應用領域：
管道安全檢測

使用的產品：
LabVIEW 8.2
PCI-6132  NI S係列14位4通道同步數據采集卡
SCB-68    屏蔽式68針接線盒

挑戰：
    本係統方案麵臨著開發周期短、數據量大
、雙路精確同步等挑戰，如何在開發過程中快速的搭建實驗平台，保證係統的安全、可(ke)靠(kao)性(xing)，並(bing)能(neng)在(zai)現(xian)場(chang)惡(e)劣(lie)的(de)環(huan)境(jing)下(xia)長(chang)時(shi)間(jian)運(yun)行(xing)，是(shi)擺(bai)在(zai)所(suo)有(you)項(xiang)目(mu)組(zu)成(cheng)員(yuan)麵(mian)前(qian)的(de)難(nan)題(ti)。油(you)氣(qi)管(guan)道(dao)直(zhi)徑(jing)大(da)
，輸(shu)送(song)壓(ya)力(li)高(gao)
，長(chang)輸(shu)油(you)管(guan)道(dao)沿(yan)途(tu)多(duo)為(wei)荒(huang)漠(mo)、沼澤、戈壁
、農田等，檢測和維護起來非常困難。

應用方案：
    利用NI公司的軟硬件產品，可以大幅縮短開發周期

，提高開發效率。本係統用NI公司的PCI-6132四路同步采集卡實現雙路采集信號的精確同步采集，可保證兩路信號在采集過程中不出現時間差；利用LabVIEW虛擬儀器的圖形化編程，使工程師從繁重的代碼編寫中解放出來
，更專注於需要解決的專業問題。

介紹：
    本係統利用馬赫-曾德幹涉儀構成分布式振動傳感器
，感受油氣管道周圍的振動信號，由盜油挖掘、管(guan)道(dao)油(you)氣(qi)泄(xie)漏(lou)產(chan)生(sheng)的(de)振(zhen)動(dong)可(ke)以(yi)使(shi)光(guang)波(bo)的(de)相(xiang)位(wei)發(fa)生(sheng)變(bian)化(hua)
，從(cong)而(er)使(shi)幹(gan)涉(she)後(hou)光(guang)強(qiang)變(bian)化(hua)。光(guang)電(dian)探(tan)測(ce)模(mo)塊(kuai)將(jiang)幹(gan)涉(she)後(hou)的(de)光(guang)波(bo)轉(zhuan)換(huan)為(wei)電(dian)信(xin)號(hao)，隨(sui)後(hou)將(jiang)電(dian)信(xin)號(hao)通(tong)過(guo)放(fang)大(da)電(dian)路(lu)進(jin)行(xing)放(fang)大(da)，最(zui)後(hou)通(tong)過(guo)數(shu)據(ju)采(cai)集(ji)模(mo)塊(kuai)將(jiang)模(mo)擬(ni)信(xin)號(hao)轉(zhuan)換(huan)為(wei)數(shu)字(zi)信(xin)號(hao)進(jin)入(ru)計(ji)算(suan)機(ji)進(jin)行(xing)後(hou)續(xu)處(chu)理(li)。數(shu)據(ju)采(cai)集(ji)模(mo)塊(kuai)采(cai)用(yong)NI公司的PCI-6132數據采集卡對放大電路輸出信號進行數據采集，使之轉換為數字信號
，送入計算機進行後續處理。該模塊通過LabVIEW 虛擬儀器平台完成數據采集任務的觸發
、設備控製、數據緩衝和數據保存等功能。

正文：
一、分布式光纖油氣長輸管道安全監測係統概述

    隨著我國國民經濟的飛速發展
，全社會的能源特別是做為重要能源和化工原料的油氣資源的消耗迅速增加。管道運輸由於其可靠性高、運輸成本較低、輸送量大、可ke以yi連lian續xu運yun輸shu的de優you點dian
，已yi經jing成cheng為wei油you氣qi資zi源yuan的de主zhu要yao輸shu送song手shou段duan，在zai國guo民min經jing濟ji發fa展zhan和he國guo防fang工gong業ye中zhong發fa揮hui著zhe越yue來lai越yue重zhong要yao的de作zuo用yong，越yue來lai越yue受shou到dao全quan社she會hui的de重zhong視shi。但dan隨sui著zhe油you氣qi管guan道dao的de增zeng多duo和he管guan道dao服fu役yi時shi間jian的de增zeng長chang，管guan道dao的de安an全quan問wen題ti成cheng為wei一yi個ge不bu容rong忽hu視shi的de問wen題ti。管guan道dao一yi旦dan泄xie漏lou，輕qing則ze汙wu染ran土tu地di、環境，重則引起爆炸

，給人民的生命財產安全帶來很大威脅。特別是在我國，長輸油管道一般穿越隔壁、荒漠、農田等野外無人留守的地域

，給管道巡線工的巡線監測帶來很大的不便和困難。

    現有的管道安全監測有直接觀察法、監測電纜法

、示蹤劑監測法

、負壓波法
、壓力梯度法、質量平衡法

、應ying力li波bo法fa等deng。直zhi接jie觀guan察cha法fa即ji巡xun線xian法fa
，通tong過guo巡xun線xian工gong的de不bu間jian斷duan巡xun線xian來lai監jian測ce管guan道dao狀zhuang況kuang，即ji費fei時shi，又you費fei力li。監jian測ce電dian纜lan法fa通tong過guo一yi根gen特te殊shu的de外wai層ceng易yi被bei油you氣qi腐fu蝕shi的de電dian纜lan來lai對dui實shi現xian監jian測ce
，但dan是shi該gai方fang法fa在zai泄xie漏lou後hou需xu要yao對dui電dian纜lan進jin行xing更geng換huan
，維wei護hu成cheng本ben高gao。示shi蹤zong劑ji監jian測ce法fa是shi在zai油you氣qi內nei加jia入ru示shi蹤zong劑ji
，通tong過guo監jian測ce示shi蹤zong劑ji來lai監jian測ce管guan道dao泄xie漏lou，不bu能neng實shi現xian在zai線xian實shi時shi監jian測ce。負fu壓ya波bo法fa是shi目mu前qian比bi較jiao成cheng熟shu的de方fang法fa，可ke實shi現xian在zai線xian實shi時shi監jian控kong和he自zi動dong定ding位wei，但dan是shi報bao警jing隻zhi能neng在zai泄xie漏lou發fa生sheng後hou
，無wu法fa實shi現xian預yu警jing。

    本係統用與管道同溝鋪附的光纜中的三條單模光纖搭建成馬赫-曾德幹涉儀，感受管道周圍振動情況，經PCI-6132數據采集卡采集幹涉信號後，利用LabVIEW編寫的軟件進行處理
，判斷是否泄漏和有盜油的發生並對這些事件進行定位。

二、係統的軟硬件設計

    本係統包括硬件及軟件兩部分。硬件部分主要由分布式光纖振動傳感器、PCI-6132數據采集卡和計算機等組成。軟件部分主要由LabVIEW 虛擬儀器平台程序設計，部分嵌入MATLAB程序的混合編程。係統中分布式光纖振動傳感器基於Mach-Zehnder 光纖幹涉儀原理，主要包括傳感光纜、光源及其驅動電路、光電探測器模塊。係統軟件主要基於虛擬儀器平台，主要完成數據的采集

、分析
、信號處理
、模式識別

、事發點定位和通訊等功能
，其中部分功能由MATLAB 編程實現。由於MATLAB 具有更強大的計算、仿真和繪圖等功能
，因此係統設計中將LabVIEW虛擬儀器平台與MATLAB 結合起來，可以充分發揮二者的優點，從而實現了從硬件接口
、數據采集
、儀器控製到數據分析
、信號處理和模式識別等諸多功能模塊無縫連接。係統的框圖如圖1所示。