雙主機(jī)分布式光纖預(yù)應(yīng)力管線運(yùn)行安全預(yù)警系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種雙主機(jī)分布式光纖預(yù)應(yīng)力管線運(yùn)行安全預(yù)警系統(tǒng)，包括室內(nèi)模塊以及室外模塊，其室外模塊包括管線端耦合器、引入端耦合器以及引出端耦合器，在預(yù)應(yīng)力管線的蝶閥外分別設(shè)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過光纖連接，在預(yù)應(yīng)力管線內(nèi)壁上布設(shè)的光纖通過引出端耦合器引到預(yù)應(yīng)力管線外，通過引入端耦合器引回預(yù)應(yīng)力管線內(nèi)；室內(nèi)模塊包括兩臺(tái)計(jì)算機(jī)、兩個(gè)數(shù)據(jù)采集卡、兩個(gè)光電探測(cè)器、兩個(gè)半導(dǎo)體激光器以及兩個(gè)室內(nèi)耦合器。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)科學(xué)合理、對(duì)鋼絲斷裂具有很高的監(jiān)測(cè)靈敏度和定位精度，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)容易實(shí)現(xiàn)，而且運(yùn)行可靠，更適用于長(zhǎng)距離預(yù)應(yīng)力管線。
【專利說(shuō)明】雙主機(jī)分布式光纖預(yù)應(yīng)力管線運(yùn)行安全預(yù)警系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于管線安全預(yù)警系統(tǒng)領(lǐng)域，尤其是一種雙主機(jī)分布式光纖預(yù)應(yīng)力管線運(yùn)行安全預(yù)警系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]預(yù)應(yīng)力管線包括預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管線，作為長(zhǎng)距離、大口徑輸水主力管材，具有適應(yīng)范圍廣、性價(jià)比高、壽命長(zhǎng)、抗震性能好、耐腐蝕、安裝方便、運(yùn)行成本低等優(yōu)點(diǎn)。正是由于這些優(yōu)點(diǎn)，預(yù)應(yīng)力管線被歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家大量應(yīng)用于水力、水電、市政給水、排水等領(lǐng)域。預(yù)應(yīng)力管線在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用始于20世紀(jì)80年代末，近些年來(lái)，我國(guó)已建或在建的大型輸水工程，無(wú)論從流量還是傳輸距離上都位居世界前列。這些工程都大量使用預(yù)應(yīng)力管線。隨著預(yù)應(yīng)力管線的大量應(yīng)用，對(duì)管線運(yùn)行安全的預(yù)警監(jiān)控，已經(jīng)顯得越來(lái)越重要。
[0003]根據(jù)國(guó)內(nèi)外對(duì)預(yù)應(yīng)力管線爆管事故的統(tǒng)計(jì)，預(yù)應(yīng)力鋼絲斷裂，簡(jiǎn)稱斷絲，是引起爆管的主要原因。如何利用各種新方法、新技術(shù)在管道因水錘作用、腐蝕和鋼絲材質(zhì)不均衡性等隱患所導(dǎo)致的爆管之前給出預(yù)警信息并準(zhǔn)確定位，從而對(duì)爆管事故防患于未然，是預(yù)應(yīng)力管線安全運(yùn)行和發(fā)展所面臨的重大挑戰(zhàn)。
[0004]目前，國(guó)內(nèi)外已有多種斷絲爆管檢測(cè)技術(shù)和方法。但大多數(shù)檢測(cè)技術(shù)主要是采用周期檢查管材，評(píng)估鋼絲狀態(tài)的方法來(lái)判斷管材是否需要維修或替換。例如，遙控領(lǐng)域變壓耦合檢查法(RFTC)，自1997年商業(yè)化推出后，已成為預(yù)應(yīng)力管線行業(yè)評(píng)估的標(biāo)準(zhǔn)。RFTC技術(shù)可為管理人員提供預(yù)應(yīng)力管線中管道的位置、分布和破壞數(shù)量，從而得到最佳狀態(tài)評(píng)估資料。雖然這種技術(shù)幾乎適合所有類型的預(yù)應(yīng)力管線，但其要求預(yù)應(yīng)力管線暫停服務(wù)，操作不方便，影響了管道的使用，且實(shí)時(shí)性差。
[0005]2007年，自由游動(dòng)檢測(cè)儀被成功開發(fā)并用于預(yù)應(yīng)力管線領(lǐng)域。它擁有在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行預(yù)應(yīng)力管線RFTC檢查的能力?？梢酝ㄟ^小型帶壓鉆孔分接技術(shù)將這種新型儀器投入到管道中，沿著水流穿越管線的同時(shí)收集RFTC數(shù)據(jù)，然后在下游另一個(gè)帶壓鉆孔分接裝置中被回收。雖然自由游動(dòng)檢測(cè)儀可以在管線工作狀態(tài)下進(jìn)行檢測(cè)，但仍具有操作復(fù)雜，對(duì)突發(fā)性事件不能實(shí)時(shí)預(yù)警的不足。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種雙主機(jī)分布式光纖預(yù)應(yīng)力管線運(yùn)行安全預(yù)警系統(tǒng)，該預(yù)警系統(tǒng)對(duì)鋼絲斷裂具有很高的監(jiān)測(cè)靈敏度和定位精度，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)容易實(shí)現(xiàn)，而且運(yùn)行可靠。
[0007]本發(fā)明解決其技術(shù)問題是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0008]一種雙主機(jī)分布式光纖預(yù)應(yīng)力管線運(yùn)行安全預(yù)警系統(tǒng)，包括室內(nèi)模塊以及室外模塊，室內(nèi)模塊通過光纖連接室外模塊，室外模塊安裝在預(yù)應(yīng)力管線上，在預(yù)應(yīng)力管線上設(shè)置有蝶閥，在預(yù)應(yīng)力管線內(nèi)壁布設(shè)有光纖，其⑴、該室外模塊包括管線端耦合器、引入端耦合器以及引出端耦合器，在預(yù)應(yīng)力管線的蝶閥外分別設(shè)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過光纖連接，在預(yù)應(yīng)力管線內(nèi)壁上布設(shè)的光纖通過引出端耦合器引到預(yù)應(yīng)力管線外，通過引入端耦合器引回預(yù)應(yīng)力管線內(nèi)；
[0009]⑵、室內(nèi)模塊包括兩臺(tái)計(jì)算機(jī)、兩個(gè)數(shù)據(jù)采集卡、兩個(gè)光電探測(cè)器、兩個(gè)半導(dǎo)體激光器以及兩個(gè)室內(nèi)耦合器，該兩個(gè)室內(nèi)耦合器各自的一個(gè)端口分別通過光纖連接預(yù)應(yīng)力管線兩端的管線端耦合器，兩個(gè)室內(nèi)耦合器各自的一個(gè)輸入端分別連接各自的半導(dǎo)體激光器，兩個(gè)室內(nèi)耦合器各自的一個(gè)輸出端分別連接各自的光電探測(cè)器，光電探測(cè)器的輸出端分別連接各自數(shù)據(jù)采集卡的輸入端，數(shù)據(jù)采集卡的輸出端分別連接各自計(jì)算機(jī)的輸入端，兩個(gè)計(jì)算機(jī)之間互相通訊。
[0010]而且，所述的兩個(gè)計(jì)算機(jī)之間通過有線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通訊。
[0011]而且，所述的兩個(gè)計(jì)算機(jī)之間通過無(wú)線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通訊。
[0012]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和有益效果為:
[0013]1、本雙主機(jī)分布式光纖預(yù)應(yīng)力管線運(yùn)行安全預(yù)警系統(tǒng)的室外模塊包括管線端耦合器、引入端耦合器以及引出端耦合器，在預(yù)應(yīng)力管線的蝶閥外分別設(shè)置相匹配的引出端耦合器以及弓I入端耦合器，弓I出端耦合器和弓I入端耦合器通過光纖連接，在預(yù)應(yīng)力管線內(nèi)壁上布設(shè)的光纖通過引出端耦合器引到預(yù)應(yīng)力管線外，通過引入端耦合器引回預(yù)應(yīng)力管線內(nèi)，該結(jié)構(gòu)設(shè)置保證了預(yù)應(yīng)力管線上蝶閥的密封性，光纖不直接穿過蝶閥，而是在蝶閥一側(cè)的預(yù)應(yīng)力管線上將光纖引出，在預(yù)應(yīng)力管線外側(cè)繞過蝶閥，再?gòu)牡y另一側(cè)重新引入預(yù)應(yīng)力管線內(nèi)，實(shí)現(xiàn)對(duì)蝶閥的跨越。穿出預(yù)應(yīng)力管線光纖兩端分別接引出端耦合器以及引入端耦合器，兩耦合器之間的光纖就不會(huì)對(duì)振動(dòng)敏感，以降低管外噪聲振動(dòng)干擾。
[0014]2、本雙主機(jī)分布式光纖預(yù)應(yīng)力管線運(yùn)行安全預(yù)警系統(tǒng)室內(nèi)模塊包括兩臺(tái)計(jì)算機(jī)、兩個(gè)數(shù)據(jù)采集卡、兩個(gè)光電探測(cè)器、兩個(gè)半導(dǎo)體激光器以及兩個(gè)室內(nèi)耦合器，該兩個(gè)室內(nèi)耦合器各自的一個(gè)端口分別通過光纖連接預(yù)應(yīng)力管線兩端的管線端耦合器，兩個(gè)室內(nèi)耦合器各自的一個(gè)輸入端分別連接各自的半導(dǎo)體激光器，兩個(gè)室內(nèi)耦合器各自的一個(gè)輸出端分別連接各自的光電探測(cè)器，光電探測(cè)器的輸出端分別連接各自數(shù)據(jù)采集卡的輸入端，數(shù)據(jù)采集卡的輸出端分別連接各自計(jì)算機(jī)的輸入端，兩個(gè)計(jì)算機(jī)之間互相通訊，該結(jié)構(gòu)布置方式的優(yōu)點(diǎn)是采用兩個(gè)激光器對(duì)射，檢測(cè)的最大距離比一臺(tái)激光器方式擴(kuò)大一倍，尤其適用于長(zhǎng)輸水干線中兩閥室間距較長(zhǎng)的情況。
[0015]3、本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)科學(xué)合理、對(duì)鋼絲斷裂具有很高的監(jiān)測(cè)靈敏度和定位精度，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)容易實(shí)現(xiàn)，而且運(yùn)行可靠，更適用于長(zhǎng)距離預(yù)應(yīng)力管線。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1為本發(fā)明的鋪設(shè)示意框圖；
[0017]圖2為本發(fā)明在預(yù)應(yīng)力管線部分的布置示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面通過具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳述，以下實(shí)施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0019]一種雙主機(jī)分布式光纖預(yù)應(yīng)力管線運(yùn)行安全預(yù)警系統(tǒng)，包括室內(nèi)模塊I以及室外模塊2，室內(nèi)模塊通過光纖連接室外模塊，室外模塊安裝在預(yù)應(yīng)力管線4上，在預(yù)應(yīng)力管線上設(shè)置有蝶閥7，在預(yù)應(yīng)力管線內(nèi)壁布設(shè)有光纖5，其⑴、該室外模塊包括管線端耦合器3、引入端耦合器6以及引出端耦合器8，在預(yù)應(yīng)力管線的蝶閥外分別設(shè)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過光纖連接，在預(yù)應(yīng)力管線內(nèi)壁上布設(shè)的光纖通過引出端耦合器引到預(yù)應(yīng)力管線外，通過引入端耦合器引回預(yù)應(yīng)力管線內(nèi)；(2)、室內(nèi)模塊包括兩臺(tái)計(jì)算機(jī)、兩個(gè)數(shù)據(jù)采集卡、兩個(gè)光電探測(cè)器、兩個(gè)半導(dǎo)體激光器以及兩個(gè)室內(nèi)耦合器，該兩個(gè)室內(nèi)耦合器各自的一個(gè)端口分別通過光纖連接預(yù)應(yīng)力管線兩端的管線端耦合器，兩個(gè)室內(nèi)耦合器各自的一個(gè)輸入端分別連接各自的半導(dǎo)體激光器，兩個(gè)室內(nèi)耦合器各自的一個(gè)輸出端分別連接各自的光電探測(cè)器，光電探測(cè)器的輸出端分別連接各自數(shù)據(jù)采集卡的輸入端，數(shù)據(jù)采集卡的輸出端分別連接各自計(jì)算機(jī)的輸入端，兩個(gè)計(jì)算機(jī)之間互相通訊。該兩個(gè)計(jì)算機(jī)之間通過有線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通訊，也可以采用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通τΗ ο
[0020]本發(fā)明預(yù)應(yīng)力管線蝶閥段部分光纖需穿出管線繞過蝶閥。在預(yù)應(yīng)力管線外的光纖兩端加裝引出端耦合器以及引入端耦合器，屏蔽此段光纖處的干擾信號(hào)。光波按照以下方法傳播:光波通過管線端耦合器進(jìn)入預(yù)應(yīng)力管線內(nèi)光纖，可以探測(cè)斷絲或泄漏振動(dòng)信號(hào)；在蝶閥處，光纖中光波在引出端耦合器處匯合，進(jìn)入預(yù)應(yīng)力管線外光纖繞過蝶閥，此時(shí)光纖將不感受到外界振動(dòng)信號(hào)；在蝶閥另一側(cè)通過引入端耦合器再次進(jìn)入預(yù)應(yīng)力管線內(nèi)光纖，繼續(xù)探測(cè)振動(dòng)信號(hào)；如再遇蝶閥，將再按上述方法繞過。
[0021]室內(nèi)模塊與室外模塊之間的光纖作用是完成預(yù)應(yīng)力管線內(nèi)分布式光纖微振動(dòng)傳感器與微振動(dòng)檢測(cè)器之間的光波和干涉光信號(hào)傳輸。因此對(duì)外界的干擾信號(hào)不敏感。而反應(yīng)敏感的分布式光纖微振動(dòng)傳感器貼覆在預(yù)應(yīng)力管線內(nèi)壁上，這樣可以有效地減少外界干擾信號(hào)對(duì)檢測(cè)系統(tǒng)的干擾。
[0022]本發(fā)明采用兩個(gè)半導(dǎo)體激光器對(duì)射，檢測(cè)的最大距離比一個(gè)激光器一臺(tái)主機(jī)方式擴(kuò)大一倍，尤其適用于長(zhǎng)輸水干線中兩閥室間距較長(zhǎng)的情況，而且預(yù)應(yīng)力管線兩端各安裝一個(gè)光電探測(cè)器、一塊數(shù)據(jù)采集卡和一臺(tái)計(jì)算機(jī)，分別采集數(shù)據(jù)。尾端計(jì)算機(jī)采集的數(shù)據(jù)經(jīng)過處理后，通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)傳到首端，首端計(jì)算機(jī)通過分析首末端兩個(gè)數(shù)據(jù)對(duì)斷絲或泄漏發(fā)生的位置進(jìn)行定位。
【權(quán)利要求】
1.一種雙主機(jī)分布式光纖預(yù)應(yīng)力管線運(yùn)行安全預(yù)警系統(tǒng)，包括室內(nèi)模塊以及室外模塊，室內(nèi)模塊通過光纖連接室外模塊，室外模塊安裝在預(yù)應(yīng)力管線上，在預(yù)應(yīng)力管線上設(shè)置有蝶閥，在預(yù)應(yīng)力管線內(nèi)壁布設(shè)有光纖，其特征在于: (I)、該室外模塊包括管線端耦合器、引入端耦合器以及引出端耦合器，在預(yù)應(yīng)力管線的蝶閥外分別設(shè)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過光纖連接，在預(yù)應(yīng)力管線內(nèi)壁上布設(shè)的光纖通過引出端耦合器引到預(yù)應(yīng)力管線外，通過引入端耦合器引回預(yù)應(yīng)力管線內(nèi)； ⑵、室內(nèi)模塊包括兩臺(tái)計(jì)算機(jī)、兩個(gè)數(shù)據(jù)采集卡、兩個(gè)光電探測(cè)器、兩個(gè)半導(dǎo)體激光器以及兩個(gè)室內(nèi)耦合器，該兩個(gè)室內(nèi)耦合器各自的一個(gè)端口分別通過光纖連接預(yù)應(yīng)力管線兩端的管線端耦合器，兩個(gè)室內(nèi)耦合器各自的一個(gè)輸入端分別連接各自的半導(dǎo)體激光器，兩個(gè)室內(nèi)耦合器各自的一個(gè)輸出端分別連接各自的光電探測(cè)器，光電探測(cè)器的輸出端分別連接各自數(shù)據(jù)采集卡的輸入端，數(shù)據(jù)采集卡的輸出端分別連接各自計(jì)算機(jī)的輸入端，兩個(gè)計(jì)算機(jī)之間互相通訊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙主機(jī)分布式光纖預(yù)應(yīng)力管線運(yùn)行安全預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于:所述的兩個(gè)計(jì)算機(jī)之間通過有線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通訊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙主機(jī)分布式光纖預(yù)應(yīng)力管線運(yùn)行安全預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于:所述的兩個(gè)計(jì)算機(jī)之間通過無(wú)線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通訊。
【文檔編號(hào)】G08B21/18GK103680076SQ201210319718
【公開日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2012年8月31日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月31日
【發(fā)明者】周釗名, 靳志剛 申請(qǐng)人:天津市譽(yù)航潤(rùn)銘科技發(fā)展有限公司