一种复杂地质长距离引水管道安全监测系统及方法

技术领域

本发明涉及管道技术领域，具体为一种复杂地质长距离引水管道安全监测系统及方法。

背景技术

长距离引水管道，由于管道距离较长，其管道水压较大，就会容易在管道内形成水锤、泄露、爆管等安全事件，同时，现有的长距离引水管道通过普通的传感器进行监测时，由于长距离引水管道距离过长，且大部分管段在无人且地势不好的地段，从而通过埋设普通的传感器进行监测，不仅导致传感器需求数量较多，且后期维护成本较大，同时得到的数据不够准确，从而不能准确判断处安全事件的类型，为此，我们设计一种复杂地质长距离引水管道安全监测系统及方法。

上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是最接近的现有技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种复杂地质长距离引水管道安全监测系统及方法，以解决上述背景技术中提出的由于长距离引水管道距离过长，大部分管道在无人且地势不好的地段，从而埋设普通的传感器实施监测，不仅导致传感器需求数量较多，且后期维护成本较大，同时得到的数据不够准确，从而导致不能准确判断处安全事件的类型的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种复杂地质长距离引水管道安全监测系统,包括：

分布式光纤管道安全监测子系统，沿管道外壁进行贴壁敷设，用于实时感知管道沿线威胁管道安全事件所形成的扰动信息，并将其信息数据进行记录；

压力水听监测子系统，间隔设置于管道上，用于对管道内的水声信息以及管道内的压力大小进行实时监测，并对实时监测的数据进行记录；

数据处理单元，用于对分布式光纤管道安全监测子系统和压力水听监测子系统所监测的数据进行收集、传输以及处理后以时间或位置维度波形图进行呈现。

优选的，所述分布式光纤管道安全监测子系统包括：

传感光缆，于管道上进行贴壁敷设，用于对沿管道线上的振动、声音以及应变数据进行收集并转化为光信号传输至数据处理单元进行转化；

光缆固定件，间隔设置于光缆和管道砂浆层之间，用于对光缆进行固定使其贴合管道外壁。

优选的，所述压力水听监测子系统包括：

信号收集层，通过设置压力脉冲传感器、水听器以对管道内压力以及声音进行收集形成脉冲信号以及声信号；

感知层，将压力脉冲传感器收集形成的脉冲信号以及水听器收集的声信号传递至数据采集层；

数据采集层，用于对感知层的脉冲信号以及声信号收集，并转换成可以进行传输和存储的数据类型，并将其传递至远端的数据处理单元。

优选的，所述数据处理单元包括：

数据处理层，用于接收和处理分布式光纤管道安全监测子系统以及压力水听监测子系统传递而来的数据，并将分析处理的结果于用户机上显示；

监测中心，用于将数据处理层分析而出结果以波形图和频谱图的形式呈现在用户机上。

优选的，所述数据处理层通过4G/5G无线以及光缆或电缆有线通信的方式对分布式光纤管道安全监测子系统以及压力水听监测子系统进行接收。

优选的，所述管道安全事件包括：管道断丝、第三方入侵、管道泄露、管道沉降、管道爆管以及管道水锤。

另外，本发明还提供了一种复杂地质长距离引水管道安全监测系统的监测方法，包括：

一、传感光缆对管道线上的振动、声音以及应变数据进行收集并转化为光信号传输至数据处理单元进行转化；

二、信号收集层对管道内压力以及声音进行收集形成脉冲信号、声信号；

三、感知层对信号收集层收集形成脉冲信号、声信号传递至数据采集层；

四、数据采集层对感知层的脉冲信号以及声信号收集，并转换成可以进行传输和存储的数据类型，并将其传递至远端的数据处理单元；

五、数据处理层对传递分布式光纤管道安全监测子系统以及压力水听监测子系统传递而来的数据进行分析，并于用户机上以波形图和频谱图显示，以达到实时监测。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明通过分布式光纤管道安全监测子系统和压力水听监测子系统配合使用，可实时对管道进行监测，并在通过相互数据的分析，形成波形图和频谱图呈现，能够准确判断出安全事故的类型以及事故位置，并通过相互验证提高结果的准确性，同时能够减少传感器使用数量，从而便于后期维护。

附图说明

图1为本发明流程框架图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

本发明提供一种技术方案：一种复杂地质长距离引水管道安全监测系统,包括：

分布式光纤管道安全监测子系统，沿管道外壁进行贴壁敷设，用于实时感知管道沿线威胁管道安全事件所形成的扰动信息，并将其信息数据进行记录；

压力水听监测子系统，间隔设置于管道上，用于对管道内的水声信息以及管道内的压力大小进行实时监测，并对实时监测的数据进行记录；

数据处理单元，用于对分布式光纤管道安全监测子系统和压力水听监测子系统所监测的数据进行收集、传输以及处理后以时间或位置维度波形图进行呈现。

在本实施例一中，所述分布式光纤管道安全监测子系统包括：

传感光缆，于管道上进行贴壁敷设，用于对沿管道线上的振动、声音以及应变数据进行收集并转化为光信号传输至数据处理单元进行转化，通过该传感光缆的设置，不仅代替了成千上万个线性排列的传感器，还省去了传统点式传感器大规模复用时复杂、繁冗的布线、供电、防腐、电磁屏蔽等工作，具有极低的施工和维护成本；

光缆固定件，间隔设置于光缆和管道砂浆层之间，用于对光缆进行固定使其贴合管道外壁。

在本实施例一中，所述压力水听监测子系统包括：

信号收集层，通过设置压力脉冲传感器、水听器以对管道内压力以及声音进行收集形成脉冲信号以及声信号；

感知层，将压力脉冲传感器收集形成的脉冲信号以及水听器收集的声信号传递至数据采集层；

数据采集层，用于对感知层的脉冲信号以及声信号收集，并转换成可以进行传输和存储的数据类型，并将其传递至远端的数据处理单元。

在本实施例一中，所述数据处理单元包括：

数据处理层，用于接收和处理分布式光纤管道安全监测子系统以及压力水听监测子系统传递而来的数据，并将分析处理的结果于用户机上显示；

监测中心，用于将数据处理层分析而出结果以波形图和频谱图的形式呈现在用户机上，通过波形图和频谱图可从时域和频域两个维度分析信号的细节特征，可以直观的看到信号改变的特征，从而通过两个子系统相互之间的数据转化来的数据，可以进行对比，从而更加准确的判断何处发生安全事故以及大概率发生何种事故。

在本实施例一中，所述数据处理层通过4G/5G无线以及光缆或电缆有线通信的方式对分布式光纤管道安全监测子系统以及压力水听监测子系统进行接收。

在本实施例一中，所述管道安全事件包括：管道断丝、第三方入侵、管道泄露、管道沉降、管道爆管以及管道水锤。

实施例二

本实施例还提供了一种复杂地质长距离引水管道安全监测系统的监测方法，包括：

一、传感光缆对管道线上的振动、声音以及应变数据进行收集并转化为光信号传输至数据处理单元进行转化；

二、信号收集层对管道内压力以及声音进行收集形成脉冲信号、声信号；

三、感知层对信号收集层收集形成脉冲信号、声信号传递至数据采集层；

四、数据采集层对感知层的脉冲信号以及声信号收集，并转换成可以进行传输和存储的数据类型，并将其传递至远端的数据处理单元；

五、数据处理层对传递分布式光纤管道安全监测子系统以及压力水听监测子系统传递而来的数据进行分析，并于用户机上以波形图和频谱图显示，以达到实时监测；

其中，当管道出现泄露、爆管、断丝、水锤，由于长输管道一般口径较大，因此其内压力相对较高，所以出现以上情况时，管内的水压会发生改变，泄露处会发出噪声，同时该处的声音会发生频率改变，这些物理改变，会从改变点管道两侧传播被分布式光纤管道安全监测子系统以及压力水听监测子系统进行监听到，从而通过数据处理单元形成波形图或频谱图的形式呈现，以判断处出现安全事故的具体位置以及大概事故类型。

另外，当管道处出现第三方入侵、管道沉降时，该处的传感光缆会发生形变，从而感知到具体的位置，从而会进行报警，人员可根据报警情况，从而可以去现场观察安全事故的种类。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。