[发明专利]光纤管线监测系统及使用其的方法

说明书

本申请为分案申请，其原申请是于2012年8月17日(国际申请日为2011年2月17日)向中国专利局提交的专利申请，申请号为201180009975.5，发明名称为“光纤管线监测系统及使用其的方法”。

相关申请

本申请要求于2010年2月18日提交的美国临时专利申请序列号61/338,466，和于2010年7月26日提交的美国临时专利申请序列号61/367,515的优先权，二者的内容通过参考并入本申请中。

技术领域

本发明总体上涉及管线监测领域，更具体地，涉及用于使用光纤来监测管线的改进系统和方法。

背景技术

光纤感测系统已经用于大量应用中，包括边界安全、声学感测和泄漏检测。常规光纤感测系统的示例包括(1)基于模干涉的系统；(2)基于时间相关的马赫-泽德干涉仪的系统；及(3)基于相干瑞利反向散射的系统。这些常规系统中的每一个都遭受到某些缺陷。

例如，基于模态干扰的系统提供极为有限的与事件有关的信息，诸如事件的位置和/或时间。此外，此类系统难以区分多个同时的事件。基于时间相关的马赫-泽德干涉仪的系统难以辨别连续的事件(例如，管道泄漏)。基于相干瑞利反向散射的系统遭受到高询问器成本和有限的灵敏度的问题。此外，这些常规系统中的某一些利用了位于整个阵列中的光子学箱(photonics boxes)，其需要本地提供的电力，从而使得此类系统对于远距离应用是不切实际的。

因此，需要并且期望提供用于管线监测的改进的光学检测系统。

发明内容

为了满足这个及其他需要，鉴于其目的，根据示例性实施例，本发明提供了一种用于监测管线的光学检测系统。该光学检测系统邻近或远离待监测的管线。光学检测系统包括主节点，该主节点包括(a)用于产生光信号的光源，以及(b)光接收器。光学检测系统还包括位于管线本地的多个光纤传感器，用于将振动能量转换为光强度信息，每一个光纤传感器包括：(1)配置为感测振动能量的至少一段光纤；(2)位于所述至少一段光纤的一端的反射器；以及(3)现场节点，用于接收来自所述主节点的光信号，所述现场节点沿着所述至少一段光纤发送光信号，所述现场节点接收从所述至少一段光纤返回的光信号，并且所述现场节点将光信号发送到所述主节点的光接收器。

根据本发明的另一个示例性实施例，提供了另一种用于监测管线的光学检测系统。光学检测系统包括邻近或远离待监测的管线的主节点。主节点包括用于产生光信号的光源、光接收器、以及位于待监测的管线本地的光纤感测电缆。光纤感测电缆包括至少一个感测区域，所述至少一个感测区域由光纤感测电缆的一对光纤Bragg光栅限界。

根据本发明的另一个示例性实施例，提供了一种操作用于监测管线的光学检测系统的方法。所述方法包括步骤：(a)在存储器中存储与要使用光学检测系统监测的管线有关的事件的多个预定特性；(b)将从监测管线的光学检测系统获得的检测特性与存储在存储器中的所述多个预定特性进行比较；以及(c)确定在所述检测特性与存储在存储器中的所述多个预定特性中的至少一个之间是否存在可接受级别的匹配。

应理解，本发明的前述的一般性描述及以下的详细描述都是示例性的，而非限制性的。

附图说明

结合附图阅读以下详细说明会最好地理解本发明。应强调的是，按照一般惯例，附图的许多特征不是按照比例的。相反，为了清楚，任意地放大或缩小了多个特征的尺寸。包含在附图中的是以下图：

图1A是示出根据本发明的示例性实施例的光学检测系统的方框图；

图1B是示出根据本发明的示例性实施例的、与管线监测系统结合使用的图1A的光学检测系统的方框图；

图2是根据本发明的示例性实施例的光学检测系统的主节点的方框图；

图3是根据本发明的示例性实施例的光学检测系统的第一现场节点的方框图；

图4是根据本发明的示例性实施例的光学检测系统的中间现场节点的方框图；

图5是根据本发明的示例性实施例的光学检测系统的最终现场节点的方框图；

图6是示出根据本发明的示例性实施例的用于管线监测的光学检测系统的方框图；

图7A-7B是示出根据本发明的另一示例性实施例的用于管线监测的另一光学检测系统的方框图；以及

图8是根据本发明的示例性实施例的操作用于管线监测的光学检测系统的方法的流程图。

具体实施方式