本實用新型屬于水管監(jiān)測領(lǐng)域，特別涉及一種基于分布式光纖傳感的水管泄漏監(jiān)測裝置，屬于基于分布式光纖傳感的水管泄漏監(jiān)測裝置的創(chuàng)新技術(shù)。

背景技術(shù)：

全球水資源日益短缺已經(jīng)是不爭的事實，我國水資源尤其匱乏，水資源的節(jié)約與利用關(guān)系到國家的發(fā)展，供水管網(wǎng)絡(luò)的泄漏造成的水資源損失也非常嚴(yán)重。我國城市供水管網(wǎng)因為泄漏損失率為16.23%.供水管網(wǎng)泄漏除了造成水資源浪費外，還增加了供水量，這樣就提高了供水設(shè)施的基建費用和運行成本。如果泄漏點一直得不到處理，還會導(dǎo)致一些次生災(zāi)害。此外，管網(wǎng)泄漏產(chǎn)生負(fù)壓，使外部戒指進(jìn)入管道，造成群體污染。由此可見，供水管網(wǎng)的泄漏造成水資源的浪費和潛在的危害，并直接影響居民的生活質(zhì)量，增加制水的成本。

目前國內(nèi)外廣泛使用的檢漏方法是音聽檢測法，音聽法就是使用音聽設(shè)備在管道的閥門或者管道線其它地方發(fā)現(xiàn)泄漏并對漏點進(jìn)行定位。這種方法只能查出80%的地下水管的泄漏點。由于周圍環(huán)境的噪聲、管道材質(zhì)、孔徑大小的因素，通過聽音設(shè)備的漏水聲大小收到一定的干擾。因此該方法主要在夜間進(jìn)行。但是，對水管埋得比較深的地方，音聽法往往得不到準(zhǔn)確的信息，這種方法的一個突出的缺點就是檢測范圍小、周期長。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實用新型提供了一種基于分布式光纖傳感的水管泄漏監(jiān)測裝置。本實用新型能夠有效的監(jiān)測水管泄漏現(xiàn)象、實時定位泄漏的地點，免去人工排查的麻煩。且定位精度高、測量距離長、使用便捷。本實用新型可以對水管進(jìn)行在線監(jiān)控，并且監(jiān)控范圍覆蓋整個水管的主要干道，有效節(jié)省人力資源。

本實用新型的技術(shù)方案是：本實用新型的基于分布式光纖傳感的水管泄漏監(jiān)測裝置，包括光源模塊、波分復(fù)用模塊、傳感光纖、光電轉(zhuǎn)換模塊、信號處理模塊和監(jiān)控模塊，其中光源模塊分別與波分復(fù)用模塊及信號處理模塊連接，傳感光纖的一端連接波分復(fù)用模塊，光電轉(zhuǎn)換模塊的兩個輸入端分別與波分復(fù)用模塊的兩個輸出端連接，光電轉(zhuǎn)換模塊的兩個輸出端分別與信號處理模塊的兩個輸入端連接，信號處理模塊的輸出端與監(jiān)控模塊連接。

本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下顯著優(yōu)點：

1）本實用新型在水管外側(cè)敷設(shè)光纖，能夠有效的監(jiān)測水管泄漏現(xiàn)象、實時定位泄漏的地點，免去人工排查的麻煩，當(dāng)監(jiān)測到水管泄漏時，能及時進(jìn)行報警，減少損失和危害。

2）本實用新型可以對水管進(jìn)行在線監(jiān)控，并且監(jiān)控范圍覆蓋整個水管的主要干道，有效節(jié)省人力資源。

3）本實用新型采用傳感光纖對水管進(jìn)行實時監(jiān)測，出現(xiàn)異常及時報警，具有定位精度高、測量距離長、使用便捷的優(yōu)點。

附圖說明

圖1是本實用新型提出的基于分布式光纖傳感的水管泄漏監(jiān)測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

本實用新型的基于分布式光纖傳感的水管泄漏監(jiān)測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，包括光源模塊、波分復(fù)用模塊、傳感光纖、光電轉(zhuǎn)換模塊、信號處理模塊和監(jiān)控模塊，其中光源模塊分別與波分復(fù)用模塊及信號處理模塊連接，傳感光纖的一端連接波分復(fù)用模塊，光電轉(zhuǎn)換模塊的兩個輸入端分別與波分復(fù)用模塊的兩個輸出端連接，光電轉(zhuǎn)換模塊的兩個輸出端分別與信號處理模塊的兩個輸入端連接，信號處理模塊的輸出端與監(jiān)控模塊連接。

本實施例中，所述傳感光纖敷設(shè)在水管的下方，可位于水管的下部外側(cè)，或位于水管的底部。

為了能有效保護(hù)傳感光纖，防止傳感光纖被破壞，所述傳感光纖上套有保護(hù)線槽，放置在水管的下方，可位于水管的下部外側(cè)，或位于水管的底部。本實施例中，所述傳感光纖采用分布式光纖。

本實施例中，所述監(jiān)控模塊包括有主控服務(wù)器、顯示屏，主控服務(wù)器與顯示屏連接。

此外，所述監(jiān)控模塊還設(shè)置有報警裝置，主控服務(wù)器與報警裝置連接。通過報警裝置發(fā)出警報，提醒工作人員有異常情況，從而達(dá)到監(jiān)控的效果，減少了損失和危害。

另外，所述傳感光纖外側(cè)封裝有紫外固化丙烯酸樹脂涂層，以進(jìn)一步實現(xiàn)傳感光纖的保護(hù)。

本實用新型的基于分布式光纖傳感的水管泄漏監(jiān)測裝置的監(jiān)測方法，包括有如下步驟：

1）光源模塊向波分復(fù)用模塊發(fā)射脈沖光，脈沖光經(jīng)過波分復(fù)用模塊注入傳感光纖，光源模塊同時給信號處理模塊發(fā)一個同步脈沖光；

2）脈沖光沿傳感光纖向前傳輸時，除了斯托克斯光，不斷有反斯托克斯光，波分復(fù)用模塊將斯托克斯光和反斯托克斯光分別傳給光電轉(zhuǎn)換模塊的兩個輸入端；

3）光電轉(zhuǎn)換模塊的兩個輸入端分別采集斯托克斯光和反斯托克斯光，且光電轉(zhuǎn)換模塊將兩路光信號轉(zhuǎn)換成兩路電信號；

4）信號處理模塊對光電轉(zhuǎn)換模塊傳輸過來的兩路電信號進(jìn)行采集，利用這兩路電信號的比值解調(diào)出溫度信息，同時，信號處理模塊計算光源模塊發(fā)出的脈沖光與接收到的光電轉(zhuǎn)換模塊傳輸過來的光信號的時間差和光在傳感光纖中傳播的速度，并把信息傳送至監(jiān)控模塊；

5）監(jiān)控模塊中的主控服務(wù)器根據(jù)信號處理模塊傳送過來的信號判斷水管是否泄漏，通過顯示器調(diào)出相關(guān)位置的波形，從波形變化分辨出水管泄漏的地點。并將情況反饋到用戶終端，完成對水管的安全監(jiān)測。

本實施例中，所述監(jiān)控模塊還設(shè)置有報警裝置，主控服務(wù)器與報警裝置連接，通過報警裝置發(fā)出警報，提醒工作人員有異常情況，從而達(dá)到監(jiān)控的效果，減少了損失和危害。

本實用新型的工作原理：通過光源模塊向波分復(fù)用模塊發(fā)射脈沖光源，脈沖光經(jīng)過波分復(fù)用模塊注入傳感光纖，脈沖光沿傳感光纖向前傳輸?shù)耐瑫r不斷有拉曼反向散射光信號，拉曼散射光信號帶有光纖沿線溫度的信息。波分復(fù)用模塊將散射光信號分出兩部分，分別傳給兩路光電轉(zhuǎn)換模塊，光電轉(zhuǎn)換模塊將光信號轉(zhuǎn)換成電信號，通過信號處理模塊對電信號進(jìn)行采集，利用這兩部分電信號的比值解調(diào)出溫度信息。光源發(fā)出脈沖信號的同時給信號處理模塊發(fā)一個同步信號，通過計算發(fā)出光脈沖與接收到光信號的時間差和光在光纖中傳播的速度就能對異常事件進(jìn)行定位。最終計算機(jī)根據(jù)采集到的信號判斷水管是否泄漏，并將情況反饋到用戶終端，完成對水管的安全監(jiān)測。

檢測靈敏度和空間分辨率是一對相互制約的量，它們與光源信號的脈寬有關(guān)?？臻g分辨率與脈寬的關(guān)系為，其中c是光在真空中傳播的速度，T是光源信號脈寬，n是光纖纖芯的折射率，L為空間分辨率。例如：監(jiān)測10km長的水管，當(dāng)光源向二氧化硅光纖注入脈寬為5ns的光脈沖時，理論空間分辨率為0.8m。當(dāng)光源向二氧化硅光纖注入脈寬增加到10ns時，由于在光纖中傳輸?shù)墓饷}沖寬度也由1m隨之增加到2m，光纖中的光脈沖信號與介質(zhì)分子相互作用時間變長，反向散射的光功率越強(qiáng)，檢測靈敏度也越高，但與此同時系統(tǒng)的空間分辨率也由0.8m降低到了1.6m。實際當(dāng)中可通過實驗來選擇最適合的光脈沖寬度。

以上所述實施例僅代表實用新型的實施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能理解為對本實用新型范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本實用新型保護(hù)范圍。