦合器111与传感光纤112连接，传感光纤112实时检测管道信息，并将因管道异常特性发生变化的光反射到光耦合器111，光耦合器111还与光电转换器113连接，光电转换器113将经过光耦合器传输过来的光脉冲信号转换为电信号，光电转换器113与信号处理器114连接，信号处理器114对电信号进行处理，信号处理器114与中央处理器13连接。
具体地，传感光纤112沿管道延伸方向铺设，传感光纤112的铺设位置距管道的距离为0.1-0.7m。本实施例中传感光纤112的铺设位置距管道的距离为0.4m。
参见附图4，管道信息管理子系统2包括
管道信息管理模块21，管道信息管理模块21存储有预设的管道信息；
管道警报信息管理模块22，通信模块16与管道警报信息管理模块22连接，管道警报信息管理模块22接收通信模块16发送的警报信息，并将警报信息进行存储；
巡检任务管理模块23，管道信息管理模块21和管道警报信息管理模块22均与巡检任务管理模块23连接，巡检任务管理模块23将管道信息管理模块21存储的预设的管道信息与管道警报信息管理模块22存储的警报信息进行整合分析，针对警报信息发生管道生成对应的巡检任务，并将巡检任务发送至管道巡检子系统3。
具体地，预设的管道信息包括按管段分布的管道位置信息、管道参数信息及各管段巡检人员信息。
参见附图5，管道巡检子系统3包括巡检任务接收模块31、巡检任务执行模块32及巡检结果上报模块33，巡检任务管理模块23与巡检任务接收模块31连接，巡检任务接收模块31接收巡检任务管理模块23发送的巡检任务，巡检任务接收模块31还与巡检任务执行模块32连接，巡检任务执行模块32执行巡检任务并记录任务执行结果，巡检任务执行模块32与巡检结果上报模块33连接，巡检结果上报模块33将任务执行结果反馈至巡检任务管理模块23。
本实施例提供的基于光纤传感的管道监测系统将管道在线检测、管道信息管理与管道巡检三者联系到一起，在光纤传感管道检测子系统检测到管道存在异常后发出警报信息至管道信息管理子系统，管道信息管理子系统生成巡检任务并将任务发送给管道巡检子系统，管道巡检子系统及时采取措施对异常管道进行处理，并将任务执行结果回传管道信息管理子系统。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种基于光纤传感的流体输送管道在线监测系统，其特征在于，包括
光纤传感管道检测子系统，所述光纤传感管道检测子系统实时检测管道运行状态，在管道出现异常信息时，发出管道异常警报信息；
管道信息管理子系统，所述光纤传感管道检测子系统与所述管道信息管理子系统通讯连接，所述管道信息管理子系统接收所述管道异常警报信息，并根据管道异常警报信息和预先存储的管道信息，制定巡检任务；
管道巡检子系统，所述管道信息管理子系统与所述管道巡查子系统通讯连接，所述管道巡查子系统接收并执行所述巡检任务，并在所述巡检任务执行结束后将任务执行结果反馈给所述管道信息管理子系统；
所述光纤传感管道检测子系统包括：
光纤传感模块，所述光纤传感模块实时检测管道是否异常，在管道出现异常时发送管道异常信息；
中央处理器，所述光纤传感模块与所述中央处理器连接，所述中央处理器接收所述管道异常信息，并对所述管道异常信息进行分析处理，生成预警信息；
警报模块，所述中央处理器与所述警报模块连接，所述警报模块接收所述预警信息，并发出警报信息；
存储器，所述中央处理器与所述存储器连接，所述存储器存储所述管道异常信息及警报信息；
电源模块，所述中央处理器与所述电源模块连接，所述电源模块为整个光纤传感管道检测子系统供电；
通信模块，所述中央处理器与所述通信模块连接，所述通信模块将所述警报信息发送至所述管道信息管理子系统；
所述光纤传感模块包括光发生器、光耦合器、传感光纤、光电转换器和信号处理器，所述光发生器与所述光耦合器连接，所述光发生器用于发射光脉冲信号，所述光耦合器与所述传感光纤连接，所述传感光纤实时检测管道信息，并将因管道异常特性发生变化的光反射到所述光耦合器，所述光耦合器还与所述光电转换器连接，所述光电转换器将经过光耦合器传输过来的光脉冲信号转换为电信号，所述光电转换器与所述信号处理器连接，所述信号处理器对所述电信号进行处理，所述信号处理器与所述中央处理器连接；
所述管道信息管理子系统包括：
管道信息管理模块，所述管道信息管理模块存储有预设的管道信息；
管道警报信息管理模块，所述通信模块与所述管道警报信息管理模块连接，所述管道警报信息管理模块接收所述通信模块发送的警报信息，并将所述警报信息进行存储；
巡检任务管理模块，所述管道信息管理模块和所述管道警报信息管理模块均与所述巡检任务管理模块连接，所述巡检任务管理模块将所述管道信息管理模块存储的预设的管道信息与所述管道警报信息管理模块存储的警报信息进行整合分析，针对警报信息发生管道生成对应的巡检任务，并将巡检任务发送至所述管道巡检子系统；
所述预设的管道信息包括按管段分布的管道位置信息、管道参数信息及各管段巡检人员信息。
2.根据权利要求1所述一种基于光纤传感的流体输送管道在线监测系统，其特征在于，所述传感光纤沿管道延伸方向铺设，所述传感光纤的铺设位置距管道的距离为0.1-0.7m。
3.根据权利要求1所述一种基于光纤传感的流体输送管道在线监测系统，其特征在于，所述管道巡检子系统包括巡检任务接收模块、巡检任务执行模块及巡检结果上报模块，所述巡检任务管理模块与所述巡检任务接收模块连接，所述巡检任务接收模块接收所述巡检任务管理模块发送的所述巡检任务，所述巡检任务接收模块还与所述巡检任务执行模块连接，所述巡检任务执行模块执行所述巡检任务并记录任务执行结果，所述巡检任务执行模块与所述巡检结果上报模块连接，所述巡检结果上报模块将所述任务执行结果反馈至所述巡检任务管理模块。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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