[發明專利]油氣管道泄漏監測系統及其偏振控制方法

無效

• 申請號: 201110323868.1
• 申請日: 2011-10-21
• 公開（公告）號: CN102434784A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發明（設計）人: 封皓;靳世久;曾周末;張溪默;安陽
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: F17D5/02
• 分類號: F17D5/02
• 代理公司: 天津才智專利商標代理有限公司 12108
• 代理人: 王顕

1.一種油氣管道泄漏監測系統，包括光源、分布式光纖微振動傳感器、耦合器、光電探測器、引導光纖和用于數據采集及信號處理的計算機，所述耦合器包括第1～第5耦合器，所述光源連接第1耦合器，該第1耦合器分別連接第2、第3耦合器，第2耦合器與分布式光纖微振動傳感器一端的第4耦合器連接，第3耦合器與分布式光纖微振動傳感器引導光纖的一端連接，該分布式光纖微振動傳感器引導光纖的另一端與分布式光纖微振動傳感器另一端的第5耦合器連接，所述第2、第3耦合器分別與第1、第2光電探測器連接，其特征在于：在所述光源和耦合器之間還設置有一偏振控制器。

2.根據權利要求1所述的油氣管道泄漏監測系統，其特征在于：所述偏振控制器為一個，其設置在所述光源和第1耦合器之間，三者通過引導光纖連接。

3.根據權利要求1所述的油氣管道泄漏監測系統，其特征在于：所述偏振控制器設置在所述第1耦合器和第2耦合器之間。

4.根據權利要求1所述的偏振控制裝置，其特征在于：所述偏振控制器設置在所述第1耦合器和第3耦合器之間。

5.根據權利要求1～4中任一項所述的油氣管道泄漏監測系統，其特征在于：所述偏振控制器為單偏振控制器。

6.一種利用權利要求1所述油氣管道泄漏監測系統進行油氣管道泄漏監測的偏振控制方法，包括以下步驟：

(1)判斷系統檢測信號的相關系數是否小于設定目標值，若否，則繼續比較系統檢測信號的相關系數與設定目標值的大小；若是，則執行步驟(2)；

(2)自動啟動偏振控制算法，以計算機計算后的信號相關系數做為反饋量，按照算法流程，由計算機并口向偏振控制器輸出控制量，改變分布式光纖微振動傳感器的正向/逆向傳輸光路中光波的偏振態；

(3)判斷系統檢測信號的相關系數是否大于設定目標值，若是，則偏振控制算法自動終止，繼續執行步驟(1)，若否，則執行步驟(2)。

7.根據權利要求6所述的偏振控制方法，其特征在于：所述偏振控制算法包括以下步驟：

1)設目標函數：f(x)＝1-ρ_xy，設定算法中的初始溫度T₀和溫度更新函數，其中：T₀(0＜T₀≤1)，F(T_k)＝p^k-1·T₀，p為溫度更新常數；

2)計算機隨機產生偏振控制器的初始控制字x₀，通過并口將x₀輸入偏振控制器；

3)計算機計算在該控制字x₀下第1、第2光電探測器接收到的兩路檢測信號的相關系數ρ_xy，得到目標函數值f(x₀)＝1-ρ_xy；

4)設x₀和f(x₀)為算法的當前最優量，并以當前x₀和f(x₀)做為全局最優量x_g和f(x_g)；

5)設置外循環計數器k的初值：k＝1；設置外循環次數k₀，且1＜k₀≤10；

6)設置內循環計數器n的初值：n＝1；設置內循環次數n₀，且1＜n₀≤10；

7)由計算機計算其對應的目標函數值f(x_n-1)，根據狀態產生函數所示產生新控制字x_n，通過并口將x_n輸入偏振控制器，其中狀態產生函數如下式所示：

xn=xn-1-f(xn-1)·sxn-1≥5πxn-1+f(xn-1)·c·s0<xn-1<5πxn-1+f(xn-1)·sxn-1≤0---(1)]]>

式(1)中s為最大搜索步長，且0＜s＜2π，c為隨機的±1。

8)計算目標函數增量Δf＝f(x_n)-f(x₀)，根據式(2)獲得狀態跳轉概率p_r的值：

式(2)中T_k為當前狀態溫度，由p_r與0～1間的隨機數r進行比較，若p_r≥r則令當前最優量x₀和f(x₀)更新等于x_n和f(x_n)；否則保留原最優量x₀和f(x₀)為當前最優解；

9)比較當前最優量x₀和f(x₀)和全局最優量x_g和f(x_g)，若f(x₀)小于f(x_g)，則用當前最優量x₀和f(x₀)更新全局最優量x_g和f(x_g)；否則保持全局最優解不變；

10)若n＜n₀，則n＝n+1，返回到(5)，否則繼續步驟(11)；

11)若k＜k₀，則k＝k+1，并令T_k＝F(T_k-1)，返回到(4)，否則繼續步驟(12)；

12)判斷全局最優量f(x_g)是否小于閾值u，若是，則維持全局最優量x_g和f(x_g)，算法結束；否則令全局最優量x_g和f(x_g)更新當前最優量x₀和f(x₀)，返回步驟(3)，開始新一輪算法歷程。