[發明專利]基于長輸油氣管道GIS的分布式振動光纜的定位方法及系統

有效

• 申請號: 201910941784.0
• 申請日: 2019-09-30
• 公開（公告）號: CN110648482B
• 公開（公告）日: 2021-07-06
• 發明（設計）人: 田銘;李俊;楊劉陽;楊智龍;王穎;徐紹剛
• 申請（專利權）人: 武漢理工光科股份有限公司
• 主分類號: G08B13/12
• 分類號: G08B13/12
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 許美紅

1.一種基于長輸油氣管道GIS的分布式振動光纜的定位方法，其特征在于，長輸油管道同溝鋪設有光纜，光纜一端連接有解調儀表，光纜中設置有多段用于維護的盤繞光纜；該方法包括以下步驟：

S1、在長輸油氣管道上方設置多個標記物，對標記物進行定位得到其坐標信息，通過解調儀表解析光纜的反射信號，得到每個標記物對應的光纜長度信息；

步驟S1的具體方法為：

在各個標記物的位置，對管道采用人為施加一定規律的敲擊，從解調儀表中獲取光纜的反射信號，進而解析得到各個標記物對應的光纜長度信息；通過GPS定位設備獲取各個標記物的GPS坐標信息；將光纜長度信息、GPS坐標信息和管道位置對應起來，構建得到光纜路由地理位置信息；

S2、分別計算出每相鄰的兩個標記物之間的距離，以及對應的光纜長度信息；

S3、設置誤差系數和分布式振動光纜的空間分辨率，依次計算每相鄰的兩個標記物之間的長度誤差，將其與設置的誤差系數進行比較；

步驟S3的具體方法為：

計算每相鄰的兩個標記物之間的長度誤差的公式具體為：

其中，i表示第i個標記物，LP(i+1,i)表示第i到i+1標記物之間的距離，Lf(i+1,i)表示第i到i+1標記物之間對應的光纜長度；

記η為誤差系數，L₀為分布式振動光纜的空間分辨率；

判斷與η的大小，Lf(i+1,i)與L₀大小；

S4、如果兩個相鄰標記物之間的長度誤差大于誤差系數，表示這兩個相鄰標記物之間的光纜有盤繞光纜，記錄盤繞點的位置；并在這兩個相鄰標記物的正中間增加新的標記物，將其分為兩段，并分別對這兩段執行步驟S2和步驟S3的處理；

步驟S4的具體方法為：

如果條件A：和條件B：Lf(i+1,i)≤L₀都不滿足，表示第i到i+1標記物之間光纜有盤繞；

在第i到i+1標記物正中間增加新標記物，變成兩段，分別對兩段執行步驟S2到步驟S3處理；

S5、如果所有相鄰標記物之間的長度誤差均小于或等于誤差系數，或者兩個相鄰標記物之間的光纜長度均小于空間分辨率，表示標記物定位結束；

步驟S5的具體方法為：

如果滿足條件A：或者條件B：Lf(i+1,i)≤L₀，第i到i+1標記物定位結束；

如果滿足條件A表示兩個標記物之間光纜距離與管道距離的關系是

如果滿足條件B，表示兩個標記物之間這一段光纜對應于一個物理空間分辨率距離；

S6、在地理信息系統上標記出所有標記物和盤繞點信息，完成長輸油氣管道的分布式振動光纜的定位工作。

2.根據權利要求1所述的基于長輸油氣管道GIS的分布式振動光纜的定位方法，其特征在于，步驟S1中的標記物包括管線上的里程樁或轉交樁。

3.一種基于長輸油氣管道GIS的分布式振動光纜的定位系統，其特征在于，該系統包括以下模塊：

探測光纜模塊，包括與長輸油管道同溝鋪設的光纜，光纜中設置有多段用于維護的盤繞光纜；

標記物，設置有多個，分別間隔設置在長輸油氣管道上方；在各個標記物的位置，對管道采用人為施加一定規律的敲擊，從解調儀表中獲取光纜的反射信號，進而解析得到各個標記物對應的光纜長度信息；通過GPS定位設備獲取各個標記物的GPS坐標信息；將光纜長度信息、GPS坐標信息和管道位置對應起來，構建得到光纜路由地理位置信息；

定位模塊，對標記物進行定位得到其坐標信息；

解調儀表模塊，與光纜一端連接；通過解調儀表解析光纜的反射信號，得到每個標記物對應的光纜長度信息；該模塊包括以下單元：

距離計算單元，用于分別計算出每相鄰的兩個標記物之間的距離，以及對應的光纜長度信息；

誤差比較單元，用于設置誤差系數和分布式振動光纜的空間分辨率，依次計算每相鄰的兩個標記物之間的長度誤差，將其與設置的誤差系數進行比較；

誤差比較單元的具體方法為：

計算每相鄰的兩個標記物之間的長度誤差的公式具體為：

其中，i表示第i個標記物，LP(i+1,i)表示第i到i+1標記物之間的距離，Lf(i+1,i)表示第i到i+1標記物之間對應的光纜長度；

記η為誤差系數，L₀為分布式振動光纜的空間分辨率；

判斷與η的大小，Lf(i+1,i)與L₀大小；

盤繞點檢測單元，用于進行判斷，如果兩個相鄰標記物之間的長度誤差大于誤差系數，表示這兩個相鄰標記物之間的光纜有盤繞光纜，記錄盤繞點的位置；并在這兩個相鄰標記物的正中間增加新的標記物，將其分為兩段，并分別將這兩段送入距離計算單元和誤差比較單元進行處理；

盤繞點檢測單元的具體方法為：

如果條件A：和條件B：Lf(i+1,i)≤L₀都不滿足，表示第i到i+1標記物之間光纜有盤繞；

在第i到i+1標記物正中間增加新標記物，變成兩段，分別對兩段執行距離計算單元和誤差比較單元的處理；

標記物定位模塊，用于進行判斷，如果所有相鄰標記物之間的長度誤差均小于或等于誤差系數，或者兩個相鄰標記物之間的光纜長度均小于空間分辨率，表示標記物定位結束；

標記物定位模塊的具體方法為：

如果滿足條件A：或者條件B：Lf(i+1,i)≤L₀，第i到i+1標記物定位結束；

如果滿足條件A表示兩個標記物之間光纜距離與管道距離的關系是

如果滿足條件B，表示兩個標記物之間這一段光纜對應于一個物理空間分辨率距離；

GIS信息標記模塊，用于在地理信息系統上標記出所有標記物和盤繞點信息，完成長輸油氣管道的分布式振動光纜的定位工作。