機5分析并確定泄漏點的準確 位置。
[0039]本發(fā)明的基于光纖負壓波的油氣管道泄漏監(jiān)測定位系統(tǒng)原理為：
[0040] 管道發(fā)生泄漏時，管道內(nèi)外壓差變大，流體迅速流失，泄漏點相鄰區(qū)域流體密度減 小、壓力降低，這種壓力下降的趨勢逐漸向管道兩端擴散，形成負壓波。在管道沿線分別安 裝光纖光柵壓力傳感器，泄漏點不同，負壓波到達兩端壓力傳感器時間差也不同。根據(jù)時間 差、管道長度、負壓波傳播速度，即可實現(xiàn)管道泄漏點的定位。
[0041] 其定位公式為：
[0042]
[0043] 其中：v是負壓波在管道中的傳播速度；
[0044] △ t為兩個檢測點接收到負壓波信號的時間差；
[0045] AL為兩檢測點所檢測的管道長度。
[0046] 如圖3所示，本發(fā)明的基于光纖負壓波的油氣管道泄漏監(jiān)測定位系統(tǒng)的定位方法， 包括以下幾個步驟：
[0047]步驟（1):根據(jù)光纖光柵壓力傳感器檢測到的油氣管道內(nèi)的負壓波信號的變化來 判斷所述光纖光柵壓力傳感器覆蓋的油氣管道區(qū)域是否發(fā)生泄漏，若發(fā)生泄漏，則進入下 一步;否則，光纖光柵壓力傳感器繼續(xù)檢測油氣管道內(nèi)的負壓波信號；
[0048]步驟(2):根據(jù)光纖光柵壓力傳感器傳送來的負壓波信號的壓力變化或壓力拐點 的時間進行粗判泄漏點的位置；
[0049]步驟(3):以最先接收到壓力變化或壓力拐點信號的光纖光柵壓力傳感器為起點， 并取處于步驟(2)所確定泄漏點同一側(cè)的其他光纖光柵壓力傳感器為終點，根據(jù)起點和終 點的間距A L以及接收到負壓波信號的時間差，確定負壓波傳播速度；
[0050] 負壓波傳播速度^ = ，其中，ti、t2分別為泄漏負壓波信號到達第1個光纖光 h-h 柵壓力傳感器和第2個光纖光柵壓力傳感器的時間；
[0051] 步驟(4):以最先接收到壓力變化或壓力拐點信號的光纖光柵壓力傳感器為起點， 分別與步驟(2)所確定泄漏點對稱的另一側(cè)不同光纖光柵壓力傳感器組成一組，計算出泄 漏點與起點間的若干組距離值，求取這些組距離值的平均值作為最終的泄漏點位置，實現(xiàn) 管道泄漏的精確定位。
[0052] 其中，起點與步驟(2)所確定泄漏點對稱的另一側(cè)的第i個光纖光柵壓力傳感器計 算得到的泄漏點與起點間的距離值t的表達式為：
[0053]
[0054] 其中，為起點與步驟(2)所確定泄漏點對稱的另一側(cè)的第i個光纖光柵壓力傳 感器接收到負壓波信號的時間差；
[0055] 為起點與步驟(2)所確定泄漏點對稱的另一側(cè)的第i個光纖光柵壓力傳感器 所檢測的管道長度，i為大于等于1的正整數(shù)。
[0056] 進一步地，步驟（1)中，判斷所述光纖光柵壓力傳感器覆蓋的油氣管道區(qū)域是否發(fā) 生泄漏的方法為：
[0057]當(dāng)所有光纖光柵壓力傳感器監(jiān)測到油氣管道內(nèi)的壓力不變或不存在壓力拐點時， 監(jiān)測主機判斷所有光纖光柵壓力傳感器覆蓋的油氣管道區(qū)域未發(fā)生泄漏；
[0058]當(dāng)單一光纖光柵壓力傳感器監(jiān)測到油氣管道內(nèi)的壓力變化或存在壓力拐點時，監(jiān) 測主機判斷該單一光纖光柵壓力傳感器覆蓋的油氣管道區(qū)域未發(fā)生泄漏；
[0059]當(dāng)多個光纖光柵壓力傳感器監(jiān)測到壓力變化或存在壓力拐點時，監(jiān)測主機判斷傳 感器所覆蓋的管線區(qū)域發(fā)生泄漏。
[0060] 進一步地，步驟(2)中，粗判泄漏點的位置為最早監(jiān)測到負壓變化或壓力拐點信號 的兩個相鄰的光纖光柵壓力傳感器之間。
[0061] 上述雖然結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】進行了描述，但并非對本發(fā)明保護范 圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不 需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護范圍以內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種基于光纖負壓波的油氣管道泄漏監(jiān)測定位系統(tǒng)，其特征在于，包括至少兩個光 纖光柵壓力傳感器，每個所述光纖光柵壓力傳感器分別安裝于油氣管道預(yù)設(shè)位置處;所述 光纖光柵壓力傳感器以并聯(lián)或串聯(lián)方式進行連接，其用于將檢測到的油氣管道內(nèi)部負壓波 信號轉(zhuǎn)換為光信號，并傳送至光纖光柵快速解調(diào)儀;所述光纖光柵快速解調(diào)儀用于同步采 集并傳送所述光信號至監(jiān)測主機進行分析處理，最終實現(xiàn)油氣管道的泄漏檢測及精確定 位。2. 如權(quán)利要求1所述的一種基于光纖負壓波的油氣管道泄漏監(jiān)測定位系統(tǒng)，其特征在 于，所述光纖光柵壓力傳感器并聯(lián)連接至通信光纜的多芯單模光纖，所述多芯單模光纖與 分路器相連，所述分路器與光纖光柵快速解調(diào)儀相連。3. 如權(quán)利要求1所述的一種基于光纖負壓波的油氣管道泄漏監(jiān)測定位系統(tǒng)，其特征在 于，所述光纖光柵壓力傳感器串聯(lián)連接至通信光纜的一芯單模光纖，所述一芯單模光纖與 光纖光柵快速解調(diào)儀相連。4. 如權(quán)利要求1所述的一種基于光纖負壓波的油氣管道泄漏監(jiān)測定位系統(tǒng)，其特征在 于，所述監(jiān)測主機上設(shè)有通信接口，所述通信接口與光纖光柵快速解調(diào)儀相連。5. 如權(quán)利要求4所述的一種基于光纖負壓波的油氣管道泄漏監(jiān)測定位系統(tǒng)，其特征在 于，所述通信接口采用以太網(wǎng)口。6. 如權(quán)利要求1所述的一種基于光纖負壓波的油氣管道泄漏監(jiān)測定位系統(tǒng)，其特征在 于，所述光纖光柵壓力傳感器等間隔安裝于油氣管道上。7. 如權(quán)利要求1所述的一種基于光纖負壓波的油氣管道泄漏監(jiān)測定位系統(tǒng)，其特征在 于，所述光纖光柵壓力傳感器根據(jù)預(yù)設(shè)不等間隔距離安裝于油氣管道上。8. -種基于如權(quán)利要求1-7任一所述基于光纖負壓波的油氣管道泄漏監(jiān)測定位系統(tǒng)的 定位方法，其特征在于，包括： 步驟（1):根據(jù)光纖光柵壓力傳感器檢測到的油氣管道內(nèi)的負壓波信號的變化來判斷 所述光纖光柵壓力傳感器覆蓋的油氣管道區(qū)域是否發(fā)生泄漏，若發(fā)生泄漏，則進入下一步； 否則，光纖光柵壓力傳感器繼續(xù)檢測油氣管道內(nèi)的負壓波信號； 步驟(2):根據(jù)光纖光柵壓力傳感器傳送來的負壓波信號的壓力變化或壓力拐點的時 間進行粗判泄漏點的位置； 步驟(3):以最先接收到壓力變化或壓力拐點信號的光纖光柵壓力傳感器為起點，并取 處于步驟(2)所確定泄漏點同一側(cè)的其他光纖光柵壓力傳感器為終點，根據(jù)起點和終點的 間距以及接收到負壓波信號的時間差，確定負壓波傳播速度； 步驟(4):以最先接收到壓力變化或壓力拐點信號的光纖光柵壓力傳感器為起點，分別 與步驟(2)所確定泄漏點對稱的另一側(cè)不同光纖光柵壓力傳感器組成一組，計算出泄漏點 與起點間的若干組距離值，求取這些組距離值的平均值作為最終的泄漏點位置，實現(xiàn)管道 泄漏的精確定位。9. 如權(quán)利要求8所述的定位方法，其特征在于，所述步驟（1)中，判斷所述光纖光柵壓力 傳感器覆蓋的油氣管道區(qū)域是否發(fā)生泄漏的方法為： 當(dāng)所有光纖光柵壓力傳感器監(jiān)測到油氣管道內(nèi)的壓力不變或不存在壓力拐點時，監(jiān)測 主機判斷所有光纖光柵壓力傳感器覆蓋的油氣管道區(qū)域未發(fā)生泄漏； 當(dāng)單一光纖光柵壓力傳感器監(jiān)測到油氣管道內(nèi)的壓力變化或存在壓力拐點時，監(jiān)測主 機判斷該單一光纖光柵壓力傳感器覆蓋的油氣管道區(qū)域未發(fā)生泄漏； 當(dāng)多個光纖光柵壓力傳感器監(jiān)測到壓力變化或存在壓力拐點時，監(jiān)測主機判斷傳感器 所覆蓋的管線區(qū)域發(fā)生泄漏。10.如權(quán)利要求8所述的定位方法，其特征在于，所述步驟(2)中，粗略判泄漏點的位置 為最早監(jiān)測到負壓變化或壓力拐點信號的兩個相鄰的光纖光柵壓力傳感器之間。
【專利摘要】本發(fā)明涉及油氣管道泄漏檢測領(lǐng)域，其公開了基于光纖負壓波的油氣管道泄漏監(jiān)測定位系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)包括至少兩個光纖光柵壓力傳感器，每個所述光纖光柵壓力傳感器分別安裝于油氣管道預(yù)設(shè)位置處；所述光纖光柵壓力傳感器以并聯(lián)或串聯(lián)方式進行連接，其用于將檢測到的油氣管道內(nèi)部負壓波信號轉(zhuǎn)換為光信號，并傳送至光纖光柵快速解調(diào)儀；所述光纖光柵快速解調(diào)儀用于同步采集并傳送所述光信號至監(jiān)測主機進行分析處理，最終實現(xiàn)油氣管道的泄漏檢測及精確定位。本發(fā)明不需要另外鋪設(shè)傳輸光纜，可實時準確獲得負壓波波速，大大增強對小泄漏的監(jiān)測能力，并取多組測量結(jié)果的平均值，可進一步提高定位精度，具有檢測靈敏度高、定位精度高和誤報率低等優(yōu)點。
【IPC分類】G01M3/28
【公開號】CN105509979
【申請?zhí)枴緾N201610016822
【發(fā)明人】王紀強, 趙林, 劉統(tǒng)玉, 李振, 劉媛
【申請人】山東省科學(xué)院激光研究所
【公開日】2016年4月20日
【申請日】2016年1月11日