[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

技術領域

本發明涉及管道監測技術領域，尤其涉及一種油氣管道泄漏監測系統及其偏振控制方法。

背景技術

管道運輸作為目前石油、天然氣最為經濟合理的運輸方式，對國民經濟的發展產生了重要作用。由于管道輸送介質的危險性和污染性，管道一旦發生泄漏將會造成巨大的經濟損失、環境污染及人身傷害，因此隨著管道運輸業的不斷發展，為了維護管道的安全運行，管道運行監測技術也在不斷發展，作為管道監控核心的泄漏監測技術一直受到各國科技工作者的重視。

近年來，由于我國管道的老齡化和第三方破壞形勢的日益嚴峻，如何利用各種新方法、新技術在管道因打孔盜油、機械開挖以及滑坡、泥石流等威脅事件導致泄漏之前給出預警信息并準確定位，從而對泄漏事故防患于未然，是我國管道安全運行和發展所面臨的重大挑戰。

基于雙Mach-Zehnder光纖干涉技術的分布式光纖油氣管道安全檢測及預警系統能夠對威脅管道安全的事件進行實時監測、預警以及定位。

中國發明專利ZL200410020046.6采用光纖干涉技術，能夠在侵入事件發生前對事發點進行高精度定位。該方法在管道附近沿管道鋪設一根光纜，利用光纜中的三根光纖構成順、反兩路微振動傳感器，通過測量兩路干涉光信號的時差實現對侵入事件定位的目的。它能在管道泄漏前對事發點進行定位，其定位精度較高且與管道長度無關。

由于在定位時采用的是互相關函數估計時延的方法，因此該監測預警方法對信號相關性的要求很高，只有當信號具備了足夠好的相關性時，才能達到理想的定位精度。但是因為單模光纖具有光纖雙折射的特性，不同傳感光纖的偏振特性不會相同，使得干涉信號對系統輸入光波的偏振態敏感，造成“偏振誘導相位偏移”現象，從而導致信號往往不能保持良好的相關性；當相關系數下降到一個臨界值時，將會導致互相關法計算定位完全失效。

發明內容

本發明的目的是提供一種在油氣管道泄漏監測系統中，當系統的兩路干涉光信號由于輸出光偏振影響造成相關性惡化、影響定位精度時，通過偏振控制器能夠快速恢復信號良好相關性的偏振控制結構和偏振控制方法。

為此，本發明的技術方案如下：

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，在所述光源和耦合器之間還設置有一偏振控制器。

保持油氣管道泄漏監測系統的主結構不變，將偏振控制器安裝在光源和第1耦合器之間，即偏振控制器的前后端通過引導光纖分別與光源和第1耦合器連接；或者所述偏振控制器安裝在第1耦合器與第2耦合器之間，偏振控制器前端通過引導光纖與第1耦合器連接，后端通過引導光纖與第2耦合器連接；或者所述偏振控制器安裝在第1、第3耦合器與3c之間，偏振控制器前端通過引導光纖與第1耦合器連接，后端通過引導光纖與第3耦合器連接。

在單偏振結構中，單偏振控制器安裝在光源和第1耦合器之間時，光源發出的光經過偏振控制器調制后，進入第1耦合器；單偏振控制器安裝在第1、第2耦合器之間時，第1耦合器的出射光經過偏振控制器調制后，通過第2耦合器進入分布式光纖微振動傳感器的正向(順時針方向)傳輸光路；單偏振控制器安裝在第1、第3耦合器之間時，第1耦合器的出射光經過偏振控制器調制后，通過第3耦合器進入分布式光纖微振動傳感器的逆向(逆時針方向)傳輸光路。在該系統結構中，當系統兩路檢測信號相關性下降時，偏振控制器通過本專利所述的偏振控制算法改變輸出光偏振態，恢復信號的良好相關性。

所述光電探測器可以采用InGaAs型光電探測器或其它適宜的光電探測器，所述光源可以采用波長為1550納米的半導體激光器或其它適宜的激光器，所述偏振控制器可以采用通用光電公司的PCD-M02型集成PolaRite?II/III偏振控制器或其它適宜的電控偏振控制器。

一種利用上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)；