一種清管器的跟蹤定位系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種清管器的跟蹤定位系統(tǒng)，包括：檢測裝置，用于產(chǎn)生脈沖光信號，并將脈沖光信號傳輸至管道同溝敷設(shè)光纜中的光纖；以及在向光纖傳輸脈沖光信號之后，檢測獲得管道同溝敷設(shè)光纜的瑞利散射信號；數(shù)據(jù)處理裝置，連接于檢測裝置，用于接收檢測裝置發(fā)送至的瑞利散射信號，并基于瑞利散射信號確定清管器的位置。
【專利說明】一種清管器的跟蹤定位系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及跟蹤定位【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種清管器的跟蹤定位系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]油氣管道的安全運(yùn)行關(guān)系到國家的能源安全，而管道的清管管道作業(yè)必不可少的一部分。對于原油管道來說，清管的主要目的是清除管道內(nèi)部的凝油、結(jié)蠟、結(jié)垢等；對于天然氣管道來說，清管的主要目的是清除管內(nèi)積水，輕質(zhì)油，甲烷水合物等，這些雜物的清除有利于減小輸送阻力，降低管壁腐蝕，從而保障管道的安全運(yùn)行。
[0003]為了預(yù)防清管作業(yè)時發(fā)生卡堵現(xiàn)象需要對清管器進(jìn)行跟蹤定位。目前，對清管器的跟蹤主要有兩種方式，一是管道上安裝過球指示儀來實(shí)現(xiàn)，這種方式需要在管道上開孔安裝過球指示儀，施工較為困難。另一種是通過在清管器內(nèi)安裝發(fā)射機(jī)，發(fā)射機(jī)向外發(fā)射電磁波，接收機(jī)在一定范圍內(nèi)可以接收發(fā)射機(jī)發(fā)射的電磁波從而實(shí)現(xiàn)清管器跟蹤功能，這種方式定位精度高，但是容易受到周圍環(huán)境電磁場的干擾。上述兩種方式都只能簡單的判定清管器是否通過特定位置，而不能實(shí)時的檢測清管器的位置信息；而且，需要人在管道沿線手持接收機(jī)來接受發(fā)射機(jī)的電磁信號，每一次的清管作業(yè)都需要耗費(fèi)極大的人力、物力和財(cái)力，而且一旦遇上惡劣天氣，不僅影響設(shè)備的精度，甚至可能出現(xiàn)生產(chǎn)事故。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型實(shí)施例提供一種清管器的跟蹤定位系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中不能實(shí)時檢測清管器的位置信息的技術(shù)問題。
[0005]本實(shí)用新型提供一種清管器的跟蹤定位系統(tǒng)，包括:
[0006]檢測裝置，用于產(chǎn)生脈沖光信號，并將所述脈沖光信號傳輸至管道同溝敷設(shè)光纜中的光纖；以及
[0007]在向所述光纖傳輸所述脈沖光信號之后，檢測獲得所述管道同溝敷設(shè)光纜的瑞利散射信號；
[0008]數(shù)據(jù)處理裝置，連接于所述檢測裝置，用于接收所述檢測裝置發(fā)送至的所述瑞利散射信號，并基于所述瑞利散射信號確定所述清管器的位置。
[0009]可選的，所述檢測裝置，具體包括:
[0010]激光器，用于為所述系統(tǒng)提供連續(xù)光波；
[0011]調(diào)制器，連接于所述激光器；
[0012]脈沖信號源，連接于所述調(diào)制器，用于向所述調(diào)制器提供調(diào)制信號，以使所述調(diào)制器通過所述調(diào)制信號將所述連續(xù)光波調(diào)制為所述脈沖光信號；并且產(chǎn)生脈沖信號；
[0013]環(huán)形器，連接于所述調(diào)制器，用于將所述脈沖光信號傳輸至所述光纖；以及獲取所述光纖內(nèi)的散射光信號；
[0014]探測器，連接于所述環(huán)形器和所述脈沖信號源，用于將所述散射光信號轉(zhuǎn)換為模擬電信號；
[0015]采集卡，連接于所述探測器和所述脈沖信號源，用于在接收所述脈沖信號源發(fā)送的所述脈沖信號時，采集獲得所述模擬電信號，并將所述模擬電信號轉(zhuǎn)為數(shù)字信號，所述數(shù)字信號即為所述散射信號。
[0016]可選的，所述檢測裝置，還包括:
[0017]第一放大器，設(shè)置于所述調(diào)制器和所述環(huán)形器之間，用于對所述脈沖光信號進(jìn)行放大操作。
[0018]可選的，所述檢測裝置，還包括:
[0019]第二放大器，設(shè)置于所述環(huán)形器和所述探測器之間，用于對所述散射光信號進(jìn)行放大操作。
[0020]可選的，所述檢測裝置，還包括:
[0021]濾波器，設(shè)置于所述第二放大器和所述探測器之間，用于濾除進(jìn)行放大處理過的所述散射光信號中所產(chǎn)生的噪音。
[0022]可選的，所述系統(tǒng)還包括:
[0023]顯示器，連接于所述數(shù)據(jù)處理裝置，用于對所述清管器的位置進(jìn)行提示。
[0024]本實(shí)用新型有益效果如下:
[0025]由于在本實(shí)用新型實(shí)施例中，提供了一種清管器的跟蹤定位系統(tǒng)，包括:檢測裝置和數(shù)據(jù)處理裝置，其中，檢測裝置，用于產(chǎn)生脈沖光信號，并將所述脈沖光信號傳輸至管道同溝敷設(shè)光纜中的光纖；以及在向所述光纖傳輸所述脈沖光信號之后，檢測獲得所述管道同溝敷設(shè)光纜的瑞利散射信號；數(shù)據(jù)處理裝置，連接于所述檢測裝置，用于接收所述檢測裝置發(fā)送至的所述瑞利散射信號，并基于所述瑞利散射信號確定所述清管器的位置，由于清管器在光纖內(nèi)通過時，會產(chǎn)生巨大的振動，該振動作用在同溝敷設(shè)光纜中同溝光纜上，光纖的折射率、長度、芯徑等會有微小變化，造成該處相位發(fā)生變化，相位的變化最終引起瑞利散射光強(qiáng)度的變化，進(jìn)而在檢測到散射信號之后，就可以通過散射信號的差異來確定出清管器的位置，從而達(dá)到了可以實(shí)時檢測清管器的位置的技術(shù)效果；并且確定清管器位置的方式更加準(zhǔn)確，有效提高了信噪比。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例中清管器的跟蹤定位系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；
[0027]圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例清管器的跟蹤定位系統(tǒng)中的檢測裝置的結(jié)構(gòu)圖；
[0028]圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例清管器的跟蹤定位系統(tǒng)中的檢測裝置的進(jìn)一步的細(xì)化圖；
[0029]圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例中包含顯示裝置的清管器的跟蹤定位系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；
[0030]圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例中顯示裝置與數(shù)據(jù)處理裝置為一個電子設(shè)備的示意圖；
[0031]圖6(a)-圖6(c)為本實(shí)用新型實(shí)施例中清管器的跟蹤定位系統(tǒng)的原理圖。

【具體實(shí)施方式】
[0032]本實(shí)用新型實(shí)施例提供一種清管器的跟蹤定位系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中不能實(shí)時檢測清管器的位置信息的技術(shù)問題。本申請實(shí)施例中的技術(shù)方案為解決上述的技術(shù)問題，總體思路如下:
[0033]提供了一種清管器的跟蹤定位系統(tǒng)，包括:檢測裝置和數(shù)據(jù)處理裝置，其中，檢測裝置，用于產(chǎn)生脈沖光信號，并將脈沖光信號傳輸至管道同溝敷設(shè)光纜中的光纖；以及在向光纖傳輸脈沖光信號之后，檢測獲得管道同溝敷設(shè)光纜的瑞利散射信號；數(shù)據(jù)處理裝置，連接于檢測裝置，用于接收檢測裝置發(fā)送至的瑞利散射信號，并基于瑞利散射信號確定清管器的位置，由于清管器在光纖內(nèi)通過時，會產(chǎn)生巨大的振動，該振動作用在同溝敷設(shè)光纜中同溝光纜上，光纖的折射率、長度、芯徑等會有微小變化，造成該處相位發(fā)生變化，相位的變化最終引起瑞利散射光強(qiáng)度的變化，進(jìn)而在檢測到散射信號之后，就可以通過散射信號的差異來確定出清管器的位置，從而達(dá)到了可以實(shí)時檢測清管器的位置的技術(shù)效果，并且確定清管器位置的方式更加準(zhǔn)確，有效提高了信噪比。
[0034]為了更好的理解上述技術(shù)方案，下面通過附圖以及具體實(shí)施例對本實(shí)用新型技術(shù)方案做詳細(xì)的說明，應(yīng)當(dāng)理解本實(shí)用新型實(shí)施例以及實(shí)施例中的具體特征是對本實(shí)用新型技術(shù)方案的詳細(xì)的說明，而不是對本實(shí)用新型技術(shù)方案的限定，在不沖突的情況下，本實(shí)用新型實(shí)施例以及實(shí)施例中的技術(shù)特征可以相互組合。
[0035]本實(shí)用新型實(shí)施例提供一種清管器的跟蹤定位系統(tǒng)，請參考圖1，具體包括:
[0036]檢測裝置10，用于產(chǎn)生脈沖光信號，并將脈沖光信號傳輸至管道同溝敷設(shè)光纜中的光纖；以及
[0037]在向光纖傳輸脈沖光信號之后，檢測獲得管道同溝敷設(shè)光纜的瑞利散射信號；
[0038]數(shù)據(jù)處理裝置11，連接于檢測裝置10，用于接收檢測裝置發(fā)送至的瑞利散射信號，并基于瑞利散射信號確定清管器的位置。
[0039]管道同溝敷設(shè)光纜通常與管道并行敷設(shè)，通常在管道上方50cm左右，當(dāng)然，管道同溝敷設(shè)光纜由管道距離和施工條件決定，也可以為其它位置，對此本實(shí)用新型實(shí)施例不作限制。
[0040]在具體實(shí)施過程中，檢測裝置10和數(shù)據(jù)處理裝置11之間可以通過BNC接口相連，進(jìn)而散射信號可以通過BNC (Bayonet Nut Connector:卡扣配合型連接器)接口由檢測裝置10傳輸至數(shù)據(jù)處理裝置11，當(dāng)然也可以為其它接口，本實(shí)用新型實(shí)施例不作限制。
[0041]作為進(jìn)一步的優(yōu)選實(shí)施例，請參考圖2，檢測裝置10具體包括:
[0042]激光器20，用于為系統(tǒng)提供連續(xù)光波，例如可以采用窄線寬光源的激光器；
[0043]調(diào)制器21，連接于激光器20，調(diào)制器21主要是對激光器20所產(chǎn)生的連續(xù)光波起到調(diào)制的作用；
[0044]脈沖信號源22，連接于調(diào)制器21，用于向調(diào)制器提供調(diào)制信號，以使調(diào)制器21通過調(diào)制信號將連續(xù)光波調(diào)制為脈沖光信號；并且產(chǎn)生脈沖信號；
[0045]環(huán)形器23，連接于調(diào)制器21，用于將脈沖光信號傳輸至光纖；以及獲取光纖內(nèi)的散射光信號；
[0046]探測器24，連接于環(huán)形器23和脈沖信號源22，用于將散射光信號轉(zhuǎn)換為模擬電信號;
[0047]采集卡25，連接于脈沖信號源22和探測器24，用于在接收脈沖信號源發(fā)送的脈沖信號時，采集獲得模擬電信號，并將模擬電信號轉(zhuǎn)為數(shù)字信號，數(shù)字信號即為散射信號。
[0048]作為進(jìn)一步的優(yōu)選實(shí)施例,請參考圖3,檢測裝置10,還包括:
[0049]第一放大器30，設(shè)置于調(diào)制器21和環(huán)形器23之間，用于對脈沖光信號進(jìn)行放大操作。由于通過第一放大器30對脈沖光信號進(jìn)行了放大，故而會導(dǎo)致清管器所在位置的瑞利散射光強(qiáng)度產(chǎn)生更大的變化，進(jìn)而達(dá)到了更加準(zhǔn)確的確定出清管器位置的技術(shù)效果。
[0050]作為進(jìn)一步的優(yōu)選實(shí)施例，請繼續(xù)參考圖3檢測裝置，還包括:
[0051 ] 第二放大器31，設(shè)置于環(huán)形器21和探測器24之間，用于對散射光信號進(jìn)行放大操作，由于對散射光信號進(jìn)行了放大處理，所以所檢測的散射信號的強(qiáng)度更高，進(jìn)而能夠更加準(zhǔn)確的確定出清管器的位置。
[0052]作為進(jìn)一步的優(yōu)選實(shí)施例，請繼續(xù)參考圖3，檢測裝置10，還包括:
[0053]濾波器32，設(shè)置于第二放大器31和探測器24之間，用于濾除進(jìn)行放大處理過的散射光信號中所產(chǎn)生的噪音，由于通過濾波器32濾除了散射光信號中的噪音，故而達(dá)到了降低干擾的技術(shù)效果。
[0054]在這種情況下，環(huán)形器23的I端連接第一放大器31，2端連接第二放大器32，3端連接光纖。
[0055]作為進(jìn)一步的優(yōu)選實(shí)施例，請參考圖4，系統(tǒng)還包括:
[0056]顯示器12，連接于數(shù)據(jù)處理裝置11，用于對清管器的位置進(jìn)行提示。
[0057]在具體實(shí)施過程中，顯示器12可以作為一個單獨(dú)的主體，只起到顯示作用；顯示器12也可以與數(shù)據(jù)處理裝置11組合到一起，形成一個電子設(shè)備，例如:如圖5所示。另外，顯示器12可以通過文字方式顯示清管器的位置、也可以通過圖片方式顯示清管器的位置，對此本實(shí)用新型實(shí)施例不作限制。
[0058]下面，將介紹清管器的跟蹤定位系統(tǒng)的跟蹤原理。
[0059]如圖6(a)所示，為探測到的三條連續(xù)后向瑞利散射信號曲線，其中，橫軸表示光纖長度，縱軸表示探測時間，其中Itl處的虛線表示Ici處在不同時刻的光強(qiáng)圖，進(jìn)而獲取I。處在不同時刻的光強(qiáng)值就可以獲得圖6(b)。
[0060]圖6(b)表示同一位置處采集到的不同時刻的瑞利信號的示意圖，對于3(b)所示在同一位置處采集到的不同時刻信號Vl (t)、V2(t)相除，這樣能夠有效減小背景噪聲的影響，提高振動信號的信噪比:
[0061]S(Z) = Igll (O < Z < L)....................................⑴
[0062]式中，L為傳感光纖長度。
[0063]通過上面相除，就可以得到圖6(c)所示曲線，此圖中相對光強(qiáng)最高的點(diǎn)h即為瑞利信號變化最大的點(diǎn)，進(jìn)而可以基于此得出清管器的位置信息:
[0064]^jO — ^....................................(2)
[0065]式中，c為真空中光速，η為光纖纖芯折射率。
[0066]本實(shí)用新型的一個或多個實(shí)施例，至少具有以下有益效果:
[0067]由于在本實(shí)用新型實(shí)施例中，提供了一種清管器的跟蹤定位系統(tǒng)，包括:檢測裝置和數(shù)據(jù)處理裝置，其中，檢測裝置，用于產(chǎn)生脈沖光信號，并將脈沖光信號傳輸至管道同溝敷設(shè)光纜中的光纖；以及在向光纖傳輸脈沖光信號之后，檢測獲得管道同溝敷設(shè)光纜的瑞利散射信號；數(shù)據(jù)處理裝置，連接于檢測裝置，用于接收檢測裝置發(fā)送至的瑞利散射信號，并基于瑞利散射信號確定清管器的位置，由于清管器在光纖內(nèi)通過時，會產(chǎn)生巨大的振動，該振動作用在同溝敷設(shè)光纜中同溝光纜上，光纖的折射率、長度、芯徑等會有微小變化，造成該處相位發(fā)生變化，相位的變化最終引起瑞利散射光強(qiáng)度的變化，進(jìn)而在檢測到散射信號之后，就可以通過散射信號的差異來確定出清管器的位置，從而達(dá)到了可以實(shí)時檢測清管器的位置的技術(shù)效果，并且確定清管器位置的方式更加準(zhǔn)確，有效提高了信噪比。
[0068]盡管已描述了本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例，但本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員一旦得知了基本創(chuàng)造性概念，則可對這些實(shí)施例作出另外的變更和修改。所以，所附權(quán)利要求意欲解釋為包括優(yōu)選實(shí)施例以及落入本實(shí)用新型范圍的所有變更和修改。
[0069]顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本實(shí)用新型實(shí)施例進(jìn)行各種改動和變型而不脫離本實(shí)用新型實(shí)施例的精神和范圍。這樣，倘若本實(shí)用新型實(shí)施例的這些修改和變型屬于本實(shí)用新型權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本實(shí)用新型也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種清管器的跟蹤定位系統(tǒng)，其特征在于，包括: 檢測裝置，用于產(chǎn)生脈沖光信號，并將所述脈沖光信號傳輸至管道同溝敷設(shè)光纜中的光纖；以及 在向所述光纖傳輸所述脈沖光信號之后，檢測獲得所述管道同溝敷設(shè)光纜的瑞利散射信號; 數(shù)據(jù)處理裝置，連接于所述檢測裝置，用于接收所述檢測裝置發(fā)送至的所述瑞利散射信號，并基于所述瑞利散射信號確定所述清管器的位置。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述檢測裝置，具體包括: 激光器，用于為所述系統(tǒng)提供連續(xù)光波； 調(diào)制器，連接于所述激光器； 脈沖信號源，連接于所述調(diào)制器，用于向所述調(diào)制器提供調(diào)制信號，以使所述調(diào)制器通過所述調(diào)制信號將所述連續(xù)光波調(diào)制為所述脈沖光信號；并且產(chǎn)生脈沖信號； 環(huán)形器，連接于所述調(diào)制器，用于將所述脈沖光信號傳輸至所述光纖；以及獲取所述光纖內(nèi)的散射光信號； 探測器，連接于所述環(huán)形器和所述脈沖信號源，用于將所述散射光信號轉(zhuǎn)換為模擬電信號; 采集卡，連接于所述探測器和所述脈沖信號源，用于在接收所述脈沖信號源發(fā)送的所述脈沖信號時，采集獲得所述模擬電信號，并將所述模擬電信號轉(zhuǎn)為數(shù)字信號，所述數(shù)字信號即為所述散射信號。
3.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述檢測裝置，還包括: 第一放大器，設(shè)置于所述調(diào)制器和所述環(huán)形器之間，用于對所述脈沖光信號進(jìn)行放大操作。
4.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述檢測裝置，還包括: 第二放大器，設(shè)置于所述環(huán)形器和所述探測器之間，用于對所述散射光信號進(jìn)行放大操作。
5.如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述檢測裝置，還包括: 濾波器，設(shè)置于所述第二放大器和所述探測器之間，用于濾除進(jìn)行放大處理過的所述散射光信號中所產(chǎn)生的噪音。
6.如權(quán)利要求1-5任一所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括: 顯示器，連接于所述數(shù)據(jù)處理裝置，用于對所述清管器的位置進(jìn)行提示。
【文檔編號】G01V8/10GK204116627SQ201420525513
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年9月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月12日
【發(fā)明者】田孝忠, 周琰, 孫巍, 王海明, 譚東杰, 邱紅輝, 劉路, 蔡永軍, 馬云賓, 郭鳳林 申請人:中國石油天然氣股份有限公司