基于光栅阵列应力传感器的高压储罐泄漏监测方法

1.本发明涉及高压储罐泄漏监测及定位技术领域，具体涉及一种基于光栅阵列应力传感器的高压储罐泄漏监测方法。


背景技术：

2.随着社会经济的发展，人们对资源的需求越来越多，大型的高压储罐变得越来越常见。这些储罐通常都是为了储存一些石油化工类的物品，这些物品大多都是一些易燃易爆的危险物品，一旦发生泄漏就容易导致发生火灾甚至爆炸，这样不仅会对财产造成不可计量的损失，而且也可能造成人员的伤亡，对环境造成污染破坏。因此，大型高压储罐泄漏的监测十分重要。
3.大型高压储罐传统的检测方式需要停产、开罐、清洗等步骤之后，才能进行检测，而且这种检测具有随机性，且耗时长、效率低、成本高。现在也有电磁超声检测技术，这种无损检测技术相对于传统方式来说，可以在储罐工作时进行检测，且不会对储罐造成损害。检测主要是检查储罐的质量，比如裂纹、腐蚀等。检测准确性也很高，但并不能够及时的对储罐泄漏做出反应。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于克服上述技术不足，提供一种基于光栅阵列应力传感器的高压储罐泄漏监测方法，解决现有技术中不能实时对储罐泄漏进行监测和反应的技术问题。
5.为达到上述技术目的，第一方面，本发明的技术方案提供一种基于光栅阵列应力传感器的高压储罐泄漏监测方法，包括以下步骤：
6.在所述高压储罐的表面网格状铺设光纤光栅，所述高压储罐的每个四边形网格的每条边上都分布有光栅传感器；
7.获取所述光栅传感器的波形信号，并读取所述波形信号的波长形变；
8.若所述波长形变大于预设阈值，定位所述波长形变大于预设阈值的所述光栅传感器；
9.根据所述光栅传感器的位置确定所述高压储罐的泄漏位置。
10.与现有技术相比，本发明提供的基于光栅阵列应力传感器的高压储罐泄漏监测方法的有益效果包括：
11.本发明提供的基于光栅阵列应力传感器的高压储罐泄漏监测方法，能够实时地对储罐泄漏进行监测和反应，不需要对大型高压储罐进行停产处理、开罐处理、清洗处理等步骤，耗时短，效率高，成本低，能够有效监测高压储罐的泄漏风险，及时避免出现大的财产损失和人员伤亡，具有非常好的实用价值。
12.根据本发明的一些实施例，所述预设阈值为5nm-10nm。
13.根据本发明的一些实施例，在所述高压储罐的表面设置有密封层，所述光纤光栅网格状铺设于所述密封层。
14.根据本发明的一些实施例，采用光纤并带方法将多条所述光纤光栅合并为光缆，所述光缆网格状铺设在所述高压储罐的表面，以提高所述光纤光栅的分布密度。
15.根据本发明的一些实施例，通过解调仪读取所述波形信号的波长形变。
16.第二方面，本发明的技术方案提供一种基于光栅阵列应力传感器的高压储罐泄漏监测系统，包括：
17.光纤光栅，网格状铺设于所述高压储罐的表面，所述光纤光栅包括多个光栅传感器；
18.波形信号获取模块，与所述光栅传感器通信连接，所述波形信号获取模块用于获取所述光栅传感器的波形信号，并读取所述波形信号的波长形变；
19.泄漏位置定位模块，与所述波形信号获取模块通信连接，所述泄漏位置定位模块用于当所述波长形变大于预设阈值，定位所述波长形变大于预设阈值的所述光栅传感器，并根据所述光栅传感器的位置确定所述高压储罐的泄漏位置。
20.第三方面，本发明的技术方案提供一种基于光栅阵列应力传感器的高压储罐泄漏监测系统，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如第一方面中任意一项所述的基于光栅阵列应力传感器的高压储罐泄漏监测方法。
21.第四方面，本发明的技术方案提供一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于使计算机执行如第一方面中任意一项所述的基于光栅阵列应力传感器的高压储罐泄漏监测方法。
22.本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
23.本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中摘要附图要与说明书附图的其中一幅完全一致：
24.图1为本发明一个实施例提供的基于光栅阵列应力传感器的高压储罐泄漏监测方法的流程图；
25.图2为本发明另一个实施例提供的基于光栅阵列应力传感器的高压储罐泄漏监测系统的结果示意图。
具体实施方式
26.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
27.需要说明的是，虽然在系统示意图中进行了功能模块划分，在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于系统中的模块划分，或流程图中的顺序执行所示出或描述的步骤。说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
28.本发明提供了一种基于光栅阵列应力传感器的高压储罐泄漏监测方法，能够实时
地对储罐泄漏进行监测和反应，不需要对大型高压储罐进行停产处理、开罐处理、清洗处理等步骤，耗时短，效率高，成本低，能够有效监测高压储罐的泄漏风险，及时避免出现大的财产损失和人员伤亡，具有非常好的实用价值。
29.下面结合附图，对本发明实施例作进一步阐述。
30.参照图1，图1为本发明一个实施例提供的基于光栅阵列应力传感器的高压储罐泄漏监测方法的流程图；基于光栅阵列应力传感器的高压储罐泄漏监测方法包括但是不仅限于步骤s110至步骤s140。
31.步骤s110，在高压储罐的表面网格状铺设光纤光栅，高压储罐的每个四边形网格的每条边上都分布有光栅传感器；
32.步骤s120，获取光栅传感器的波形信号，并读取波形信号的波长形变；
33.步骤s130，若波长形变大于预设阈值，定位波长形变大于预设阈值的光栅传感器；
34.步骤s140，根据光栅传感器的位置确定高压储罐的泄漏位置。
35.在一实施例中，基于光栅阵列应力传感器的高压储罐泄漏监测方法包括步骤：在高压储罐的表面网格状铺设光纤光栅，高压储罐的每个四边形网格的每条边上都分布有光栅传感器；获取光栅传感器的波形信号，并读取波形信号的波长形变；若波长形变大于预设阈值，定位波长形变大于预设阈值的光栅传感器；根据光栅传感器的位置确定高压储罐的泄漏位置。能够实时地对储罐泄漏进行监测和反应，不需要对大型高压储罐进行停产处理、开罐处理、清洗处理等步骤，耗时短，效率高，成本低，能够有效监测高压储罐的泄漏风险，及时避免出现大的财产损失和人员伤亡，具有非常好的实用价值。
36.在一实施例中，基于光栅阵列应力传感器的高压储罐泄漏监测方法包括步骤：在高压储罐的表面网格状铺设光纤光栅，高压储罐的每个四边形网格的每条边上都分布有光栅传感器；获取光栅传感器的波形信号，并读取波形信号的波长形变；若波长形变大于预设阈值，定位波长形变大于预设阈值的光栅传感器；根据光栅传感器的位置确定高压储罐的泄漏位置。预设阈值为5nm-10nm，当某处发生泄漏时，能够立即通过光谱仪上的变化确定发生变化的光栅编号，确定光栅编号后进而确定由其组成的网格区。泄漏处周围的4个光栅的栅区发生变化，该变化可通过对应编号光栅的波长变化在解调仪上显示出来，应力导致光栅波长的变化量远远大于环境温度引起的变化量，环境温度变化引起的波长变化量通常不大于2nm，而泄漏引起应力变化发生的波长变化量往往大于5nm以上，所以预设阈值可以设置为5nm、6nm、7nm、8nm、9nm、10nm和其他数值，本实施例对其不构成限制。
37.在一实施例中，基于光栅阵列应力传感器的高压储罐泄漏监测方法包括步骤：在高压储罐的表面网格状铺设光纤光栅，高压储罐的每个四边形网格的每条边上都分布有光栅传感器；获取光栅传感器的波形信号，并读取波形信号的波长形变；若波长形变大于预设阈值，定位波长形变大于预设阈值的光栅传感器；根据光栅传感器的位置确定高压储罐的泄漏位置。
38.在高压储罐的表面设置有密封层，光纤光栅网格状铺设于密封层。
39.在一实施例中，基于光栅阵列应力传感器的高压储罐泄漏监测方法包括步骤：在高压储罐的表面网格状铺设光纤光栅，高压储罐的每个四边形网格的每条边上都分布有光栅传感器；获取光栅传感器的波形信号，并读取波形信号的波长形变；若波长形变大于预设阈值，定位波长形变大于预设阈值的光栅传感器；根据光栅传感器的位置确定高压储罐的
泄漏位置。在高压储罐的表面设置有密封层，光纤光栅网格状铺设于密封层，密封层为沥青层，当然也可以是其他的密封材料，如橡胶层。
40.在一实施例中，基于光栅阵列应力传感器的高压储罐泄漏监测方法包括步骤：在高压储罐的表面网格状铺设光纤光栅，高压储罐的每个四边形网格的每条边上都分布有光栅传感器；获取光栅传感器的波形信号，并读取波形信号的波长形变；若波长形变大于预设阈值，定位波长形变大于预设阈值的光栅传感器；根据光栅传感器的位置确定高压储罐的泄漏位置。采用光纤并带方法将多条光纤光栅合并为光缆，光缆网格状铺设在高压储罐的表面，以提高光纤光栅的分布密度。
41.在一实施例中，基于光栅阵列应力传感器的高压储罐泄漏监测方法包括步骤：在高压储罐的表面网格状铺设光纤光栅，高压储罐的每个四边形网格的每条边上都分布有光栅传感器；获取光栅传感器的波形信号，并读取波形信号的波长形变；若波长形变大于预设阈值，定位波长形变大于预设阈值的光栅传感器；根据光栅传感器的位置确定高压储罐的泄漏位置。通过解调仪读取波形信号的波长形变。
42.在一实施例中，基于光栅阵列应力传感器的高压储罐泄漏监测方法包括步骤：在高压储罐的表面网格状铺设光纤光栅，高压储罐的每个四边形网格的每条边上都分布有光栅传感器；获取光栅传感器的波形信号，并读取波形信号的波长形变；若波长形变大于预设阈值，定位波长形变大于预设阈值的光栅传感器；根据光栅传感器的位置确定高压储罐的泄漏位置，光纤光栅为光纤布拉格光栅，在纤芯内形成的空间相位周期性分布的光栅，其作用的实质就是在纤芯内形成一个窄带的(透射或反射)滤波器或反射镜。
43.参照图2，图2为本发明另一个实施例提供的基于光栅阵列应力传感器的高压储罐泄漏监测系统的结果示意图。
44.在一实施例中，基于光栅阵列应力传感器的高压储罐泄漏监测系统，包括：光纤光栅，网格状铺设于高压储罐的表面，光纤光栅包括多个光栅传感器；波形信号获取模块，与光栅传感器通信连接，波形信号获取模块用于获取光栅传感器的波形信号，并读取波形信号的波长形变；泄露位置定位模块，与波形信号获取模块通信连接，泄露位置定位模块用于当波长形变大于预设阈值，定位波长形变大于预设阈值的光栅传感器，并根据光栅传感器的位置确定高压储罐的泄露位置。
45.本发明还提供了一种基于光栅阵列应力传感器的高压储罐泄漏监测系统，其特征在于，包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现如上述的基于光栅阵列应力传感器的高压储罐泄漏监测方法。
46.处理器和存储器可以通过总线或者其他方式连接。
47.存储器作为一种非暂态计算机可读存储介质，可用于存储非暂态软件程序以及非暂态性计算机可执行程序。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态固态存储器件。在一些实施方式中，存储器可选包括相对于处理器远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至该处理器。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
48.需要说明的是，本实施例中的基于光栅阵列应力传感器的高压储罐泄漏监测系统，可以包括有业务处理模块、边缘端数据库、服务端版本信息寄存器、数据同步模块，处理
器执行计算机程序时实现如上述应用在基于光栅阵列应力传感器的高压储罐泄漏监测系统的基于光栅阵列应力传感器的高压储罐泄漏监测方法。
49.以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。
50.此外，本发明的一个实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令被一个处理器或控制器执行，例如，被上述终端实施例中的一个处理器执行，可使得上述处理器执行上述实施例中的基于光栅阵列应力传感器的高压储罐泄漏监测方法。
51.本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。某些物理组件或所有物理组件可以被实施为由处理器，如中央处理器、数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于ram、rom、eeprom、闪存或其他存储器技术、cd-rom、数字多功能盘(dvd)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。
52.以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本发明权利要求所限定的范围内。
53.以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。