本發(fā)明涉及管道監(jiān)測，尤其涉及一種管道安全監(jiān)測方法及系統(tǒng)。

背景技術：

1、管道作為重要的能源運輸載體，應用領域多、鋪設范圍廣，一旦發(fā)生失效事故，會對人民生命安全、環(huán)境健康、生產(chǎn)穩(wěn)定造成重要影響。

2、管道的第三方破壞是指由于非管道員工的行為而造成的管道意外傷害，根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，管道第三方破壞已經(jīng)成為管道失效的主要原因。為了確保管道沿線安全，防止人為破壞，需要對管道周圍環(huán)境進行有效的狀態(tài)監(jiān)測，達到安全預警的效果。傳統(tǒng)上針對管道第三方破壞的檢查主要依靠人力巡護和無人機巡護。管道鋪設一般范圍廣，沿線環(huán)境復雜，人力巡護的時間成本很大，無人機巡護則難完成大范圍無死角實時監(jiān)控，對于具有隨機性和隱蔽性的第三方破壞，尤其是打孔盜油等非法活動，很難做到預先防控。

3、由此可見，現(xiàn)有技術無法對鋪設范圍廣、沿線環(huán)境復雜的管道進行實時準確的安全監(jiān)護。

技術實現(xiàn)思路

1、有鑒于此，有必要提供一種管道安全監(jiān)測方法及系統(tǒng)，用以解決現(xiàn)有技術無法對鋪設范圍廣、沿線環(huán)境復雜的管道進行實施準確的安全監(jiān)護的問題。

2、為了解決上述問題，第一方面，本發(fā)明提供一種管道安全監(jiān)測方法，包括：

3、獲取與待監(jiān)測管道同溝鋪設的振動光纜采集的振動數(shù)據(jù)和平行鋪設于待檢測管道兩側的應變光纜采集的應變數(shù)據(jù)；

4、基于振動數(shù)據(jù)確定第一時間尺度下的振動特征向量，基于振動特征向量確定第二時間尺度下的振動特征，其中，第二時間尺度為第一時間尺度的整數(shù)倍；

5、在預設的外部行為樣本庫中匹配與振動特征向量、振動特征以及應變數(shù)據(jù)對應的目標外部行為，并基于目標外部行為的類別和所述目標外部行為與所述應變光纜的位置關系進行管道安全預警。

6、在一種可能的實施方式中，獲取與待監(jiān)測管道同溝鋪設的振動光纜采集的振動數(shù)據(jù)和平行鋪設于待檢測管道兩側的應變光纜采集的應變數(shù)據(jù)，包括：

7、將脈沖光輸入至與待監(jiān)測管道同溝鋪設的振動光纜和平行鋪設于待檢測管道兩側的應變光纜；

8、基于脈沖光在振動光纜和應變光纜的傳輸時間確定振動數(shù)據(jù)和應變數(shù)據(jù)的采樣周期；

9、基于采樣周期獲取振動數(shù)據(jù)和應變數(shù)據(jù)。

10、在一種可能的實施方式中，第一時間尺度為采樣周期的整數(shù)倍。

11、在一種可能的實施方式中，基于振動數(shù)據(jù)確定第一時間尺度下的振動特征向量，包括：

12、對第一時間尺度下連續(xù)采集的多個振動數(shù)據(jù)進行分析，確定振動數(shù)據(jù)對應的多個振動參量；

13、根據(jù)多個振動參量確定第一時間尺度下的振動特征向量。

14、在一種可能的實施方式中，振動參量包括振動強度、振動源軸向位置和振動源距離待監(jiān)測管道的橫向距離，確定振動數(shù)據(jù)對應的多個振動參量，包括：

15、對第一時間尺度下的采集的多個振動數(shù)據(jù)進行調(diào)節(jié)，確定多個振動數(shù)據(jù)分別對應的振動強度；

16、基于采集到多個振動數(shù)據(jù)的光纖光柵的位置確定振動源軸向位置；

17、基于采集到同一個振動數(shù)據(jù)的相鄰光纖光柵的距離、相鄰光纖光柵采集到同一個振動數(shù)據(jù)的時間差、以及脈沖光在振動光纜中的傳播速度計算振動源距待監(jiān)測管道的橫向距離。

18、在一種可能的實施方式中，基于振動特征向量確定第二時間尺度下的振動特征，包括：

19、計算多個振動特征向量中的各振動參量的平均值，得到第二時間尺度下的振動特征，其中，振動特征包括平均振動強度、平均振動距離、平均峰值強度、平均峰值距離。

20、在一種可能的實施方式中，基于所述目標外部行為的類別和所述目標外部行為與所述應變光纜的位置關系進行管道安全預警，包括：

21、當目標外部行為對待監(jiān)測管道存在安全隱患且所述目標外部行為發(fā)生在兩條所述應變光纜之間時，對目標外部行為進行過程監(jiān)測，并發(fā)出安全預警。

22、第二方面，本發(fā)明還提供管道安全監(jiān)測系統(tǒng)，采用前述任一實施方式的管道安全方法對待監(jiān)測管道進行安全監(jiān)控，包括振動傳感模塊、應變傳感模塊以及數(shù)據(jù)處理模塊，其中，

23、振動傳感系統(tǒng)包括與待監(jiān)測管道同溝鋪設的振動光纜，用于采集待監(jiān)測管道的振動數(shù)據(jù)，并將振動數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)據(jù)處理模塊；

24、應變傳感系統(tǒng)包括平行鋪設于待監(jiān)測管道兩側的應變光纜，用于監(jiān)測待監(jiān)測管道預設范圍內(nèi)的土壤應變數(shù)據(jù)，并將應變數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)據(jù)處理模塊；

25、數(shù)據(jù)處理模塊，用于對振動數(shù)據(jù)和應變數(shù)據(jù)進行處理，并確定目標外部行為。

26、在一種可能的實施方式中，數(shù)據(jù)處理模塊在對振動數(shù)據(jù)和應變數(shù)據(jù)進行處理，并確定目標外部行為時，用于：

27、基于振動數(shù)據(jù)確定第一時間尺度下的振動特征向量，基于振動特征向量確定第二時間尺度下的振動特征，其中，第二時間尺度為第一時間尺度的整數(shù)倍；

28、在預設的外部行為樣本庫中匹配與振動特征向量、振動特征以及應變數(shù)據(jù)對應的目標外部行為，并基于目標外部行為進行管道安全預警。

29、在一種可能的實施方式中，管道安全監(jiān)測系統(tǒng)還包括過程監(jiān)測模塊，過程監(jiān)測模塊用于當目標外部行為對待監(jiān)測管道存在安全隱患時，對目標外部行為進行過程監(jiān)測，并發(fā)出安全預警。

30、本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明提供的管道安全監(jiān)測方法，通過獲取與待監(jiān)測管道同溝鋪設的振動光纜采集的振動數(shù)據(jù)和平行鋪設于待檢測管道兩側的應變光纜采集的應變數(shù)據(jù)，并對振動數(shù)據(jù)進行不同時間尺度的處理，得到不同時間尺度下的振動特征向量和振動特征，并結合振動特征向量、振動特征以及應變數(shù)據(jù)在樣本庫中匹配對應的目標外部行為，對目標外部行為的識別更加準確，不同時間尺度的振動特征向量和振動特征能夠更加細節(jié)、準確的確定造成振動的目標外部行為的類型，針對目標外部行為的類型進行管道安全監(jiān)測，能夠在管道被破壞前進行安全預警，對管道的安全監(jiān)測更加準確及時。

技術特征：

1.一種管道安全監(jiān)測方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權利要求1所述的管道安全監(jiān)測方法，其特征在于，所述獲取與待監(jiān)測管道同溝鋪設的振動光纜采集的振動數(shù)據(jù)和平行鋪設于所述待檢測管道兩側的應變光纜采集的應變數(shù)據(jù)，包括：

3.根據(jù)權利要求2所述的管道安全監(jiān)測方法，其特征在于，所述第一時間尺度為所述采樣周期的整數(shù)倍。

4.根據(jù)權利要求1所述的管道安全監(jiān)測方法，其特征在于，所述基于所述振動數(shù)據(jù)確定第一時間尺度下的振動特征向量，包括：

5.根據(jù)權利要求4所述的管道安全監(jiān)測方法，其特征在于，所述振動參量包括振動強度、振動源軸向位置和振動源距離待監(jiān)測管道的橫向距離，所述確定所述振動數(shù)據(jù)對應的多個振動參量，包括：

6.根據(jù)權利要求5所述的管道安全監(jiān)測方法，其特征在于，所述基于所述振動特征向量確定第二時間尺度下的振動特征，包括：

7.根據(jù)權利要求6所述的管道安全監(jiān)測方法，其特征在于，所述基于所述目標外部行為的類別和所述目標外部行為與所述應變光纜的位置關系進行管道安全預警，包括：

8.一種管道安全監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，采用權利要求1至7中任一權利要求所述的管道安全方法對待監(jiān)測管道進行安全監(jiān)控，包括振動傳感模塊、應變傳感模塊以及數(shù)據(jù)處理模塊，其中，

9.根據(jù)權利要求8所述的管道安全監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)處理模塊在對所述振動數(shù)據(jù)和應變數(shù)據(jù)進行處理，并確定目標外部行為時，用于：

10.根據(jù)權利要求9所述的管道安全監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，還包括過程監(jiān)測模塊，所述過程監(jiān)測模塊用于當所述目標外部行為對待監(jiān)測管道存在安全隱患時，對所述目標外部行為進行過程監(jiān)測，并發(fā)出安全預警。

技術總結
本發(fā)明涉及一種管道安全監(jiān)測方法及系統(tǒng)，屬于管道監(jiān)測技術領域，其中，該管道安全監(jiān)測方法包括：獲取與待監(jiān)測管道同溝鋪設的振動光纜采集的振動數(shù)據(jù)和平行鋪設于所述待檢測管道兩側的應變光纜采集的應變數(shù)據(jù)；基于所述振動數(shù)據(jù)確定第一時間尺度下的振動特征向量，基于所述振動特征向量確定第二時間尺度下的振動特征，其中，所述第二時間尺度為所述第一時間尺度的整數(shù)倍；在預設的外部行為樣本庫中匹配與所述振動特征向量、所述振動特征以及所述應變數(shù)據(jù)對應的目標外部行為，并基于所述目標外部行為的類型和目標外部行為與應變光纜的位置關系進行管道安全預警。本發(fā)明能夠在管道被破壞前進行安全預警，對管道的安全監(jiān)測更加準確及時。

技術研發(fā)人員：楊勇,徐一旻,潘建軍,閆奇眾,何光輝,楊燕
受保護的技術使用者：武漢理工大學
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/4/28