用于输油管线的光纤安全防范系统

摘要

本发明公开了一种用于输油管线的光纤安全防范系统，由萨格奈克/马赫－泽德混合干涉仪型分布式光纤振动传感器、控制器和振动识别装置组成，所述振动识别装置由信息采集单元、定位解析单元、强度分析单元、强度阈值判定单元、报警单元、频率分析单元、特征匹配单元和不报警处理单元构成；本发明传感器输出解调处理后的振动信息φ_MZ(t)和振动点位置信息φ_S(t)，然后为相位调制器9提供相位载波信号M。本发明光纤安全防范系统通过对输油管线附近环境内的机械振动进行敏感和定位，然后进行自动识别，判断输油管线是否遭到破坏，然后进行报警处理。该系统对由于输油管线遭到破坏引起的机械振动，可以自动完成传感、定位、分析、识别和报警的全过程，可实现输油管线的自动安全防范。

主权项

1、一种用于输油管线的光纤安全防范系统，包括有控制器(20)、传感器；所述控制器(20)由一公知计算机和振动识别装置组成，振动识别装置存储于计算机内，其特征在于：所述传感器为萨格奈克/马赫—泽德混合干涉仪型分布式光纤振动传感器，用于输出机械振动信号φMZ(t)和有定位距离Z的位置信息φS(t)给所述控制器(20)的振动识别装置；所述振动识别装置由信息采集单元(22)、定位解析单元(23)、强度分析单元(24)、强度阈值判定单元(25)、报警单元(26)、频率分析单元(27)、特征匹配单元(28)和不报警处理单元(29)构成；所述信息采集单元(22)用于实现对所述传感器中的信号处理电路(19)输出的机械振动信号φMZ(t)和位置信息φS(t)进行采集，并将得到的数字信号存贮于振动识别装置中，然后分别传输给定位解析单元(23)、强度分析单元(24)和频率分析单元(27)；所述定位解析单元(23)对得到的位置信息φS(t)和机械振动信号φMZ(t)应用定位式$z=\frac{1}{2}·V·{\phi }_S\left(t\right)·\frac{1}{d{\phi }_{\mathrm{MZ}}\left(t\right)/\mathrm{dt}}$ 解算，获得作用点P在第一敏感光纤LB上的位置数据，并将所述位置数据传输给报警单元(26)用于进行报警处理；式中，V表示光在第一敏感光纤LB和第二敏感光纤LC中的光速，dφMZ(t)/dt表示相位差φMZ(t)对时间t的微分；所述强度分析单元(24)对得到的机械振动信号φMZ(t)应用振动强度式$f_1={\int }_0^T|{\phi }_{\mathrm{MZ}}\left(t\right){|}^2\mathrm{dt}$ 解析，获得强度值f1，并将所述强度值f1输出给强度阈值判定单元(25)进行判定，决定是否报警；式中，T表示积分周期；所述强度阈值判断单元(25)将强度值f1与设定阈值f0进行强度比较f1-f0≥0。当振动强度大于阈值时，启动报警单元(26)；当振动强度小于阈值时，启动不报警单元(29)；所述设定阈值f0∈[0，4Tπ2]，所述报警处理单元(26)用于进行报警处理；所述振动频率分析单元(27)对得到的振动信号进行快速傅立叶变换，获得振动信号的功率谱，同时提取振动信号的功率谱中的功率密度极大点处的频率值fmax输出给特征匹配单元(28)；所述频率特征匹配单元(28)将得到的频率值fmax与特征频率值f0进行频率对比|fmax-f0|≤Δf，Δf为阈值：当频率相同时或者接近时，启动报警单元(26)；当频率不同且频率差超过设定的阈值时，启动不报警单元(29)；所述不报警处理单元(29)用于进行不报警处理，不报警处理单元将振动信号的强度值f1和频率值fmax记录于数据文件。