管道光纖安全監測解決方案

利用通信光纖感知管道沿線的振動、應變、溫度，從而實現管道沿線威脅事件的監測和定位是福州華光天銳光電科技有限公司基于光纖傳感原理，提出了管道伴行光纜振動、應變、溫度的聯合監測方法。利用振動數據進行長度對齊、第三方活動監測，應變數據進行側向位移監測，溫度數據進行泄漏監測等運行異常分析，多維監測數據經過空間長度對準、時間對齊后進行聯合分析、交互驗證，能夠進一步降低誤報率，最終實現管道復雜環境的線路狀態感知，可為管道安全運行提供決策支持。

據統計，近年來管道的運行風險主要以第三方損壞、自然地質災害、制造安裝缺陷、腐蝕等線路風險為主。智能管道建設的核心是通過感知提升管道防控風險的能力，保證管道安全高效平穩運行。為了傳輸管道生產數據，管道沿線同溝敷設通信光纜形成專用網絡。利用管道伴行通信光纜中的冗余纖芯進行振動、應變、溫度的分布式感知，從而實現管道沿線第三方損壞、地質災害、泄漏的監測和定位。

華光天銳基于振動的光纖預警系統已經在多個客戶管道監控案例上得到實現工業應用，有效解決了管道沿線第三方施工的安全防護問題，并遵循行業標準 SY/T 6827《油氣管道安全預警系統技術規范》。基于光纖測溫的管道沿線溫度測量經過嚴格的現場測試，能夠實現管道沿線溫度趨勢的測量。

管道光纖測溫的原理

在管道正常輸送時，管道輸送溫度一般不會突變，只有較長時間的停輸以及與環境進行熱交換才會發生管輸介質溫度的較大變化。在事故狀態下，管輸產品泄漏會造成溫度變化，例如天然氣管道發生泄漏，由于焦耳湯姆遜效應，管道周圍溫度快速降低，光纜可感知到這一變化并準確定位。第三方施工開挖會影響管道周圍溫度場，造成局部溫度突變，光纜可以實現對第三方開挖的檢測和定位。通過監測管道沿線溫度可以實現管道輸送異常的在線監測，一旦光纜測得某處溫度突變，則可以判斷該處發生異常事件。

光纖管道監測系統的測量范圍

基于不同的光纖散射原理，管道伴行光纜可以感知管道沿線振動、應變、溫度的多種參量信息。光纜的振動感知通過主動的地表振動激勵可以實現光纖長度和地面位置的對應，結合電子地圖能夠實現管道沿線第三方活動事件的空間定位。光纜的應變感知通過建立數學模型，普通松套管光纜也可以感知土體移動和側向推力。光纜溫度感知通過測量溫度變化，可以實現管道沿線溫度突變點的感知。將振動、應變、溫度 3 種正交參量進行時空對齊之后進行聯合分析，可以進行交互驗證，進一步降低單獨參量感知的誤報率，提高復雜環境下管道線路狀態監測的事件判斷的準確率。可以采集同一事件在不同空間的數據，采用大數據、人工智能等技術進一步提高事件識別準確率。最終可以通過伴行光纜實現第三方活動、地質災害、泄漏、管輸異常等多種管道運行風險的在線監測和識別，為管道安全運行提供決策支持。