[發明專利]基于光纖振動及溫度測試的沙漠埋地管道監測系統與方法

在審

• 申請號: 202110969880.3
• 申請日: 2021-11-17
• 公開（公告）號: CN113819401A
• 公開（公告）日: 2021-12-21
• 發明（設計）人: 葛亮;蔣炎;胡澤;肖小汀;汪敏;牟強;陳昊;靳濤
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: F17D5/02
• 分類號: F17D5/02;F17D5/00
• 代理公司: 成都金英專利代理事務所(普通合伙) 51218
• 代理人: 袁英

本發明公開了基于光纖振動及溫度測試的沙漠埋地管道監測系統與方法，方法包括設置沙漠埋地管道監測系統，并通過沙漠埋地管道監測系統采集埋地管道的振動信號和溫度信號；對振動信號中的原始散射曲線進行差分處理得到最初的光強變化幅度結果，并運用濾波算法對差值曲線進行平滑處理，得到振動源位置數值；利用溫度信號中的斯托克斯光和反斯托克斯光的光強進行溫度解調，得到溫度數值；獲取振動信號的振動波形和溫度信號的溫度波形，提取振動波形和溫度波形的頻域的信號特征并計算管道移位變形大小，根據預設的判定條件判斷故障事件類型。本發明能有效監測沙漠地帶埋地管道由于沙丘移動而產生異常狀況，可實時監測管道沿線情況，故障定位監測準確性高。

技術領域

本發明涉及管道監測技術領域，尤其涉及一種基于分布式光纖振動及溫度測試的沙漠埋地管道監測系統與方法。

背景技術

隨著我國能源結構的變革和能源需求的增加,石油、天然氣在我國能源需求中將會逐年增加。石油、天然氣從開采到消費需要經過層層環節，而且受制于我國能源分布的影響，產地和消費密集地區可能要跨越上千公里之遠。油氣的運輸普遍采用管道運輸方式，目前管道運輸已成為石油、天然氣等危險物質以及流質物料的主要運輸方式，尤其是在國家能源戰略的調整以及西氣東輸工程的成功運行之后，管道運輸方式得到了大規模地使用。但是由于運輸地理位置跨度大，特別是處于含有流沙區域的沙漠地帶，工作環境惡劣，從而導致管道的損耗尤為嚴重，使用壽命普遍低于正常值，出現管道的裸露、移位、拱起、扭曲、剪切、泄漏甚至管道斷裂問題，導致管道事件日益頻發，不僅會使企業承受重大的經濟損失還有可能對人民的生命財產以及環境造成巨大的威脅。在管道輸送過程中不發生異常問題顯然是不切實際的，所以對于研究人員來說，只能從防微杜漸的角度考慮，及時、高效的監測出異常現象，將損失降到最低。對發生異常的管道段進行管道分析，得出關鍵信息，判斷故障模式和故障等級，盡可能早的采取應對措施對故障進行補救。

如申請號為CN201410332580.4的專利申請公開了一種基于分布式光纖傳感器和聲波的管道監測方法，該方法包括在管道監測區域鋪設分布式光纖傳感器，同時在該管道的兩端、或者在該管道上分段安裝聲波傳感單元的步驟，利用分布式光纖傳感器和聲波傳感單元同時對管道進行實時監測；為分布式光纖傳感器配置光功率檢測模塊，并為聲波傳感單元配置聲波信號接收與處理裝置的步驟；當管道泄漏時，綜合分布式光纖傳感器檢測到的泄漏信號和聲波傳感單元檢測到的泄漏信號判斷的步驟。雖然該方案采用光纖傳感器和聲波傳感單元同時對管道進行實時監測，但是未對傳感器提取的信號進行特征處理，監測信號的準確性不高。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種基于分布式光纖振動及溫度測試的沙漠埋地管道信息的監測系統與監測方法，通過上位機計算移位大小并分析埋地管道移位變形情況；然后通過埋地管道移位變形情況提取振動事件和溫度事件信號特征；最后通過信號特征類型進行模式識別以及做出相應的預警處理措施。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：

一種基于光纖振動及溫度測試的沙漠埋地管道監測方法，包括以下步驟：

S1，設置沙漠埋地管道監測系統，并通過沙漠埋地管道監測系統采集埋地管道的振動信號和溫度信號；

S2，利用差值算法對振動信號中的原始散射曲線進行差分處理得到最初的光強變化幅度結果，并運用濾波算法對差值曲線進行平滑處理，去除振動信號中多余的噪聲，得到振動源位置數值；

S3，根據自發拉曼散射效應技術和光時域反射技術，利用溫度信號中的斯托克斯光和反斯托克斯光的光強進行溫度解調，得到溫度數值；

S4，獲取振動信號的振動波形和溫度信號的溫度波形，提取振動波形和溫度波形的頻域的信號特征并計算管道移位變形大小，根據預設的判定條件判斷故障事件類型。

具體的，步驟S2具體包括以下子步驟：