一種在管道泄漏監(jiān)測現(xiàn)場進(jìn)行溫度標(biāo)定的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種在管道泄漏監(jiān)測現(xiàn)場進(jìn)行溫度標(biāo)定的方法，為在待測傳感光纜全鏈路上選取標(biāo)定點(diǎn)，對標(biāo)定點(diǎn)依次進(jìn)行單點(diǎn)溫度標(biāo)定，每個(gè)標(biāo)定點(diǎn)得到一組實(shí)測溫度值和一組標(biāo)準(zhǔn)溫度值；讀取待測傳感光纜全鏈路后向拉曼散射光曲線數(shù)據(jù)，并以標(biāo)定點(diǎn)為端點(diǎn)分段進(jìn)行多項(xiàng)式擬合，獲取區(qū)段趨勢項(xiàng)函數(shù)，根據(jù)所述區(qū)段趨勢項(xiàng)函數(shù)，導(dǎo)入各標(biāo)定點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)溫度值，完成待測傳感光纜所有點(diǎn)的溫度標(biāo)定；整合生成傳感光纜全鏈路溫度標(biāo)定表。填補(bǔ)DTS工程現(xiàn)場溫度標(biāo)定的空白，實(shí)際應(yīng)用證明了本發(fā)明方法的可操作性、便捷性，具有很高的實(shí)用價(jià)值。
【專利說明】
一種在管道泄漏監(jiān)測現(xiàn)場進(jìn)行溫度標(biāo)定的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及分布式光纖溫度監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種在管道泄漏監(jiān)測現(xiàn)場進(jìn)行溫度標(biāo)定的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]基于拉曼散射的分布式光纖溫度傳感系統(tǒng)(簡稱DTS)是通過探測在光纖中背向傳輸?shù)乃雇锌怂构鈦韺?shí)現(xiàn)解調(diào)和測溫的，目前的溫度解調(diào)方法有很多，包括循環(huán)解調(diào)、環(huán)路解調(diào)等。在溫度的解調(diào)流程中，很重要的一項(xiàng)工作就是溫度的標(biāo)定，即實(shí)現(xiàn)斯托克斯光強(qiáng)度到溫度的映射，從而實(shí)現(xiàn)溫度的準(zhǔn)確測量。
[0003]在光纖無中斷的理想情況下，光在光纖中傳輸一般是按e指數(shù)自然衰減，因此理想狀況下標(biāo)定可簡單選取光纖的少量特征點(diǎn)(如前、中、后)進(jìn)行標(biāo)定并整體擬合。但在實(shí)際工程應(yīng)用中，如在管道泄漏監(jiān)測現(xiàn)場，與管道同溝鋪設(shè)的光纜受環(huán)境因素的影響狀況往往是極其不理想，衰減點(diǎn)多、衰減巨大等問題非常普遍，傳統(tǒng)的溫度標(biāo)定方案無法適應(yīng)復(fù)雜的工程環(huán)境。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供了一種在管道泄漏監(jiān)測現(xiàn)場進(jìn)行溫度標(biāo)定的方法，以填補(bǔ)DTS工程現(xiàn)場溫度標(biāo)定的空白，實(shí)際應(yīng)用證明了本發(fā)明方法的可操作性、便捷性，具有很高的實(shí)用價(jià)值。
[0005]本發(fā)明提供的一種在管道泄漏監(jiān)測現(xiàn)場進(jìn)行溫度標(biāo)定的方法，為在待測傳感光纜全鏈路上選取標(biāo)定點(diǎn)，對標(biāo)定點(diǎn)依次進(jìn)行單點(diǎn)溫度標(biāo)定，每個(gè)標(biāo)定點(diǎn)得到一組實(shí)測溫度值和一組標(biāo)準(zhǔn)溫度值;讀取待測傳感光纜全鏈路后向拉曼散射光曲線數(shù)據(jù)，并以標(biāo)定點(diǎn)為端點(diǎn)分段進(jìn)行多項(xiàng)式擬合，獲取區(qū)段趨勢項(xiàng)函數(shù)，根據(jù)所述區(qū)段趨勢項(xiàng)函數(shù)，導(dǎo)入各標(biāo)定點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)溫度值，完成待測傳感光纜所有點(diǎn)的溫度標(biāo)定;整合生成傳感光纜全鏈路溫度標(biāo)定表。
[0006]進(jìn)一步的，所述在待測傳感光纜全鏈路上選取標(biāo)定點(diǎn)，對標(biāo)定點(diǎn)依次進(jìn)行單點(diǎn)溫度標(biāo)定的步驟如下:
[0007]①、在埋設(shè)管道的位置，每隔一定距離挖開管道以上地面，找到該位置處傳感光纜作為一個(gè)標(biāo)定點(diǎn)，
[0008]②、使用溫控裝置將裸露的傳感光纜緊密包裹，選擇一個(gè)溫控點(diǎn)，對溫控裝置設(shè)置此溫控點(diǎn)，并開始給傳感光纜進(jìn)行升溫加熱，
[0009]③、待溫控裝置溫度穩(wěn)定在溫控點(diǎn)附近一定時(shí)間，同時(shí)記錄此時(shí)溫控裝置溫度值和分布式光纖溫度傳感系統(tǒng)溫度示數(shù)，所述溫控裝置溫度值作為標(biāo)準(zhǔn)溫度值，所述分布式光纖溫度傳感系統(tǒng)溫度示數(shù)作為實(shí)測溫度值，
[0010]④、選擇下一個(gè)溫控點(diǎn)，重復(fù)步驟②和③，遍歷所有溫控點(diǎn)后，完成此標(biāo)定點(diǎn)的單點(diǎn)標(biāo)定，
[0011 ]⑤、對每一個(gè)選取的標(biāo)定點(diǎn)重復(fù)步驟②一④，完成所有標(biāo)定點(diǎn)的單點(diǎn)標(biāo)定工作。
[0012]更進(jìn)一步的，所述步驟②溫控裝置對傳感光纜的包裹長度不小于1.5m。
[0013]更進(jìn)一步的，所述步驟③中待溫控裝置溫度穩(wěn)定在溫控點(diǎn)附近一定時(shí)間是指溫控裝置溫度穩(wěn)定在溫控點(diǎn)±0.5°C附近5分鐘左右。
[0014]進(jìn)一步的，所述對待測傳感光纜全鏈路后向拉曼散射光曲線分段采用最小二乘法進(jìn)行多項(xiàng)式擬合。
[0015]進(jìn)一步的，根據(jù)所述區(qū)段趨勢項(xiàng)函數(shù)，導(dǎo)入各標(biāo)定點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)溫度值，完成待測傳感光纜所有點(diǎn)的溫度標(biāo)定的步驟如下:
[0016]⑴、導(dǎo)入?yún)^(qū)段趨勢項(xiàng)函數(shù)，并導(dǎo)入?yún)^(qū)段兩標(biāo)定點(diǎn)在某一溫控點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)溫度值，根據(jù)區(qū)段趨勢項(xiàng)函數(shù)計(jì)算傳感光纜全鏈路所有點(diǎn)在所述溫控點(diǎn)的溫度標(biāo)定值；
[0017]⑵、按照標(biāo)定點(diǎn)不同溫控點(diǎn)重復(fù)步驟(I)，進(jìn)行每個(gè)區(qū)段內(nèi)所有點(diǎn)的在各溫控點(diǎn)下的溫度標(biāo)定。
[0018]本發(fā)明的有益效果:
[0019]本發(fā)明方法針對DTS工程現(xiàn)場溫度標(biāo)定空白，提出了一種可適應(yīng)復(fù)雜環(huán)境的在管道監(jiān)測現(xiàn)場進(jìn)行溫度標(biāo)定的方法，實(shí)現(xiàn)了基于橫向多標(biāo)定點(diǎn)、縱向多溫控點(diǎn)的單點(diǎn)溫度精確標(biāo)定和非標(biāo)定點(diǎn)區(qū)段擬合標(biāo)定的新方案，通過該方法的實(shí)施，可以在工程現(xiàn)場達(dá)到準(zhǔn)確測溫的目的，對微小溫度變化要求很高的管道監(jiān)測應(yīng)用中也具有可操作性，整個(gè)方法流程操作便捷，對輸油、輸氣、油氣混輸管道的監(jiān)測具有十分重要的意義。
【附圖說明】
[0020]圖1是本發(fā)明實(shí)施例現(xiàn)場標(biāo)定方案示意圖，
[0021]圖2是本發(fā)明實(shí)施例流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用于解釋本發(fā)明，不能理解為對本發(fā)明具體保護(hù)范圍的限定。
[0023]實(shí)施例
[0024]本實(shí)施例以一段1km長管道為例來說明在管道泄漏監(jiān)測現(xiàn)場進(jìn)行溫度標(biāo)定的方法。參照圖1，管道旁邊鋪設(shè)有傳感光纜，傳感光纜的一端連接DTS主機(jī)，DTS主機(jī)與上位機(jī)通訊。現(xiàn)場還有用于標(biāo)定的溫控裝置。所述DTS主機(jī)主要用于光脈沖信號的產(chǎn)生、拉曼散射信號的采集和預(yù)處理，所述上位機(jī)主要用于溫度信息的解調(diào)以及展示，所述溫控裝置主要用于現(xiàn)場標(biāo)定點(diǎn)的升溫和控溫。
[0025]參照圖2進(jìn)行溫度標(biāo)定，按如下方法進(jìn)行:
[0026]S1、在待測傳感光纜全鏈路上選取標(biāo)定點(diǎn)，對標(biāo)定點(diǎn)依次進(jìn)行單點(diǎn)溫度標(biāo)定，每個(gè)標(biāo)定點(diǎn)得到一組實(shí)測溫度值和一組標(biāo)準(zhǔn)溫度值，具體步驟如下:
[0027]S1.1、在埋設(shè)管道的位置，每隔2km左右的距離挖開管道以上地面，找到該位置處傳感光纜作為一個(gè)標(biāo)定點(diǎn)，
[0028]S1.2、使用溫控裝置，比如帶溫度反饋的條形加熱帶，將裸露的傳感光纜緊密包裹，包裹長度一般不小于1.5m，選擇一個(gè)溫控點(diǎn)，比如20 0C、25 °C、30 V、35 °C、40 V、45 °C、50°C、55 °C等，對溫控裝置設(shè)置溫控點(diǎn)，并開始給傳感光纜進(jìn)行升溫加熱，
[0029]S1.3、待溫控裝置溫度在溫控點(diǎn)±0.5°C附近5分鐘左右，同時(shí)記錄此時(shí)溫控裝置溫度值，和上位機(jī)溫度示數(shù)，所述溫控裝置溫度值作為標(biāo)準(zhǔn)溫度值，所述上位機(jī)溫度示數(shù)作為實(shí)測溫度值，
[0030]S1.4、選擇下一個(gè)溫控點(diǎn)，重復(fù)步驟S1.2和S1.3，遍歷所有溫控點(diǎn)后，完成此標(biāo)定點(diǎn)的單點(diǎn)標(biāo)定，
[0031]S1.5、對每一個(gè)選取的標(biāo)定點(diǎn)重復(fù)步驟S1.2—S1.4，完成所有標(biāo)定點(diǎn)的單點(diǎn)標(biāo)定工作。
[0032]S2、讀取待測傳感光纜全鏈路后向拉曼散射光曲線數(shù)據(jù)，并以標(biāo)定點(diǎn)為端點(diǎn)分段進(jìn)行多項(xiàng)式擬合，獲取區(qū)段趨勢項(xiàng)函數(shù)，根據(jù)所述區(qū)段趨勢項(xiàng)函數(shù)，導(dǎo)入各標(biāo)定點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)溫度值，完成待測傳感光纜所有點(diǎn)的溫度標(biāo)定，具體步驟如下:
[0033]S2.1、上位機(jī)讀取傳感光纜全鏈路后向拉曼散射光曲線數(shù)據(jù)，并采用最小二乘法以標(biāo)定點(diǎn)為端點(diǎn)對非標(biāo)定點(diǎn)區(qū)段分段進(jìn)行多項(xiàng)式擬合，獲取區(qū)段趨勢項(xiàng)函數(shù)；
[0034]以下以某一區(qū)段為例進(jìn)一步說明，比如上位機(jī)獲取了3km至5km區(qū)域的光曲線數(shù)據(jù)，3km和5km為標(biāo)定點(diǎn)，3km至5km之間區(qū)域?yàn)榉菢?biāo)點(diǎn)區(qū)段，從上位機(jī)展示的光曲線可以看出擬合后的曲線幾乎完全覆蓋了原始光曲線，擬合函數(shù)表達(dá)式為:
[0035]y = 0.000000065.x3+0.0000037.x2-0.0011.x+1 (I)
[0036]公式(I)已省略三次以上高階項(xiàng)，且可見2階和3階項(xiàng)權(quán)重也很小，我們固定2階項(xiàng)和3階項(xiàng)權(quán)重參數(shù)，將I階項(xiàng)權(quán)重參數(shù)和常數(shù)項(xiàng)替換為變量a和b，獲得該區(qū)段通用擬合多項(xiàng)表達(dá)式(2)(即該區(qū)段區(qū)段趨勢項(xiàng)函數(shù))如下:
[0037]y = 0.000000065.x3+0.0000037.x2-a.x+b (2)
[0038]S2.2、導(dǎo)入?yún)^(qū)段趨勢項(xiàng)函數(shù)，并導(dǎo)入?yún)^(qū)段兩標(biāo)定點(diǎn)在某一溫控點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)溫度值，根據(jù)區(qū)段趨勢項(xiàng)函數(shù)計(jì)算傳感光纜全鏈路所有點(diǎn)在所述溫控點(diǎn)的溫度標(biāo)定值，
[0039]具體的，還以步驟S2.1 3km至5km區(qū)段進(jìn)一步說明，導(dǎo)入式(2)，再將3km和5km在30°C溫控點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)溫度值導(dǎo)入式(2)，比如在已知標(biāo)定點(diǎn)的位置信息x(3) = 3000m、x(5) =5000m和標(biāo)準(zhǔn)溫度值y (3) = 30.3 °C、y (5) = 30.5 °C的情況下，通過解方程組即可求出a和b的值，進(jìn)而獲得該區(qū)段標(biāo)定溫度的函數(shù)解析式，依次將區(qū)段內(nèi)各點(diǎn)x(i)導(dǎo)入所述標(biāo)定溫度的函數(shù)解析式計(jì)算獲取對應(yīng)溫度標(biāo)定插值y(i)。
[0040]S2.3、按照標(biāo)定點(diǎn)不同溫控點(diǎn)重復(fù)步驟S2.2，進(jìn)行每個(gè)區(qū)段內(nèi)所有點(diǎn)的在各溫控點(diǎn)下的溫度標(biāo)定。
[0041]S3、整合生成傳感光纜全鏈路溫度標(biāo)定表，供上位機(jī)軟件調(diào)用，從而實(shí)現(xiàn)DTS對溫度的準(zhǔn)確測量。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種在管道泄漏監(jiān)測現(xiàn)場進(jìn)行溫度標(biāo)定的方法，其特征在于:所述方法為在待測傳感光纜全鏈路上選取標(biāo)定點(diǎn)，對標(biāo)定點(diǎn)依次進(jìn)行單點(diǎn)溫度標(biāo)定，每個(gè)標(biāo)定點(diǎn)得到一組實(shí)測溫度值和一組標(biāo)準(zhǔn)溫度值;讀取待測傳感光纜全鏈路后向拉曼散射光曲線數(shù)據(jù)，并以標(biāo)定點(diǎn)為端點(diǎn)分段進(jìn)行多項(xiàng)式擬合，獲取區(qū)段趨勢項(xiàng)函數(shù)，根據(jù)所述區(qū)段趨勢項(xiàng)函數(shù)，導(dǎo)入各標(biāo)定點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)溫度值，完成待測傳感光纜所有點(diǎn)的溫度標(biāo)定;整合生成傳感光纜全鏈路溫度標(biāo)定表。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在管道泄漏監(jiān)測現(xiàn)場進(jìn)行溫度標(biāo)定的方法，其特征在于:所述在待測傳感光纜全鏈路上選取標(biāo)定點(diǎn)，對標(biāo)定點(diǎn)依次進(jìn)行單點(diǎn)溫度標(biāo)定的步驟如下: ①、在埋設(shè)管道的位置，每隔一定距離挖開管道以上地面，找到該位置處傳感光纜作為一個(gè)標(biāo)定點(diǎn)， ②、使用溫控裝置將裸露的傳感光纜緊密包裹，選擇一個(gè)溫控點(diǎn)，對溫控裝置設(shè)置此溫控點(diǎn)，并開始給傳感光纜進(jìn)行升溫加熱， ③、待溫控裝置溫度穩(wěn)定在溫控點(diǎn)附近一定時(shí)間，同時(shí)記錄此時(shí)溫控裝置溫度值和分布式光纖溫度傳感系統(tǒng)溫度示數(shù)，所述溫控裝置溫度值作為標(biāo)準(zhǔn)溫度值，所述分布式光纖溫度傳感系統(tǒng)溫度示數(shù)作為實(shí)測溫度值， ④、選擇下一個(gè)溫控點(diǎn)，重復(fù)步驟②和③，遍歷所有溫控點(diǎn)后，完成此標(biāo)定點(diǎn)的單點(diǎn)標(biāo)定， ⑤、對每一個(gè)選取的標(biāo)定點(diǎn)重復(fù)步驟②一④，完成所有標(biāo)定點(diǎn)的單點(diǎn)標(biāo)定工作。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的在管道泄漏監(jiān)測現(xiàn)場進(jìn)行溫度標(biāo)定的方法，其特征在于:所述步驟②溫控裝置對傳感光纜的包裹長度不小于1.5m。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的在管道泄漏監(jiān)測現(xiàn)場進(jìn)行溫度標(biāo)定的方法，其特征在于:所述步驟③中待溫控裝置溫度穩(wěn)定在溫控點(diǎn)附近一定時(shí)間是指溫控裝置溫度穩(wěn)定在溫控點(diǎn)土0.5 °C附近5分鐘左右。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在管道泄漏監(jiān)測現(xiàn)場進(jìn)行溫度標(biāo)定的方法，其特征在于:所述對待測傳感光纜全鏈路后向拉曼散射光曲線分段采用最小二乘法進(jìn)行多項(xiàng)式擬合。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在管道泄漏監(jiān)測現(xiàn)場進(jìn)行溫度標(biāo)定的方法，其特征在于:根據(jù)所述區(qū)段趨勢項(xiàng)函數(shù)，導(dǎo)入各標(biāo)定點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)溫度值，完成待測傳感光纜所有點(diǎn)的溫度標(biāo)定的步驟如下: ⑴、導(dǎo)入?yún)^(qū)段趨勢項(xiàng)函數(shù)，并導(dǎo)入?yún)^(qū)段兩標(biāo)定點(diǎn)在某一溫控點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)溫度值，根據(jù)區(qū)段趨勢項(xiàng)函數(shù)計(jì)算傳感光纜全鏈路所有點(diǎn)在所述溫控點(diǎn)的溫度標(biāo)定值； ⑵、按照標(biāo)定點(diǎn)不同溫控點(diǎn)重復(fù)步驟⑴，進(jìn)行每個(gè)區(qū)段內(nèi)所有點(diǎn)的在各溫控點(diǎn)下的溫度標(biāo)定。
【文檔編號】G01K15/00GK105841845SQ201610289049
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年5月4日
【發(fā)明人】劉永利, 葛君, 王建康, 魏茂安
【申請人】青島派科森光電技術(shù)股份有限公司