第38卷第2期 2017年2月
自动化仪表
PROCESS AUTOMATION INSTRUMENTATION
一种管道泄漏检测系统设计
赵春平1，李志华2，赖华2，李亚斌
Vol. 38 No. 2
Feb.2017
（1.大理大学工程学院，云南大理671000；2.昆明理工大学信息与自动化学院，云南昆明650093：
3.昆明物理研究所能源物业分公司，云南昆明650093）
摘要：为了能够实时、低成本地检测城市供水管网的非正常泄漏情况，设计了一种基于光时域反射仪（OTDR)的新型分布式光纤传感器网络。该网络系统主要由遇水膨胀橡胶颗粒、光纤、OTDR等组成。橡胶颗粒因吸收管道泄漏的水而膨胀，导致传感光纤发生宏弯曲。光纤宏弯曲效应引起传播光线的瑞利散射突变，OTDR通过检测这种突变来判断管道是否发生泄漏，并计算泄漏点到探测器的距离。试验结果表明，这种分布式光纤传感器网络灵敏度高、实时性好：一且管道发生泄漏，OTDR就可以立即检测到，并计算出泄漏点的位置。该系统不仅适应性好，能布放在已有的各种供水管道系统中，而且具有良好的开放性；其拓扑结构能够随所需检测的管网变化，OTDR可以随技术进步不断升级，
关键调：供水系统；检测；传感器；光纤；光时域反射仪；节能降耗
中图分类号：TH81;TP216.1
文献标志码：A
D0I: 10. 16086/j. cnki. issn 1000 0380.201702026
Designof aPipelineLeakage Detection System
ZHAO Chunping',LI Zhihua’,LAI Hua’,LI Yabin(1. Faculty of Engineering, Dali University , Dali 671000, China :
2. Faculty of Information Engineering and Automation, Kunming University of Science and Technology , Kunming 650093 , China :
3. Energy and Property Division, Kunming Institute of Physics, Kunming 650093, China)
Abstract : In order to achieve real time and low cost detection for abnormal leakage of urban water supply network , a new typs of distributed optical fiber sensor network based on optical time-domain reflectometer( OTDR) is designed. The network system is mainly composed of the hardware of water swelling rubber particles, optical fiber and OTDR detector. The rubber particles swell due to absorb leaking water from the pipeline, and the enlargement of the rubber particles causes the sensing optical fiber to form macro bending. The macro bending effect causes mutation of Rayleigh scattering of the propagation light, the OTDR detects the mutation to judge the leakage of the pipeline and calculate the distance from the leaking point to the detector. The test results show that the distributed optical fiber sensor network features high sensitivity , and good real time performance. Once pipeline leaks, OTDR can immediately detect the leakage and calculate the location of leakage. The system has so good adaptability that it can be arranged in various existing water supply piping systems ;and offers good performance of an open system. Its topologic structure can be changed based on the network tested,and the OTDR can also be upgraded along with progress of technologies
Keywords : Water supply system; Detection; Sensor; Optical fiber; Optical time domain reflectometer; Energy saving
0引言
城市供水管道网络是使用广泛的大型地下管网系统，由于长期以来一直缺乏经济、有效的实时检测方法，致使城市自来水管网系统因跑、冒、滴、漏造成巨大损失。有关调查资料表明：水量浪费最多的位置是在没有关或没有关紧的水龙头，其次是管道上的小裂缝和突发外力造成的损伤点。其中，最难检测到的是供水管道的“暗漏”，即小裂缝造成的长期小流量泄漏]。
虽然自前检测管道泄漏有多种手段，但都存在建设成本高、施工复杂、难以全面覆盖的问题，且所用的传感器准确度低、误差大、抗干扰能力差。因此，如何对以上三种泄漏方式进行实时检测，是长期以来困扰业界的难题。
本文利用分布式光纤传感器和遇水膨胀橡胶相结合的方式，设计了一种管道泄漏检测方法。试验结果表明，这种分布式光纤传感器反应灵敏，无论管道发生什么类型的漏水，漏点处的遇水膨胀橡胶颗粒吸收水份后体积立即膨胀，挤压检测光纤便之受力雪曲。在
修改稿收到且期：2016-08-10
作者简介：复馨1978一），女，硕士，讲师，主要从事自动检测技术、仅器仪表的教学与研究。E-mail：370925515@qq.com。