本發明專利技術公開了一種長輸管道清管器跟蹤定位裝置，包括在地面下鋪設的油氣輸送管道，油氣輸送管道中游走有清管器，清管器在游走的過程中觸碰到管道焊接口及突出物時產生振動，在地面下，同溝平行于油氣輸送管道敷設有光纖傳感器，光纖傳感器感應所述清管器產生的振動，傳感器連接油氣管道清管器跟蹤系統，本發明專利技術根據清管器在清管過程中產生的較大振動，經過分布式光纖傳感器采集、傳輸至光纖油氣管道清管器跟蹤系統，經過信號預處理，將振動特征信號上傳至軟件客戶端，可對長輸管道內清管器的實時位置進行跟蹤，并實現準確定位。
A tracking and positioning device for pig in long distance pipeline
【技術實現步驟摘要】
一種長輸管道清管器跟蹤定位裝置
本專利技術涉及一種長輸管道清管器跟蹤定位裝置。
技術介紹
傳統長輸管道的清管作業，是采用清管器在管道內介質的推動下對管道內壁的清洗過程，對清管器的定位、監測工作主要包括對輸送介質的上行和下載量進行推算清管器的大致位置，同時，配合管道沿線追蹤人員持手持清管器跟蹤設備對清管器位置進行確認。該方法定位精度差、人力成本高，同時，無法對清管器故障后對清管器位置的準確判斷。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種長輸管道清管器跟蹤定位裝置，是一種基于φ-OTDR技術的長輸管道清管器實時跟蹤定位系統，向與長輸管道同溝敷設的分布式光纖內發射高相干窄線寬脈沖探測光信號，接收背向瑞利散射光信號，并對信號的相位信息進行測量來確定清管器的位置。為了實現上述目的，本專利技術的技術方案是：一種長輸管道清管器跟蹤定位裝置，包括在地面下鋪設的油氣輸送管道，油氣輸送管道中游走有清管器，清管器在游走的過程中觸碰到管道焊接口及突出物時產生振動，其中，在地面下，同溝平行于油氣輸送管道敷設有光纖傳感器，光纖傳感器感應所述清管器產生的振動，傳感器連接油氣管道清管器跟蹤系統，所述油氣管道清管器跟蹤系統包括順序串聯連接的窄線寬激光器、99:1耦合器、光調制器、光放大器和環形器，環形器連接所述光纖傳感器，環形器同時連接一個50:50耦合器，50:50耦合器之后順序連接光電探測器、采集卡和預處理器，預處理器連接監控客戶端；光纖傳感器內由于振動使折射率發生變化的散射光經過環形器與99:1耦合器的1%的本地光在50:50耦合器內進行相干干涉，隨后經過光探測器探測干涉信號，由采集卡采集干涉信號作為振動信號，經過預處理器進行振動信號預處理找出清管器振動所處油氣輸送管道中的位置。方案進一步是：所述光纖傳感器是分布式光纖傳感器。方案進一步是：所述光纖傳感器與油氣輸送管道同溝敷設，位于距離油氣輸送管道15厘米范圍內，光纖傳感器與油氣輸送管道之間充填泥土。方案進一步是：所述光纖傳感器的光纖長度等于或大于油氣輸送管道的長度，在所述油氣管道清管器跟蹤系統中針對光纖傳感器的光纖長度均勻設置分段，并設置有連續分段號，所述找出清管器振動所處油氣輸送管道中的位置是通過公式獲取，其中：s表示清管器距離油氣輸送管道起始監控端的定位位置，單位m；z表示清管器振動信號“v”字形尖端對應的位置分段號；zu表示定位分辨率，單位m/段。方案進一步是：在所述環形器與光纖傳感器之間設置有拉曼放大器，拉曼放大器將經光放大器放大的光調制器調制的窄脈沖探測光進一步放大送至光纖傳感器，同時拉曼放大器將折射率發生變化的散射光放大后通過環形器由光探測器探測送至采集卡。本專利技術根據清管器在清管過程中產生的較大振動，經過分布式光纖傳感器采集、傳輸至光纖油氣管道清管器跟蹤系統，經過信號預處理，將振動特征信號上傳至軟件客戶端，可對長輸管道內清管器的實時位置進行跟蹤，并實現準確定位。下面結合附圖和實施例對本專利技術進行詳細描述。附圖說明圖1本專利技術結構示意圖；圖2本專利技術光纜定位測試系統結構示意圖；圖3預處理后的清管器特征振動信號示意圖。具體實施方式一種長輸管道清管器跟蹤定位裝置，如圖1和圖2所示，所述長輸管道清管器跟蹤定位裝置包括在地面下鋪設的油氣輸送管道1，油氣輸送管道中游走有清管器2，清管器是在做管道清理時放入到管道內，清管器在游走的過程中觸碰到管道焊接口101、焊縫及突出物時產生振動，其中，在地面下，與油氣輸送管道在同一溝渠中，平行于油氣輸送管道敷設有光纖傳感器3，光纖傳感器采用的是分布式光纖傳感器，光纖傳感器與油氣輸送管道同溝敷設，位于距離油氣輸送管道15厘米范圍內，光纖傳感器可以是在油氣輸送管道的側面敷設，由于振動在油氣輸送管道上面會更加敏感，因此，所述光纖傳感器在油氣輸送管道之上的15厘米范圍內敷設，光纖傳感器感應所述清管器產生的振動，又由于光纖傳感器與油氣輸送管道之間存在的空隙會降低敏感性。因此，所述光纖傳感器與油氣輸送管道之間應有介質（如回填的泥土）填充。光纖傳感器連接油氣管道清管器跟蹤系統4，油氣管道清管器跟蹤系統連接監控客戶端5，油氣管道清管器跟蹤系統通過光纖接口與光纖傳感器3連接，向光纖傳感器3發射窄線寬脈沖探測光信號，接收光纖傳感器3中的背向瑞利散射光信號，并對背向瑞利散射信號在其脈沖寬度內相互干涉，進而檢測光纖中的背向散射光的相位變化，實現對微弱振動信號進行檢測；所述油氣管道清管器跟蹤系統安裝于長輸管道的中繼站控室或閥室內。其中：如圖2所示，所述油氣管道清管器跟蹤系統包括順序串聯連接的發生光源的窄線寬激光器401、99:1耦合器402、光調制器（AOM）403、光放大器（EDFA）404和環形器405，環形器連接所述光纖傳感器，環形器同時連接一個50:50耦合器406，50:50耦合器之后順序連接光電探測器407、采集卡408和預處理器409，預處理器連接監控客戶端5；光纖傳感器內由于振動使折射率發生變化的散射光經過環形器與99:1耦合器的1%的本地光在50:50耦合器內進行相干干涉，隨后經過光探測器探測干涉信號，由采集卡采集干涉信號作為振動信號，經過預處理器進行振動信號預處理找出清管器振動所處油氣輸送管道中的位置。清管器沿長輸管道進行清管作業時，在經過焊縫、接頭位置時會產生較大的振動，振動會導致管道上方的分布式光纖傳感器的折射率發射變化，進而調制背向瑞利散射光信號的相位信息，實現對長輸管道內清管器移動的實時監測。在所述環形器與分布式光纖傳感器之間設置有拉曼放大器410，拉曼放大器作為雙向放大器將經光放大器放大的光調制器調制的窄脈沖探測光進一步放大送至光纖傳感器，同時拉曼放大器將折射率發生變化的散射光放大后通過環形器由光探測器探測送至采集卡。所述油氣管道清管器跟蹤系統內設置的窄線寬激光器401發射高相干性窄線寬光源，發射的探測光經過99:1耦合器402，99%的脈沖光經過光調制器（AOM）403調制為窄脈沖探測光，隨后經過光纖放大器（EDFA）404進行光信號放大，經過環形器405以及放大器410進一步放大發射至光纖傳感器3內；光纖傳感器3內的背向瑞利散射光經過環形器405與99:1耦合器的1%的本地光在50:50耦合器406內進行相干干涉，隨后經過作為平衡探測器的光電探測器407探測干涉信號，由采集卡408采作為集振動數據的干涉信號，然后經過預處理器409進行振動信號預處理，預處理后的清管器特征信號如圖3所示。其中：所述光纖傳感器的光纖長度等于或大于油氣輸送管道的長度，在所述油氣管道清管器跟蹤系統中針對光纖傳感器感的光纖長度均勻設置分段，并設置有連續分段號，所述找出清管器振動所處油氣輸送管道中的位置是通過公式獲取，其中：s表示清管器距離油氣輸送管道起始監控端的定位位置，單位m；z表示清管器振動信號“v”字形尖端對應的位置分段號；zu表示定位分辨率，單位m/段。這樣，也就可以通本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種長輸管道清管器跟蹤定位裝置，包括在地面下鋪設的油氣輸送管道，油氣輸送管道中游走有清管器，清管器在游走的過程中觸碰到管道焊接口及突出物時產生振動，其特征在于，在地面下，同溝平行于油氣輸送管道敷設有光纖傳感器，光纖傳感器感應所述清管器產生的振動，傳感器連接油氣管道清管器跟蹤系統，所述油氣管道清管器跟蹤系統包括順序串聯連接的窄線寬激光器、99:1耦合器、光調制器、光放大器和環形器，環形器連接所述光纖傳感器，環形器同時連接一個50:50耦合器，50:50耦合器之后順序連接光電探測器、采集卡和預處理器，預處理器連接監控客戶端；光纖傳感器內由于振動使折射率發生變化的散射光經過環形器與99:1耦合器的1%的本地光在50:50耦合器內進行相干干涉，隨后經過光探測器探測干涉信號，由采集卡采集干涉信號作為振動信號，經過預處理器進行振動信號預處理找出清管器振動所處油氣輸送管道中的位置。/n
【技術特征摘要】
1.一種長輸管道清管器跟蹤定位裝置，包括在地面下鋪設的油氣輸送管道，油氣輸送管道中游走有清管器，清管器在游走的過程中觸碰到管道焊接口及突出物時產生振動，其特征在于，在地面下，同溝平行于油氣輸送管道敷設有光纖傳感器，光纖傳感器感應所述清管器產生的振動，傳感器連接油氣管道清管器跟蹤系統，所述油氣管道清管器跟蹤系統包括順序串聯連接的窄線寬激光器、99:1耦合器、光調制器、光放大器和環形器，環形器連接所述光纖傳感器，環形器同時連接一個50:50耦合器，50:50耦合器之后順序連接光電探測器、采集卡和預處理器，預處理器連接監控客戶端；光纖傳感器內由于振動使折射率發生變化的散射光經過環形器與99:1耦合器的1%的本地光在50:50耦合器內進行相干干涉，隨后經過光探測器探測干涉信號，由采集卡采集干涉信號作為振動信號，經過預處理器進行振動信號預處理找出清管器振動所處油氣輸送管道中的位置。
2.根據權利要求1所述的長輸管道清管器跟蹤定位裝置，其特征在于，所述光纖傳感器是分布式光纖傳感器。
3.根...
【專利技術屬性】
技術研發人員：張洪奎，祝穎，李國相，周瑩，茍武侯，
申請(專利權)人：中國石化銷售股份有限公司華中分公司，北京航天易聯科技發展有限公司，
類型：發明
國別省市：湖北;42
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