[发明专利]砾石埋设式放大光纤振动感应信号的结构及方法

说明书

技术领域

本发明属于光纤传感技术领域，具体涉及放大光纤振动感应信号的技术。

背景技术

维护基础设施的安全是社会稳定、经济快速发展的一个基本要求。对通信光缆（包括海底光缆）、高压电网、输油管道、输气管道、电缆沟等基础设施进行安全监测，不仅是这些设施实现技术性功能的保障，更是避免造成重大经济损失、维护社会稳定发展的有效手段。特别是随着基础设施建设的快速发展，呈现出区域分布广、复杂程度高、重要性进一步提高的新特点，这就使得基础设施受到危害的范围、频率也随之增加，安全监测的难度、重要性也相应增加。据不完全统计，仅中国每年因外界破坏而造成的管道泄漏或爆炸上千余次，直接经济损失达几亿元。由此带来的环境污染、商业信用等损失更是难以估量。

为了维护干线的完整性，防止第三方破坏，直接负责管道、电网、通信网等运营部门已经投入了巨大的人力和财力。各级政府和社会各界也非常关注，从专项立法到具体防范、舆论宣传、专项治理等方面都做了大量的工作。国务院曾召开电视电话会议，部署开展输油管道生产治安秩序专项行动，公安部也加大了打击盗油犯罪的力度，并收到了一定的成效。

各种管道运输安全监测技术在这种强烈的市场需求中应运而生并不断发展，目前已有的管道安全生产监测技术主要有“管内流体力学状态检测技术”、“分布式光纤温度和应力监测技术”、“声波监测技术”、“M-Z光纤干涉技术”、“OTDR光时域反射技术”、“单芯反馈式光纤干涉技术”等。

由于长距离干线的监测，容易受电磁干扰的影响且长距离供电的困难性，因此，光纤类技术成为了进行电力、通信和油气管道等行业的安全监测和预防人为破坏的主要技术手段。光纤传感器是以光学理论为基础，将非光量转化为光量进行测量。以光纤作为信息传递媒介的传感器具有一系列其它传感器无法比拟的优点：不受电磁场干扰，能应用在强电磁场的场合；不会产生电磁骚扰；感应端无需供电，使用、维护方便；耐腐蚀、本质安全等等。而且光纤定位监测能够对威胁管道安全的各种行为进行早期监测、定位和预警，“未雨绸缪”，给管道维护者留出足够时间来制止破坏或强化防范的话，就会彻底扭转运营部门当前这种被动堵漏的不利局面，从根本上避免损失。

目前已有的光纤类长距离定位监控技术主要包括“分布式光纤温度和应力监测技术”、“M-Z光纤干涉技术”、“OTDR光时域反射技术”、“单芯反馈式光纤干涉技术”，各类技术原理相异，达到的效果也各有不同。但基本的原理都是通过光纤感应直接触及光缆，或通过土壤、构筑物等介质传递的机械振动、冲击量、声音等振动信号。需要进行安全监控的油气管道、通信干线光缆、电缆等物质往往埋于地下，所以用于安全监测的光缆也需沿监护管线进行埋设。传统的布设方法是将铠装光缆沿防护物周边进行直接布设，光缆是通过土壤传递的机械振动、冲击量来进行入侵振动判断。而土埋对于机械振动、冲击量等振动信号会形成一个极大的消振作用，造成入侵行为发生时间很长一段时间内，系统还不能感应到足够的振动信号，进行安全警报。而直埋的铠装光缆自身为保护光纤而加装的聚乙烯护套、铠装钢丝、缆膏、填充特等自身也会对振动信息起到一个减振作用。因此在现实应用过程当中，往往要入侵行为确实已经很接近防护物，甚至已经触及到光缆的时候，系统才发出警报，给出警留出了极为有限的时间。如果出警不及时，防护物就可能已经被破坏，达不到“未雨绸缪”、“事前监控”的效果。

发明内容

针对现有光纤类长距离定位监控技术中光缆不能及时感应到足够的振动信号的问题，本发明的目的在于提供一种放大光纤感应振动信号的光纤结构。

同时作为本发明的第二目的，本发明基于该结构还提供一种放大光纤感应振动信号的方法。

为了达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：

砾石埋设式放大光纤振动感应信号的结构，所述结构包括地埋光纤，所述地埋光纤的上部铺设一层砾石信号放大层。

在该结构的优选方案中，所述砾石信号放大层为至少5-20CM深的砾石床。

再进一步的，所述砾石床中的砾石为光滑的圆状，其直径至少2cm。

进一步的，所述光纤为铠装光纤。

作为本发明的第二目的，砾石埋设式放大光纤振动感应信号的方法，该方法利用砾石放大振动信号通过土壤向砾石传递的压力，并将放大后的压力作用在光缆上。

本发明提供的方案能够直接造成光缆感应振动信号的及时性，以及放大性，从而达到在事件发生的早期，系统就能感应到振动信号并且及时进行警报的目的。

附图说明