一种基于光纤光栅传感的PE管道的制作方法

本发明涉及管道监测，具体涉及一种基于光纤光栅传感的pe管道。

背景技术：

1、光纤光栅传感技术在pe(聚乙烯)管道中的应用主要涉及到对管道状态的实时监测和预警。光纤光栅传感器以其独特的优势，如高精度、高灵敏度、抗电磁干扰等特性，被广泛应用于各种管道系统的监测中。

2、在pe管道中，光纤光栅传感器可以嵌入或附着在管道壁上，用于实时监测管道的温度、应力、应变等参数。这些参数的变化可以反映管道的运行状态和潜在的安全隐患。通过光纤光栅传感技术，可以实现对pe管道的全面、连续的监测，及时发现管道的异常情况，预防管道破裂、泄漏等事故的发生。

3、现有技术中，将光纤光栅传感技术还可以与智能控制系统相结合，实现对pe管道的自动化监测和管理，目前，在pe管道的自动化监测过程中，对监测点的状态进行识别，且监测点相互独立，通过单一的监测点状态无法对pe管道整体运行状态进行表征，具有一定的局限性。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于光纤光栅传感的pe管道，在pe管道的外壁上且沿管道轴向方向敷设有光纤光栅，将敷设的光纤光栅沿管道轴向方向划分为若干个长度子单元，设定一个监测周期，在监测周期内获取每个长度子单元由声音频率改变所得到的光纤光栅单元的声异值，在监测周期内获取每个长度子单元由温度异常改变所得到的光纤光栅单元的温异值，通过对光纤光栅单元的声异值、光纤光栅单元的温异值进行处理，得到监测周期内pe管道的光纤光栅监测基数，基于监测周期内pe管道的光纤光栅监测基数完成对pe管道运行风险的识别。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、一种基于光纤光栅传感的pe管道，在管道的外壁上且沿管道轴向方向敷设有光纤光栅；

4、将敷设的光纤光栅沿管道轴向方向划分为若干个长度子单元；

5、获取监测周期内光纤光栅在长度子单元内的环境监测信息；

6、环境监测信息包括监测周期内的光纤光栅单元的声异值和监测周期内的光纤光栅单元的温异值；

7、对环境监测信息进行分析处理，根据分析结果得到监测周期内pe管道的光纤光栅监测基数，基于光纤光栅监测基数对pe管道的运行状态进行识别。

8、作为本发明进一步的方案：将监测周期内的光纤光栅单元的声异值记为gs；

9、将监测周期内的光纤光栅单元的温异值记为gw；

10、对监测周期内的光纤光栅单元的声异值与监测周期内的光纤光栅单元的温异值进行处理，即通过公式gti＝ti*(gs+gw)计算得到监测周期内pe管道的光纤光栅监测基数gti，其中ti为风险干扰值。

11、作为本发明进一步的方案：将监测周期内pe管道的光纤光栅监测基数gti与对应的预设监测周期内pe管道的光纤光栅监测基数范围进行数值比较；

12、若监测周期内pe管道的光纤光栅监测基数gti超过预设监测周期内pe管道的光纤光栅监测基数范围的最大值，表明监测周期内pe管道运行风险大；

13、若监测周期内pe管道的光纤光栅监测基数gti处于预设监测周期内pe管道的光纤光栅监测基数范围内，表明监测周期内pe管道运行风险适中；

14、若监测周期内pe管道的光纤光栅监测基数gti未超过预设监测周期内pe管道的光纤光栅监测基数范围的最小值，表明监测周期内pe管道运行风险较小。

15、作为本发明进一步的方案：在监测周期内对位于长度子单元内的每个光纤光栅处的声音频率进行获取建立声音波形图；

16、建立平面坐标系，在平面坐标系内构建声音波形图与标况波形图；

17、将声音频率偏离面积值与声音频率偏离面积值阈值进行比值计算，得到监测周期内光纤光栅声音频率偏离比；

18、在长度子单元内若存在光纤光栅声音频率偏离比大于等于光纤光栅声音频率偏离比阈值，则将该长度子单元记为异变子单元；

19、在长度子单元内若所有光纤光栅声音频率偏离比均小于光纤光栅声音频率偏离比阈值，则将该长度子单元记为标定子单元；

20、将异变子单元的数量与长度子单元的数量进行比值计算，得到光纤光栅单元异变比。

21、作为本发明进一步的方案：获取异变子单元内每个光纤光栅处的光纤光栅声音频率偏离比，将所有光纤光栅的光纤光栅声音频率偏离比进行整合，得到异变子单元的光纤光栅声音频率偏离比组；

22、对异变子单元的光纤光栅声音频率偏离比组进行处理得到异变子单元的光纤光栅声音频率偏离比组的差均值；

23、获取标定子单元内每个光纤光栅处的光纤光栅声音频率偏离比，将所有光纤光栅的光纤光栅声音频率偏离比进行整合，得到标定子单元的光纤光栅声音频率偏离比组；

24、对标定子单元的光纤光栅声音频率偏离比组进行处理得到光纤光栅单元差均比；

25、将光纤光栅单元异变比与光纤光栅单元差均比进行处理，得到监测周期内光纤光栅单元的声异值。

26、作为本发明进一步的方案：在监测周期内对位于长度子单元内的每个光纤光栅处的实时温度进行获取；

27、若光纤光栅处所监测的实时温度不满足光纤光栅处的预设温度要求的时长超过预设时长，则将该光纤光栅记为温变光纤光栅；

28、在长度子单元内若存在温变光纤光栅，则将该长度子单元记为温变子单元；

29、在长度子单元内若不存在温度光纤光栅，则将该长度子单元记为温标子单元；

30、将温变子单元的数量与温标子单元的数量进行比值计算，得到光纤光栅单元变标比。

31、作为本发明进一步的方案：获取温变子单元内每个光纤光栅处的温度偏离最大值，将温变子单元内每个光纤光栅处的温度偏离最大值取绝对值并求和，得到温变子单元的温度偏离极限值；

32、基于温变子单元的温度偏离极限值得到温变子单元的温度偏离极限均值；

33、获取温标子单元内每个光纤光栅处的温度偏离最大值，将温标子单元内每个光纤光栅处的温度偏离最大值取绝对值并求和，得到温标子单元的温度偏离极限值；

34、基于温标子单元的温度偏离极限值得到温标子单元的温度偏离极限均值。

35、作为本发明进一步的方案：将温变子单元的温度偏离极限均值与温标子单元的温度偏离极限均值进行比值计算，得到光纤光栅单元温偏比；

36、将光纤光栅单元变标比与光纤光栅单元温偏比进行乘积计算，得到监测周期内光纤光栅单元的温异值。

37、作为本发明进一步的方案：将光纤光栅声音频率偏离比大于等于光纤光栅声音频率偏离比阈值的光纤光栅记为异常光纤光栅；

38、将异常光纤光栅的数量与异变子单元的光纤光栅总数量进行比值计算，得到异常光纤光栅的异常比；

39、获取异变子单元内所有异常光纤光栅的光纤光栅声音频率偏离比，将所有常光纤光栅的光纤光栅声音频率偏离比求和得到异常光纤光栅的声音频率偏离总值；

40、将异常光纤光栅的异常比与异常光纤光栅的声音频率偏离总值进行乘积运算，得到长度子单元的声音风险定位值。

41、作为本发明进一步的方案：将温变光纤光栅的数量与温变子单元的光纤光栅总数量进行比值计算，得到温变光纤光栅的温变比；

42、获取温变子单元内每个温变光纤光栅的温度偏离最大值，将温变光纤光栅的温度偏离最大值与光纤光栅的温度偏离阈值进行比值计算，得到温变光纤光栅温偏比；

43、将所有温变子单元内的温变光纤光栅温偏比求和得到温变光纤光栅的温度偏离总值；

44、将温变光纤光栅的温变比与温变光纤光栅的温度偏离总值进行乘积运算，得到长度子单元的温度风险定位值；

45、将长度子单元的声音风险定位值与长度子单元的温度风险定位值进行加权处理，即得到长度子单元的风险定位总值。

46、本发明的有益效果：

47、(1)本发明在pe管道的外壁上且沿管道轴向方向敷设有光纤光栅，将敷设的光纤光栅沿管道轴向方向划分为若干个长度子单元，设定一个监测周期，在监测周期内获取每个长度子单元由声音频率改变所得到的光纤光栅单元的声异值，在监测周期内获取每个长度子单元由温度异常改变所得到的光纤光栅单元的温异值，通过对光纤光栅单元的声异值、光纤光栅单元的温异值进行处理，得到监测周期内pe管道的光纤光栅监测基数，基于监测周期内pe管道的光纤光栅监测基数完成对pe管道运行风险的识别，在监测周期内pe管道的光纤光栅监测基数的获取过程中，对长度子单元中重叠的异变子单元和温变子单元及未重叠的异变子单元和温变子单元进行处理，得到风险干扰值，使监测周期内pe管道的光纤光栅监测基数精准度更高；

48、(2)本发明在pe管道运行风险大或pe管道运行风险适中时，对异变子单元内异常光纤光栅的数量及异常光纤光栅的声音频率偏离比进行处理，得到长度子单元的声音风险定位值，再对温变子单元内温变光纤光栅的数量和温变光纤光栅的温变比进行处理，得到长度子单元的温度风险定位值，将长度子单元的声音风险定位值与长度子单元的温度风险定位值进行处理获取长度子单元的温度风险定位值，从而对pe管道紧急程度最高的长度子单元精准定位。