[實用新型]一種基于BOTDA原理的長輸管道洪水沖蝕監測系統

有效

• 申請號: 201821634965.6
• 申請日: 2018-10-09
• 公開（公告）號: CN209415055U
• 公開（公告）日: 2019-09-20
• 發明（設計）人: 易曉華;黎勇飛;羅夢雅
• 申請（專利權）人: 廣州固源電力工程設計有限公司
• 主分類號: F17D5/00
• 分類號: F17D5/00;G01B11/16
• 代理公司: 廣州浩泰知識產權代理有限公司 44476
• 代理人: 張金昂

本實用新型涉及一種基于BOTDA原理的長輸管道洪水沖蝕監測系統。本實用新型包括輸送管道、BOTDA分析監測設備、應變探測光纜。通過應變探測光纜沿輸送管道方向平行敷設，對管路下方的土層應變異常進行捕捉，實現分布式測量，克服了傳統的電測式傳感器布設傳感器數量龐大，且有限布置無法全面反映長距離管道下方土層應變異常的問題，從而有效預警洪水可能對輸送管路下方土層造成的沖蝕。

技術領域

本實用新型涉及油氣運輸安全監測領域，具體涉及一種基于BOTDA原理的長輸管道洪水沖蝕監測系統。

背景技術

油氣儲運安全事關國家能源供應安全。隨著我國經濟的迅猛發展，石油和天然氣的使用量逐年增加。管道是油氣輸送的主要方式，具有運量大、不受地表氣候和地面其他因素限制等優點。然而，部分長距離油氣輸送管道所敷設的地區在經歷暴雨或洪水等突發災害時，其下方的填充土層可能被洪水沖蝕形成地陷，出現空洞，導致輸送管路下方懸空，上下受力失衡，一旦超過管路撓曲強度，管道會折斷。因此，對長輸管道下方土層的應變監測十分重要。目前，傳統的電測式傳感器需要布設數量極其龐大的傳感器，從布點連線到數據采集不僅復雜而且成本高，并且受到布點數量的限制，無法全面反映長距離管道下方土層的應變情況，從而無法全面預警洪水可能對輸送管路下方土層造成的沖蝕。

實用新型內容

為了解決上述技術問題，本實用新型給出技術方案如下：

一種基于BOTDA原理的長輸管道洪水沖蝕監測系統，包括輸送管道、BOTDA分析監測設備、應變探測光纜，其特征在于：所述BOTDA分析監測設備設置有BOTDA測量通道與信號探測電路，所述BOTDA測量通道中設置有脈沖激光光源、連續激光光源；所述應變探測光纜沿輸送管道方向平行敷設于輸送管道下方，應變探測光纜周邊敷設土層處于壓緊狀態；所述應變探測光纜中至少設置2芯單模通信光纖，所述2芯單模通信光纖一端分別連接BOTDA測量通道內的脈沖激光光源及連續激光光源，另一端在應變探測光纜末端相互熔接，構成一個BOTDA測量環路。

BOTDA即布里淵光時域分析的簡稱，屬于一種分布式光纖傳感技術：從光纖的兩端分別注入脈沖光信號和連續光信號，當脈沖光與連續光的頻率差與光纖中某個區間的布里淵頻移相等時，該區域就會發生受激布里淵放大效應，兩束光之間發生能量轉移。根據光纖布里淵頻移與光纖應變之間的關系，對兩激光的頻率進行連續的調節，信號探測電路監測從光纖一端耦合出來的連續光功率可以確定光纖各小段區域上能量轉移達到最大時所對應的頻率差，從而得到應變的位置信息，實現分布式測量。具體到本實用新型，管道施工時，壓緊光纜周邊土層，正常情況下光纖的應變是均勻分布的，一旦某區域的土層被沖蝕或者地陷，將改變應變分布。管道沿線敷設的單模通信光纖能及時捕獲這些應變異常，并在BOTDA分析監測設備內經計算后實時顯示出來，定位異常點的位置信息。

作為優選，所述應變探測光纜為緊套型光纜。使用緊套型光纜，配合光纜周邊被壓緊的土層，使正常情況下均勻分布的應變更加明顯，能夠更加敏感地捕捉輸送管道下方土層的應變異常。

作為優選，所述BOTDA分析監測設備設置2個BOTDA測量通道，所述應變探測光纜內共設置4芯單模通信光纖，與所述BOTDA分析監測設備形成兩個BOTDA測量環路。此處的設置不僅可以實現兩通道實時監測，也能在雙通道之間形成備份機制。

作為優選，所述應變探測光纜分段鋪設時進行熔接，熔接處設置光纜接續盒進行接續保護。此處的設置是為了更好的保護由于長距離敷設而需要熔接的光纜部分。