KR100913536B1 - Piping Monitoring System Using Distributed Fiber Optic Sensor - Google Patents
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Abstract
본 발명은 분포형 광섬유 센서를 이용해 배관의 변형률 및 온도를 계측하여 배관의 누수 및 파손을 감지할 수 있는 분포형 광섬유 센서를 이용한 배관 모니터링 시스템에 있어서, 상기 분포형 광섬유를 삽입할 수 있도록 180° 위상차가 나도록 2개의 나선형태 홈을 형성하는 배관과, 상기 배관과 배관 사이를 연결하기 위한 배관 이음부에 분포형 광섬유를 삽입할 수 있는 홈을 형성하는 배관 연결 치구부를 볼트로 체결하는 배관 조인트부와, 상기 배관에 형성된 나선형태의 홈에 광섬유를 삽입하여 배관을 감싸 상기 배관의 변형률 및 온도를 계측하도록 펄스 광을 보내고, 연결된 배관의 끝단에서 브릴루앙 산란광을 증폭하기 위한 CW 광을 보내 수신부에 의해 증폭된 브릴루앙 산란광을 계측하는 계측부와, 상기 계측부의 수신부에서 계측한 데이터를 분석하여 처리하는 신호처리부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 분포형 광섬유 센서를 이용한 배관 모니터링 시스템을 제공한다.The present invention is a pipe monitoring system using a distributed optical fiber sensor that can detect the leakage and damage of the pipe by measuring the strain and temperature of the pipe using a distributed optical fiber sensor, 180 ° to insert the distributed optical fiber Piping joint part for fastening the pipe which forms two spiral grooves so that a phase difference, and the pipe connection jig part which forms the groove which can insert a distributed optical fiber in the pipe joint part for connecting between this pipe and a pipe with a bolt And inserting an optical fiber into the spiral groove formed in the pipe to surround the pipe and send pulse light to measure strain and temperature of the pipe, and send CW light to amplify Brillouin scattered light at the end of the connected pipe. The measurement unit for measuring the Brillouin scattered light amplified by It provides a pipe monitoring system using a distributed optical fiber sensor, characterized in that consisting of a signal processing section for processing.
Description
본 발명은 분포형 광섬유 센서를 이용해 배관의 변형률 및 온도를 계측하여 배관의 누수 및 파손을 감지할 수 있는 것으로 보다 상세하게는 배관에 180° 위상차가 나도록 일측과 타일측에 분포형 광섬유를 삽입할 수 있는 2개의 나선형태 홈을 형성하여 상기 2개의 나선형태 홈에 각각 광섬유를 삽입해 광원부에서 광을 보내면 브릴리앙 산란파를 계측해 배관의 변형률 및 온도를 계측하고, 2개의 광섬유에서 각각 계측한 변형률 및 온도를 비교 분석하여 상기 배관의 변형률 및 온도를 보정함으로써 상기 배관의 변형률 및 온도 변화에 따른 누수 및 파손을 정확하게 감지할 수 있는 분포형 광섬유 센서를 이용한 배관 모니터링 시스템에 관한 것이다.The present invention can detect the leakage and damage of the pipe by measuring the strain and temperature of the pipe by using the distributed optical fiber sensor, more specifically, the distributed optical fiber is inserted into one side and the tile side to have a 180 ° phase difference in the pipe. Form two helical grooves to insert the optical fiber into each of the two helical grooves, and send light from the light source unit to measure the Brillouin scattering wave to measure the strain and temperature of the pipe, and the strains measured by the two optical fibers, respectively. And a pipe-type monitoring system using a distributed optical fiber sensor capable of accurately detecting leakage and breakage according to strain and temperature changes of the pipe by correcting strain and temperature of the pipe by comparing and analyzing temperature.
일반적으로 땅에는 오일이나 가스 그리고 물 등 여러 가지 유체를 송출하는 각종 배관이 매설된다. 상기와 같이 각종 유체를 송출하는 배관들은 장기간 사용하 다보면 배관의 노후화에 따른 누수와 지하에서 매설되어 지반이 누루는 압력에 의해 배관의 변형이 발생해 배관과 배관 이음부가 틀어져 배관에 손상이 발생할 수 있다. 이와 같이 배관에 누수와 변형률에 문제가 발생하면 송출되는 유체의 종류에 따라 안전사고에 대한 우려와 막대한 손실을 배제할 수 없었으며, 이에 따라 가능하면 유체를 송출시키는 배관의 누수 및 손상을 방지하기 위해 많은 연구개발이 이루어지고 있었다. In general, there are various pipes in the ground to deliver various fluids such as oil, gas and water. As described above, pipes that deliver various fluids are deformed due to leakage due to aging of the pipes and buried underground and pressures on the ground, causing damage to the pipes due to twisting of pipes and pipe joints. Can be. As a result of leaks and strains in the pipes, concerns about safety accidents and enormous losses could not be excluded, depending on the type of fluid being discharged. Many research and development has been done.
종래에는 배관의 누수 및 파손을 감지하기 위해 부식 정도를 측정하였으며, 상기 배관의 부식정도는 배관의 부식정도를 측정하는 장치가 현재 도로상에 약 300m 간격으로 설치된 전기방식 전위측정용 테스트 박스에 의해 측정하게 되는데 그와 같은 테스트 박스가 차량이 통행되는 도로상에 설치된 구조에 의해 배관의 부식정도를 측정할 때에는 교통장애를 발생하게 되는 문제점이 있었다. 뿐만 아니라 테스트 박스가 지상으로 노출된 구조에 의해 눈이나 비 또는 흙먼지 등이 테스트 박스 내부로 유입하게 되어 이를 주기적으로 제거하지 않을 경우 결국 전기방식의 효과가 떨어지고 전기적으로 접속된 인출선 및 접속단자가 부식되어 교체를 해야 하는 불편한 문제점이 있었으며, 전위를 측정할 경우 배관의 부식 상태만 계측할 수 있으며 외부의 충격이나 압력에 의한 배관의 변형에 따른 배관의 뒤틀림은 계측할 수 없는 문제점이 있었다.Conventionally, the degree of corrosion was measured to detect leakage and breakage of the pipe, and the degree of corrosion of the pipe was measured by an electrical potential test box installed at about 300m intervals on the road. There was a problem that such a test box caused a traffic obstacle when measuring the corrosion degree of the pipe by the structure installed on the road through which the vehicle passes. In addition, if the test box is exposed to the ground, snow, rain, or dust enters the test box, and if it is not periodically removed, the effect of the electric method is reduced, and the electrically connected lead wires and connection terminals There was an uncomfortable problem that the corroded and had to be replaced, and when measuring the potential, only the corrosion state of the pipe could be measured, and the warpage of the pipe due to the deformation of the pipe due to external impact or pressure could not be measured.
또한, 또 다른 종래의 배관 누수 및 파손 여부 탐지 방법은 배관의 양쪽 제 수변, 소화전 계량기 등에 센서를 부착시켜 누수 지점에서 전해지는 동일한 누수음이 쌍방의 감지기에 전해지는 시간차를 계산해 누수 지점을 산출하는 장비를 활용하였으나, 이러한 방법은 주기적으로 배관이 매설되어 있는 현장에 직접 인력이 투입되어야 하기 때문에 탐지반을 운영해야 하는 문제가 있을 뿐만 아니라 배관의 주변에서 발생하는 차량 통행, 지하수 흐름, 주변 공사에 따른 잡음 등에 의해 누수음을 정확하게 감지하기 어렵다는 문제점이 있었다.In addition, another conventional leak and damage detection method of the pipe is attached to the sensor on both sides of the pipe, the hydrant meter and the like to calculate the leak point by calculating the time difference that the same leak sound transmitted from the leak point to both detectors Although the equipment was utilized, this method not only has to operate the detection panel because the manpower has to be directly injected to the site where the pipes are periodically buried, but also the vehicle traffic, groundwater flow, and surrounding construction occurring around the pipes. There was a problem that it is difficult to accurately detect the leak sound due to the noise.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로 분포형 광섬유 센서를 이용해 배관의 변형률 및 온도를 계측하여 배관의 누수 및 파손을 감지할 수 있있도록 배관에 180° 위상차가 나도록 일측과 타일측에 분포형 광섬유를 삽입할 수 있는 2개의 나선형태 홈을 형성하여 상기 2개의 나선형태 홈에 각각 광섬유를 삽입해 브릴로앙 산란파를 계측하여 배관의 변형률 및 온도를 계측하고, 각각 계측한 변형률 및 온도를 비교 분석하여 상기 배관의 변형률과 온도를 보정함으로써 상기 배관의 변형률 및 온도 변화에 따른 누수 및 파손을 정확하게 감지할 수 있는 분포형 광섬유 센서를 이용한 배관 모니터링 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention was devised to solve the above problems, one side and the tile side so that there is 180 ° phase difference in the pipe to measure the strain and temperature of the pipe using a distributed optical fiber sensor to detect the leakage and damage of the pipe Form two helical grooves into which the distributed optical fiber can be inserted into and insert the optical fibers into the two helical grooves respectively, and measure the Brillouin scattering wave to measure the strain and temperature of the pipe, respectively. It is an object of the present invention to provide a pipe monitoring system using a distributed optical fiber sensor that accurately detects leakage and breakage according to strain and temperature changes of the pipe by compensating strain and temperature of the pipe by comparing and analyzing temperatures.
또한, 배관에서 가장 취약부분인 배관과 배관 사이를 연결하는 배관 조인트부에 배관 연결 치구부를 형성하여 상기 배관 연결 치구부에 광섬유를 관통해 상기 광섬유의 파손없이 배관과 배관 사이의 연결부위의 변형률 및 온도를 계측하여 상기 배관 조인트부의 누수 및 파손을 감지할 수 있는 분포형 광섬유 센서를 이용한 배관 모니터링 시스템을 제공하는데 또 다른 목적이 있다. Also, a pipe connecting jig is formed at a pipe joint part connecting the pipe, which is the weakest part of the pipe, to penetrate the optical fiber to the pipe connecting jig to prevent strain of the connecting part between the pipe and the pipe without damaging the optical fiber. Another object of the present invention is to provide a pipe monitoring system using a distributed optical fiber sensor that can measure temperature and detect leakage and breakage of the pipe joint.
본 발명은 분포형 광섬유 센서를 이용해 배관의 변형률 및 온도를 계측하여 배관의 누수 및 파손을 감지할 수 있는 분포형 광섬유 센서를 이용한 배관 모니터링 시스템에 있어서,The present invention provides a pipe monitoring system using a distributed optical fiber sensor that can detect the leakage and damage of the pipe by measuring the strain and temperature of the pipe using the distributed optical fiber sensor,
상기 분포형 광섬유를 삽입할 수 있도록 180° 위상차가 나도록 2개의 나선형태 홈을 형성하는 배관;A pipe forming two helical grooves to be 180 ° out of phase so as to insert the distributed optical fiber;
상기 배관과 배관 사이를 연결하기 위한 배관 이음부에 분포형 광섬유를 삽입할 수 있는 홈을 형성하는 배관 연결 치구부를 볼트로 체결하는 배관 조인트부;A pipe joint part for fastening a pipe connecting jig part to form a groove into which a distributed optical fiber can be inserted into a pipe joint for connecting the pipe with the pipe;
상기 배관에 형성된 나선형태의 홈에 광섬유를 삽입하여 배관을 감싸 상기 배관의 변형률 및 온도를 계측하도록 펄스 광을 보내고, 연결된 배관의 끝단에서 브릴루앙 산란광을 증폭하기 위한 CW 광을 보내 수신부에 의해 증폭된 브릴루앙 산란광을 계측하는 계측부;Insert the optical fiber into the spiral groove formed in the pipe to surround the pipe and send pulse light to measure the strain and temperature of the pipe, and send CW light to amplify Brillouin scattered light at the end of the connected pipe and amplify it by the receiver. A measurement unit for measuring the brillouin scattered light;
상기 계측부의 수신부에서 계측한 데이터를 분석하여 처리하는 신호처리부; 로 이루어지는 것을 특징으로 한다. A signal processing unit for analyzing and processing data measured by the receiving unit of the measuring unit; Characterized in that consists of.
또한, 상기 배관은 2개의 나선형태의 홈을 180° 위상차가 나도록 형성하여 2개의 분포형 광섬유를 삽입하고, 상기 2개의 광섬유가 삽입된 홈을 레진으로 도포하여 상기 배관이 지하에 매설되었을 경우 지반에서 발생하는 압력에 의해 광섬유가 파손되는 것을 방지하는 것을 특징으로 한다.In addition, the pipe is formed by forming two spiral grooves having a 180 ° phase difference to insert two distributed optical fibers, and apply the resin into which the two optical fibers are inserted with a resin to ground the pipe when the pipe is buried underground. It is characterized by preventing the optical fiber from being broken by the pressure generated in the.
상기 배관 조인트부는 The pipe joint part
배관과 배관 사이를 용접하여 연결하기 위한 배관 이음부;A pipe joint for welding and connecting the pipe to the pipe;
상기 배관 이음부의 상단에 형성하여 배관 이음부의 돌출된 부분을 감싸도록 형성하여 볼트로 체결하는 배관 연결 치구부;A pipe connection jig unit formed at an upper end of the pipe joint part to surround a protruding portion of the pipe joint part and fastened with a bolt;
상기 배관 연결 치구부의 일측과 타일측에 형성하여 배관을 나선형태로 감싸는 두개의 분포형 광섬유를 관통하여 통과할 수 있도록 하는 광섬유 삽입 홈;An optical fiber insertion groove formed at one side and the tile side of the pipe connecting jig to pass through two distributed optical fibers which spirally wrap the pipe;
상기 배관이 지하에 매설될 경우 지반에서 발생하는 압력에 의해 광섬유를 보호할 수 있도록 배관 연결 치구부를 덮어 씌우는 배관 조인트 커버; 로 이루어지는 것을 특징으로 한다.A pipe joint cover covering a pipe connecting jig so as to protect the optical fiber by pressure generated in the ground when the pipe is buried underground; Characterized in that consists of.
이때 상기 광섬유 삽입 홈은 광섬유 삽입시 홈의 입구와 출구를 곡면으로 형성하여 상기 광섬유의 파손을 방지하는 것을 특징으로 한다.At this time, the optical fiber insertion groove is characterized in that the inlet and outlet of the groove when the optical fiber is inserted to prevent the breakage of the optical fiber.
또한, 상기 계측부는 180° 위상차가 나는 2개의 나선형태 홈이 형성된 배관의 일측 나선형태의 홈에 삽입하는 분포형 제1광섬유와, 배관의 타일측 나선형태의 홈에 삽입하는 분포형 제2광섬유와, 상기 제1광섬유와 제2광섬유에 펄스 광을 보내는 펄스 광원부와, 상기 배관의 끝단에 형성하여 주변환경의 변화에 의해 산란되는 브릴루앙 산란파를 증폭하는 CW 광원부와, 상기 제1광섬유와 제2광섬유를 통해 진행하는 증폭된 브릴로앙 산란파를 수신하는 제1수신부 및 제2수신부로 이루어져 배관의 변형률 및 온도를 계측하는 것을 특징으로 한다.The measuring unit may include a distributed first optical fiber inserted into a spiral groove on one side of a pipe having two spiral grooves having a 180 ° retardation, and a distributed second optical fiber inserted into a spiral groove on a tile side of the pipe. And a pulsed light source unit for transmitting pulsed light to the first and second optical fibers, a CW light source unit formed at the end of the pipe to amplify Brillouin scattering waves scattered by changes in the surrounding environment, and the first and second optical fibers It consists of a first receiver and a second receiver for receiving the amplified Brillouin scattering wave propagating through the two optical fibers, characterized in that for measuring the strain and temperature of the pipe.
상기 신호처리부는 제1수신부를 통해 계측한 브릴로앙 산란파를 처리하여 제 1광섬유에 대한 변형률 및 온도를 측정하는 제1측정부와, 상기 제2수신부를 통해 계측한 브릴로앙 산란파를 처리하여 제2광섬유에 대한 변형률 및 온도를 측정하는 제2측정부와 상기 제1측정부의 데이터와 제2측정부의 데이터를 비교 분석하여 배관 전체의 변형률과 온도를 보상하는 데이터 보정부로 이루어지는 것을 특징으로 한다.The signal processing unit processes the Brillouin scattering wave measured through the first receiver to measure a strain and temperature for the first optical fiber, and a Brillouin scattering wave measured through the second receiver. And a second measuring unit measuring strain and temperature for the second optical fiber, and a data compensating unit compensating for the strain and temperature of the entire pipe by comparing and analyzing the data of the first measuring unit and the data of the second measuring unit. .
본 발명은 배관에 두개의 분포형 광섬유를 180°의 위상차를 주도록 나선형태로 감아 배관의 변형률과 온도 변화를 계측하여 각각 계측한 변형률과 온도 변화를 이용해 보정함으로써 상기 배관의 누수 및 파손 위치를 정확하게 감지할 수 있는 효과가 있다. The present invention is to spirally wound two distributed optical fibers in the pipe to give a phase difference of 180 ° to measure the strain and the temperature change of the pipe and to correct using the measured strain and temperature change to accurately correct the leak and damage locations of the pipe. There is a detectable effect.
또한, 본 발명은 배관에서 가장 취약부분인 배관과 배관 사이를 연결하는 배관 조인트부에 배관 연결 치구부를 형성하여 상기 배관 연결 치구부에 광섬유를 관통해 상기 광섬유의 파손없이 배관과 배관 사이의 연결부위의 변형률 및 온도를 계측하여 상기 배관 조인트부의 누수 및 파손을 감지할 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention forms a pipe connecting jig portion in the pipe joint portion connecting the pipe and the pipe which is the weakest part of the pipe through the optical fiber to the pipe connecting jig to the connection portion between the pipe and the pipe without damaging the optical fiber By measuring the strain and the temperature of the pipe joint there is an effect that can detect the leakage and breakage.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 분포형 광섬유 센서를 이용한 배관 모니터링 시스템에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a pipe monitoring system using a distributed optical fiber sensor according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도1은 본 발명에 따른 분포형 광섬유 센서를 이용한 배관 모니터링 시스템의 개념도이고, 도2는 본 발명에 따른 분포형 광섬유 센서를 이용한 배관 모니터링 시스템의 배관 사시도이고, 도3은 본 발명에 따른 분포형 광섬유 센서를 이용한 배관 모니터링 시스템의 배관 조인트부의 상세 단면도이며, 도4는 본 발명에 따른 분포형 광섬유 센서를 이용한 배관 모니터링 시스템의 구성도이다.1 is a conceptual diagram of a pipe monitoring system using a distributed optical fiber sensor according to the present invention, FIG. 2 is a perspective view of a pipe monitoring system using a distributed optical fiber sensor according to the present invention, and FIG. 3 is a distributed type according to the present invention. 4 is a detailed cross-sectional view of a pipe joint part of a pipe monitoring system using an optical fiber sensor, and FIG. 4 is a configuration diagram of a pipe monitoring system using a distributed optical fiber sensor according to the present invention.
상기 도1에 도시된 바와 같이 본 발명은 분포형 광섬유 센서를 이용해 배관의 변형률 및 온도를 계측하여 배관(100)의 누수 및 파손을 감지할 수 있도록 상기 분포형 광섬유(210, 220)를 삽입할 수 있게 180° 위상차가 나는 2개의 나선형태 홈(110, 111)을 형성하는 배관(100)과, 상기 배관(100)과 배관(100) 사이를 연결하기 위한 배관 이음부(131)에 분포형 광섬유(210, 220)를 삽입할 수 있는 배관 연결 치구부(132)를 형성하여 볼트(135)로 체결하는 배관 조인트부(130)와, 상기 배관(100)에 형성된 2개의 나선형태 홈(110, 111)에 각각 광섬유(210, 220)를 삽입하여 배관(100)을 감싸 상기 배관(100)의 변형률 및 온도를 계측하도록 펄스 광을 보내고, 배관(100)의 끝단에서 브릴루앙 산란광을 증폭하기 위한 CW 광을 보내 수신부(250, 260)에 의해 증폭된 브릴루앙 산란광을 계측하는 계측부(200)와, 상기 계측부(200)의 수신부(250, 260)에서 계측한 데이터를 분석하여 처리하는 신호처리부(300)로 이루어진다.As shown in FIG. 1, the present invention uses the distributed optical fiber sensor to measure the strain and temperature of the pipe to insert the distributed
상기 배관(100)은 도1과 도2에 도시된 바와 같이 2개의 나선형태의 홈(110, 111)을 180° 위상차가 나도록 같은 방향으로 회전하도록 형성해 상기 나선형태의 홈(110, 111)에 2개의 분포형 광섬유(210, 220)를 삽입한 후 상기 광섬유(210, 220)와 나선형태의 홈(110, 111)을 레진(120)을 도포하며, 상기 레진(120)은 배관(100)이 지하에 매설될 경우 지반에서 발생하는 압력에 의해 광섬유(210, 220)를 보호하고, 상기 광섬유(210, 220)를 배관(100)의 나선형태의 홈(110, 111)에 고정할 수 있도록 한다. 또한, 상기 배관(100)은 배관(100)과 배관(100)을 연결하기 위해 용접한 부위에 배관 조인트부(130)를 형성하며, 상기 배관 조인트부(130)는 광섬유(210, 220)가 배관(100)과 배관(100)사이의 용접부위의 변형률과 온도를 계측할 수 있는 구조로 이루어진다.As shown in FIGS. 1 and 2, the
상기 배관 조인트부(130)는 도3에 도시된 바와 같이 배관(100)과 배관(100) 사이를 용접하여 연결하기 위한 배관 이음부(131)와, 상기 배관 이음부(131)의 상단에 형성하여 배관 이음부(131)의 돌출된 부분을 감싸록 형성하여 볼트(135)로 체결하는 배관 연결 치구부(132)와, 상기 배관 연결 치구부(132)에 2개의 광섬유(210, 220)가 관통하도록 일측과 타일측에 광섬유 삽입 홈(133)을 형성한다. 상기 광섬유 삽입 홈(133)은 입구와 출구에 상기 광섬유가 관통할 경우 직각형태의 각에 의해 광섬유(210, 220)가 파손되는 것을 방지하기 위해 곡면으로 형성하며, 상기 배관 연결 치구부(132)의 상단에는 배관 조인트 커버(134)를 형성하여 배 관(100)이 지하에 매설될 경우 지반에서 발생하는 압력에 의해 배관(100)에서 배관 연결 치구부(132)를 관통하는 광섬유(210, 220)의 노출되는 부분이 파손되지 않도록 보호한다.As shown in FIG. 3, the
또한, 상기 계측부(200)는 도4에 도시된 바와 같이 180° 위상차가 나도록 2개의 나선형태 홈(110, 111)을 형성한 배관(100)의 나선형태 홈(110, 111)에 각각 삽입되는 분포형 제1광섬유(210) 및 제2광섬유(220)와, 상기 제1광섬유(210)와 제2광섬유(220)에 펄스 광을 내보내는 펄스 광원부(230)와, 상기 배관(100)의 끝단에 형성하여 주변환경의 변화에 의해 산란되는 브릴루앙 산란파를 증폭하는 CW 광원부(240)와, 상기 제1광섬유(210)와 제2광섬유(220)를 통해 진행하는 증폭된 브릴로앙 산란파를 수신하는 제1수신부(250) 및 제2수신부(260)로 이루어져 배관(100)의 변형률 및 온도를 계측한다. In addition, the
상기 제1수신부(250)와 제2수신부(260)를 통해 계측된 브릴로앙 산란파는 신호처리부(300)에 전송되며, 상기 신호처리부(300)는 제1수신부(250)를 통해 계측된 브릴로앙 산란파를 통해 배관(100)의 변형률 및 온도를 측정하는 제1측정부(310)와, 상기 제2수신부(260)를 통해 계측된 브릴로앙 산란파를 통해 배관(100)의 변형률 및 온도를 측정하는 제2측정부(320)로 이루어지며, 상기 제1측정부(310)와 제2측정부(320)에서 측정된 배관(100)의 변형률 및 온도는 배관(100)의 180° 위상차에 의해 각각 측정된 것으로 이를 통해 각각의 배관(100) 변형률 및 온도를 비교 분석하여 변형률 및 온도를 보정하는 데이터 보정부(330)로 이루어진다.The Brillouin scattered wave measured by the
본 발명은 상기와 같은 구성으로 이루어져 분포형 광섬유 센서를 통해 배관(100)의 변형률 및 온도 측정 시 배관(100)에 180°위상차를 두고 2개의 분포형 광섬유(210, 220)를 배관(100)에 형성된 나선형태의 홈(110, 111)에 삽입하여 배관(100)의 변형률과 온도를 계측하고 상기 계측한 두개의 변형률 및 온도 변화를 데이터 보정부(330)를 통해 보정하여 정확한 배관(100)의 변형률 및 온도를 계측할 수 있고, 이를 통해 배관(100)의 누수 및 손상 위치까지 감지할 수 있으며, 배관(100) 손상의 취약부분인 배관(100)과 배관(100)의 이음부에 배관 조인트부(130)를 형성하여 광섬유(210, 220)를 관통시켜 취약부분의 변형률 및 온도를 계측할 수 있음은 물론이고, 배관(100)이 지하에 매설될 경우 광섬유(210, 220)를 지반에 의해 발생하는 압력으로부터 보호할 수 있다.The present invention consists of the configuration as described above two strained
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 설명하였지만, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.As described above, preferred embodiments according to the present invention have been described, but the present invention is not limited to the above-described embodiments, and the present invention is not limited to the scope of the present invention as claimed in the following claims. Anyone with knowledge of the present invention will have the technical spirit of the present invention to the extent that various modifications can be made.
도1은 본 발명에 따른 분포형 광섬유 센서를 이용한 배관 모니터링 시스템의 개념도.1 is a conceptual diagram of a pipe monitoring system using a distributed optical fiber sensor according to the present invention.
도2는 본 발명에 따른 분포형 광섬유 센서를 이용한 배관 모니터링 시스템의 배관 사시도.Figure 2 is a perspective view of the pipe of the pipe monitoring system using a distributed optical fiber sensor according to the present invention.
도3은 본 발명에 따른 분포형 광섬유 센서를 이용한 배관 모니터링 시스템의 배관 조인트부의 상세 단면도.Figure 3 is a detailed cross-sectional view of the pipe joint of the pipe monitoring system using a distributed optical fiber sensor according to the present invention.
도4는 본 발명에 따른 분포형 광섬유 센서를 이용한 배관 모니터링 시스템의 구성도.Figure 4 is a block diagram of a pipe monitoring system using a distributed optical fiber sensor according to the present invention.
** 도면의 주요 부분에 대한 부호 **** SIGNS FOR MAIN PARTS OF THE DRAWINGS **
100 : 배관 110, 111 : 나선형태 홈100:
120 : 레진 130 : 배관 조인트부120: resin 130: pipe joint
131 : 배관 이음부 132 : 배관 연결 치구부131: pipe joint 132: pipe connection jig
133 : 광섬유 삽입 홈 134 : 배관 조인트 커버133: optical fiber insertion groove 134: pipe joint cover
135 : 볼트 200 : 계측부135: bolt 200: measuring unit
210 : 제1광섬유 220 : 제2광섬유210: first optical fiber 220: second optical fiber
230 : 펄스 광원부 240 : CW 광원부230: pulse light source 240: CW light source
250 : 제1수신부 260 : 제2수신부250: first receiving unit 260: second receiving unit
300 : 신호처리부 310 : 제1측정부300: signal processing unit 310: first measuring unit
320 : 제2측정부 330 : 데이터 보정부320: second measurement unit 330: data correction unit
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Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101162469B1 (en) | 2011-10-24 | 2012-07-04 | 마이클 명섭 리 | Device for sloshing monitoring in tank of liquified natural gas carrier |
| KR101263293B1 (en) * | 2012-01-05 | 2013-05-10 | 유지형 | Burying type measuring instrument and method of ground using the same |
| US8528385B2 (en) | 2010-12-30 | 2013-09-10 | Eaton Corporation | Leak detection system |
| US9291521B2 (en) | 2010-12-30 | 2016-03-22 | Eaton Corporation | Leak detection system |
| KR20160109330A (en) * | 2015-03-11 | 2016-09-21 | 한국광기술원 | system for detecting leakage of valve |
| KR101912879B1 (en) * | 2016-10-31 | 2018-10-30 | 코스모아이앤디 주식회사 | High Density Polyethylene Pipe Damage and Deformation Detection System |
| CN108980639A (en) * | 2018-08-09 | 2018-12-11 | 平湖波汇通信科技有限公司 | A kind of gas leakage monitoring system based on Distributed Optical Fiber Sensing Techniques |
| CN110319862A (en) * | 2019-07-11 | 2019-10-11 | 南京法艾博光电科技有限公司 | A kind of helical structure device for distributing optical fiber sensing in civil engineering |
| KR102299456B1 (en) | 2021-04-05 | 2021-09-07 | (주)폼피아 | insulating materials for pipe and manufacturing method therefor |
| CN114152391A (en) * | 2021-11-30 | 2022-03-08 | 厦门大学 | Composite material pressure vessel leakage performance characterization method based on optical fiber sensing |
| CN114323132A (en) * | 2021-12-23 | 2022-04-12 | 中铁工程服务有限公司 | Intelligent bolt detection system and method for main bearing of shield machine |
| CN118816740A (en) * | 2024-07-01 | 2024-10-22 | 宁波大学 | A system for monitoring biofilm growth on the inner wall of sewage pipes and preventing pipe wall diseases |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20030048817A (en) * | 2001-12-13 | 2003-06-25 | 주식회사 세미텔 | Sensing system using optical-fiber |
| KR20050061704A (en) * | 2003-12-18 | 2005-06-23 | (주)세기엔지니어링 | Method of security diagnosis and fire observation using sensor system of brillouin scattering type |
-
2008
- 2008-11-24 KR KR1020080116752A patent/KR100913536B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20030048817A (en) * | 2001-12-13 | 2003-06-25 | 주식회사 세미텔 | Sensing system using optical-fiber |
| KR20050061704A (en) * | 2003-12-18 | 2005-06-23 | (주)세기엔지니어링 | Method of security diagnosis and fire observation using sensor system of brillouin scattering type |
Cited By (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9897508B2 (en) | 2010-12-30 | 2018-02-20 | Eaton Corporation | Leak detection system |
| US8528385B2 (en) | 2010-12-30 | 2013-09-10 | Eaton Corporation | Leak detection system |
| US9291521B2 (en) | 2010-12-30 | 2016-03-22 | Eaton Corporation | Leak detection system |
| WO2013062147A1 (en) * | 2011-10-24 | 2013-05-02 | Lee Michael Myungsub | Apparatus and method for measuring the sloshing in the cargo tank of a liquefied natural gas carrier |
| KR101162469B1 (en) | 2011-10-24 | 2012-07-04 | 마이클 명섭 리 | Device for sloshing monitoring in tank of liquified natural gas carrier |
| CN104081108A (en) * | 2011-10-24 | 2014-10-01 | 李明燮 | Apparatus and method for measuring the sloshing in the cargo tank of a liquefied natural gas carrier |
| CN104081108B (en) * | 2011-10-24 | 2016-12-21 | 李明燮 | The measurement apparatus of sloshing phenomenon and method in liquified natural gas carrier (LNGC) cargo container |
| US9709389B2 (en) | 2011-10-24 | 2017-07-18 | Michael Myungsub Lee | Apparatus and method for measuring the sloshing in the cargo tank of a liquefied natural gas carrier |
| KR101263293B1 (en) * | 2012-01-05 | 2013-05-10 | 유지형 | Burying type measuring instrument and method of ground using the same |
| KR101664314B1 (en) * | 2015-03-11 | 2016-10-10 | 한국광기술원 | system for detecting leakage of valve |
| KR20160109330A (en) * | 2015-03-11 | 2016-09-21 | 한국광기술원 | system for detecting leakage of valve |
| KR101912879B1 (en) * | 2016-10-31 | 2018-10-30 | 코스모아이앤디 주식회사 | High Density Polyethylene Pipe Damage and Deformation Detection System |
| CN108980639A (en) * | 2018-08-09 | 2018-12-11 | 平湖波汇通信科技有限公司 | A kind of gas leakage monitoring system based on Distributed Optical Fiber Sensing Techniques |
| CN110319862A (en) * | 2019-07-11 | 2019-10-11 | 南京法艾博光电科技有限公司 | A kind of helical structure device for distributing optical fiber sensing in civil engineering |
| CN110319862B (en) * | 2019-07-11 | 2021-03-30 | 南京法艾博光电科技有限公司 | A helical structure device for distributed optical fiber sensing among civil engineering |
| KR102299456B1 (en) | 2021-04-05 | 2021-09-07 | (주)폼피아 | insulating materials for pipe and manufacturing method therefor |
| CN114152391A (en) * | 2021-11-30 | 2022-03-08 | 厦门大学 | Composite material pressure vessel leakage performance characterization method based on optical fiber sensing |
| CN114152391B (en) * | 2021-11-30 | 2023-08-18 | 厦门大学 | Composite material pressure vessel leakage performance characterization method based on optical fiber sensing |
| CN114323132A (en) * | 2021-12-23 | 2022-04-12 | 中铁工程服务有限公司 | Intelligent bolt detection system and method for main bearing of shield machine |
| CN118816740A (en) * | 2024-07-01 | 2024-10-22 | 宁波大学 | A system for monitoring biofilm growth on the inner wall of sewage pipes and preventing pipe wall diseases |
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