光纤管道安全预警系统PPT课件
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光纤预警系统在长输管道完整性管理中的应用
第 31 卷 第 1 期
石油规划设计
文章编号：1004-2970（2020）01-0009-04
2020 年 1 月
9
张聪* 禹胜阳 李兴涛
（中国石油国际勘探开发有限公司）
张聪 等. 光纤 预警 系统在 长输 管道完 整性 管理中 的应 用. 石油 规划 设计，2020， 31（1）： 9～ 12
摘要 为加强长输管道的完整性管理，有效降低管道安全运行风险，需及时了解管道运行状 态及管道周围的生产活动，以期在危险发生前消除危险源，但目前管道运行监测方法主要以事后 报警为主，不具备预警功能。介绍了一种预警系统即光纤预警系统，以其在非洲中部地区某原油 管道中的应用为例，统计系统监测到的第三方活动信息，分析其类型及在空间和时间上的分布规 律，应用定性风险评价方法识别管道风险程度，提出针对性的风险消减措施，实现了对管道沿线 风险的有效管控。
管道运行过程中面临的风险主要包括第三方损 坏、地质灾害、运行与维护误操作、腐蚀等［6］，管 道运行时期不同，主要的风险源也不同。在管道运 行初期，主要风险来自第三方损坏和误操作。因此， 通过光纤预警系统在运行初期的应用，可以充分掌 握管道沿线第三方活动的规律，为管道的安全运行 提供保障。
自 2011 年投用至 2013 年底，该预警系统记录 的总报警次数 372 件，其中，有效报警事件 370 件， 误报警事件 2 件，无漏报警。从事件类型、空间分 布和时间分布等方面识别风险区域。 2.1.1 第三方活动的类型识别
设起步相对较晚，但截至 2014 年，已有约 60%的现 役油气管道服役超过 20 年［2］。同时，伴随着当地经 济的发展，管道安全越来越多地受到周边生产生活 的影响，管道事故逐年增多，极易造成严重人员伤 亡和重大环境污染事故。
石油规划设计
文章编号：1004-2970（2020）01-0009-04
2020 年 1 月
9
张聪* 禹胜阳 李兴涛
（中国石油国际勘探开发有限公司）
张聪 等. 光纤 预警 系统在 长输 管道完 整性 管理中 的应 用. 石油 规划 设计，2020， 31（1）： 9～ 12
摘要 为加强长输管道的完整性管理，有效降低管道安全运行风险，需及时了解管道运行状 态及管道周围的生产活动，以期在危险发生前消除危险源，但目前管道运行监测方法主要以事后 报警为主，不具备预警功能。介绍了一种预警系统即光纤预警系统，以其在非洲中部地区某原油 管道中的应用为例，统计系统监测到的第三方活动信息，分析其类型及在空间和时间上的分布规 律，应用定性风险评价方法识别管道风险程度，提出针对性的风险消减措施，实现了对管道沿线 风险的有效管控。
管道运行过程中面临的风险主要包括第三方损 坏、地质灾害、运行与维护误操作、腐蚀等［6］，管 道运行时期不同，主要的风险源也不同。在管道运 行初期，主要风险来自第三方损坏和误操作。因此， 通过光纤预警系统在运行初期的应用，可以充分掌 握管道沿线第三方活动的规律，为管道的安全运行 提供保障。
自 2011 年投用至 2013 年底，该预警系统记录 的总报警次数 372 件，其中，有效报警事件 370 件， 误报警事件 2 件，无漏报警。从事件类型、空间分 布和时间分布等方面识别风险区域。 2.1.1 第三方活动的类型识别
设起步相对较晚，但截至 2014 年，已有约 60%的现 役油气管道服役超过 20 年［2］。同时，伴随着当地经 济的发展，管道安全越来越多地受到周边生产生活 的影响，管道事故逐年增多，极易造成严重人员伤 亡和重大环境污染事故。
分布式光纤传感技术在管道在线预警系统监测的应用ppt
对埋地管道不会产生任何破坏或影响其正常生产, 对已经稳定的和新发生的泄漏都可以进行识别，尤 其适合管道在线监测应用。
应用工程案例
珠海供水工程 济南供水工程 北京新机场供水管道监测工程 沧州引大复线管网监测工程 淮河输水管道监测工程
已取得专利（46项）
用于拉曼散射原理的分布式光纤温度传感器的中继放大模块 背向散射式激光多普勒输水管道流速检测传感器 基于拉曼散射水质颗粒物PPM在线监测系统 用于布里渊散射原理的分布式光纤温度传感器的中继放大模块 水锤振动波线性加速度传感器阵列相频特性分析的管道
Stokes 波长
BOTDA系统结构
探测 激光器
入射光
单模光纤
受激布里渊 散射信号
探测器
布里渊散射光由泵浦光和声子的相互作用而受激产生
入射光频率ν 布里渊频率 ν±11GHz
泵浦 激光器
散射光功率
拉曼
瑞利
拉曼 频率
BOTDA散射谱
当光纤受到拉压或温度作用时，该点的布里渊散射谱会发生 漂移。
从频谱上看，布里渊频移改变量与应变及温度成正比。
泄露定位系统 基于马赫曾德干涉原理的光纤环泄露监测传感器 基于光纤正交敏感结构的管道二维振动监测传感器 光纤防爆液位传感器 混沌声纹分析技术的输水钢管道泄露监测传感器
主要功能及技术指标
该系统能够实现采用分布式光纤传感器技术将光纤敷设在地 下管道旁边，或者与地下管网集成在一起，利用分布式光时域 散射技术，探测泄漏点的振动和声纹信息，判断泄漏点和管道 爆裂位置； 该系统能够采集管道附近运行参数，对管网运行过程温度和 振动自动测量功能，且可通过数据总线和无线射频方式将数据 传输到网络； 后台服务器实现数据采集和分析，云数据中心服务器对大数 据分析和预警，全国各地工程数据存储时间大于5年，提供专 用的数据采集板卡和上位机分析软件、硬件平台； 提供计算机、运行分析软件、数据通信或存储转移模块一台 （套），软件系统根据用户需求分析数据； 数据采集系统具有存储数据和转移分析功能，能够实时采集 运行数据并进行存储，存储方式采用SD卡或大容量存储硬盘。
应用工程案例
珠海供水工程 济南供水工程 北京新机场供水管道监测工程 沧州引大复线管网监测工程 淮河输水管道监测工程
已取得专利（46项）
用于拉曼散射原理的分布式光纤温度传感器的中继放大模块 背向散射式激光多普勒输水管道流速检测传感器 基于拉曼散射水质颗粒物PPM在线监测系统 用于布里渊散射原理的分布式光纤温度传感器的中继放大模块 水锤振动波线性加速度传感器阵列相频特性分析的管道
Stokes 波长
BOTDA系统结构
探测 激光器
入射光
单模光纤
受激布里渊 散射信号
探测器
布里渊散射光由泵浦光和声子的相互作用而受激产生
入射光频率ν 布里渊频率 ν±11GHz
泵浦 激光器
散射光功率
拉曼
瑞利
拉曼 频率
BOTDA散射谱
当光纤受到拉压或温度作用时，该点的布里渊散射谱会发生 漂移。
从频谱上看，布里渊频移改变量与应变及温度成正比。
泄露定位系统 基于马赫曾德干涉原理的光纤环泄露监测传感器 基于光纤正交敏感结构的管道二维振动监测传感器 光纤防爆液位传感器 混沌声纹分析技术的输水钢管道泄露监测传感器
主要功能及技术指标
该系统能够实现采用分布式光纤传感器技术将光纤敷设在地 下管道旁边，或者与地下管网集成在一起，利用分布式光时域 散射技术，探测泄漏点的振动和声纹信息，判断泄漏点和管道 爆裂位置； 该系统能够采集管道附近运行参数，对管网运行过程温度和 振动自动测量功能，且可通过数据总线和无线射频方式将数据 传输到网络； 后台服务器实现数据采集和分析，云数据中心服务器对大数 据分析和预警，全国各地工程数据存储时间大于5年，提供专 用的数据采集板卡和上位机分析软件、硬件平台； 提供计算机、运行分析软件、数据通信或存储转移模块一台 （套），软件系统根据用户需求分析数据； 数据采集系统具有存储数据和转移分析功能，能够实时采集 运行数据并进行存储，存储方式采用SD卡或大容量存储硬盘。
管道泄漏监测与安全预警技术PPT
历史数据记录与查询
对监测数据进行存储和查询， 便于后期分析和追溯。
预警系统的应用场景
长距离输送管道
如石油、天然气等能源输送管道，需要监测 管道的运行状态和安全状况。
城市供水管道
为保障城市供水安全，需要对供水管道的流 量、压力等参数进行实时监测。
工业管道
在化工、制药、食品等工业领域，管道输送 各种介质，需要监测管道的安全状况和防止 泄漏事故的发生。
3
降低维护成本
管道泄漏监测与安全预警技术可以帮助 企业及时发现潜在的管道故障，避免因 泄漏造成的生产中断和维修成本增加， 提高企业的经济效益。
对未来发展的建议和展望
加强技术研发与创新
鼓励科研机构和企业加大投入，研发更加高效、精准、可 靠的管道泄漏监测与安全预警技术，提高监测的实时性和 预警的准确性。
推广智能化监测系统
利用物联网、大数据、人工智能等技术手段，构建智能化 监测系统，实现管道泄漏监测与安全预警的自动化和智能 化。
建立行业标准和规范
制定和完善管道泄漏监测与安全预警技术的行业标准和规 范，推动技术的普及和应用，提高整个行业的安全水平。
感谢您的观看
THANKS
03
将管道泄漏预警系统与生产管理系统优化整合，实现生产过程
的智能化和自动化管理，提高生产效率和安全性。
06
结论
技术应用的重要性和必要性
1
保障公共安全
管道泄漏可能引发环境污染、火灾、爆 炸等安全事故，对公众生命财产安全构 成威胁，因此及时监测和预警是至关重 要的。
2
提高能源利用效率
管道输送的能源物质如石油、天然气等 ，一旦发生泄漏将造成能源浪费和环境 污染，通过监测和预警技术可以及时发 现泄漏并采取措施，降低能源损失。
对监测数据进行存储和查询， 便于后期分析和追溯。
预警系统的应用场景
长距离输送管道
如石油、天然气等能源输送管道，需要监测 管道的运行状态和安全状况。
城市供水管道
为保障城市供水安全，需要对供水管道的流 量、压力等参数进行实时监测。
工业管道
在化工、制药、食品等工业领域，管道输送 各种介质，需要监测管道的安全状况和防止 泄漏事故的发生。
3
降低维护成本
管道泄漏监测与安全预警技术可以帮助 企业及时发现潜在的管道故障，避免因 泄漏造成的生产中断和维修成本增加， 提高企业的经济效益。
对未来发展的建议和展望
加强技术研发与创新
鼓励科研机构和企业加大投入，研发更加高效、精准、可 靠的管道泄漏监测与安全预警技术，提高监测的实时性和 预警的准确性。
推广智能化监测系统
利用物联网、大数据、人工智能等技术手段，构建智能化 监测系统，实现管道泄漏监测与安全预警的自动化和智能 化。
建立行业标准和规范
制定和完善管道泄漏监测与安全预警技术的行业标准和规 范，推动技术的普及和应用，提高整个行业的安全水平。
感谢您的观看
THANKS
03
将管道泄漏预警系统与生产管理系统优化整合，实现生产过程
的智能化和自动化管理，提高生产效率和安全性。
06
结论
技术应用的重要性和必要性
1
保障公共安全
管道泄漏可能引发环境污染、火灾、爆 炸等安全事故，对公众生命财产安全构 成威胁，因此及时监测和预警是至关重 要的。
2
提高能源利用效率
管道输送的能源物质如石油、天然气等 ，一旦发生泄漏将造成能源浪费和环境 污染，通过监测和预警技术可以及时发 现泄漏并采取措施，降低能源损失。
全光纤周界安全报警系统 ppt课件
（一）、报警处理 在安防区域内，当发生攀爬、入侵行为时传感器能准确探测信号，并将信号传送
给处理器，经处理器处理和分析后发出报警信号。 1.当报警触发时，实时显示报警记录，显示内容包括报警防区，在地图上实时显
示报警防区地点，报警起始时间，报警事件数量，备注信息等记录表格。 2.该FPSS系统可随意调节探测系统的幅度、频率和相位等多个灵敏度，能将一
白光原理
测量精度高，抗干扰能力强
低相干度的光源 ----白光光源，有一定光谱宽度的光源。这类光源的相干长 度一般要求很短，大约几微米至几十微米左右。这类光源不容易获取，造价 非常高，而且稳定性很难得到保证。
零级干涉条纹的检测。白光干涉的精度取决于零级干涉条纹的识别精度。 实际上在零级干涉条纹附近，条纹的高度非常接近，想找到零级条纹的位置 非常困难。
在分布式光纤周界告警系统正常工作的情况下，当有人破坏光缆时，系统将会报 警。系统的结构完善，每一个区域都是完整的和独立可调的，不会因为某一个区域的 扰动或是剪断而影响其他防区的监控。 （七）、警戒状态的恢复
引起报警状态的活动停止后， 本系统通过点击报警复位恢复警戒状态。
Page16
3. 功能介绍
（八）、敷设方式灵活多变，可混合敷设 本系统传感光缆可以直接敷设在围栏、围墙表面，也可埋入墙内，或
敷设在地面以下（草皮或沙石之下），同时还能够安装在水下，没有漏电 危险，防雷击，性能稳定可靠。
Page17
4. 技术优势
全光纤周界安全报警系统
• 本质安全性：系统采用防区无源的工作方式，本身无任何电磁干扰或电磁辐 射，除位于室内的监测终端外，整套系统使用的全部为非金属器件，由于光 纤本身不导电，所以它不会受到雷电、静电等的破坏。传感光纤不发射也不 接收以下信号：电磁信号、雷达信号、无线电信号、高压静电信号。
给处理器，经处理器处理和分析后发出报警信号。 1.当报警触发时，实时显示报警记录，显示内容包括报警防区，在地图上实时显
示报警防区地点，报警起始时间，报警事件数量，备注信息等记录表格。 2.该FPSS系统可随意调节探测系统的幅度、频率和相位等多个灵敏度，能将一
白光原理
测量精度高，抗干扰能力强
低相干度的光源 ----白光光源，有一定光谱宽度的光源。这类光源的相干长 度一般要求很短，大约几微米至几十微米左右。这类光源不容易获取，造价 非常高，而且稳定性很难得到保证。
零级干涉条纹的检测。白光干涉的精度取决于零级干涉条纹的识别精度。 实际上在零级干涉条纹附近，条纹的高度非常接近，想找到零级条纹的位置 非常困难。
在分布式光纤周界告警系统正常工作的情况下，当有人破坏光缆时，系统将会报 警。系统的结构完善，每一个区域都是完整的和独立可调的，不会因为某一个区域的 扰动或是剪断而影响其他防区的监控。 （七）、警戒状态的恢复
引起报警状态的活动停止后， 本系统通过点击报警复位恢复警戒状态。
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3. 功能介绍
（八）、敷设方式灵活多变，可混合敷设 本系统传感光缆可以直接敷设在围栏、围墙表面，也可埋入墙内，或
敷设在地面以下（草皮或沙石之下），同时还能够安装在水下，没有漏电 危险，防雷击，性能稳定可靠。
Page17
4. 技术优势
全光纤周界安全报警系统
• 本质安全性：系统采用防区无源的工作方式，本身无任何电磁干扰或电磁辐 射，除位于室内的监测终端外，整套系统使用的全部为非金属器件，由于光 纤本身不导电，所以它不会受到雷电、静电等的破坏。传感光纤不发射也不 接收以下信号：电磁信号、雷达信号、无线电信号、高压静电信号。
YOEC公司长距离分布式光纤安全预警系统简介PPT学习教案
YOEC公司长距离分布式光纤安全预警系 统简介
会计学
1
分布式光纤监控预警系统
“分布式光纤周界监控预警系统”，具有自主 知识产权，是基于带定位功能的分布式光纤传感监 控监测与定位技术的新型周界安防产品，是利用激 光、光纤传感和光通信等高科技技术构建的安全报 警系统，是一种对威胁公众安全的突发事件进行监 控和警报的新型现代防御体系。
第19页/共20页
第16页/共20页
多种应用解决方案
——其余保护、安防
传感光缆安装在围栏上
传感光缆安装在机场围栏上
第17页/共20页
多种应用解决方案
——其余保护、安防
传感光缆安装在管道下
第18页/共20页
传感光缆安装在围墙上
非常感谢
Thank you!
武汉长盈通光电技术有限公司
YANGTZE OPTICAL ELECTRONIC CO.,LTD
第13页/共20页
多种应用解决方案
——周界安防
光缆敷设于地表下 这种铺设方式可防 范入侵者跨越、挖掘 等行为。
第14页/共20页
多种应用解决方案
——线缆保护
光缆与被保护线缆同程敷设 这种铺设方式可全程防范入 侵破坏行为。
第15页/共20页
多种应用解决方案
——线缆保护
光缆敷设于铁塔、杆木上 这种铺设方式可防范攀爬 入侵破坏行为。
破解系统的概率高，漏报率高
敷设使用机动性好，可以随敷随用
敷设工艺复杂性，施工成本高，耐腐蚀性不 性价比好，单位警戒距离的成本低，敷设简单
够，耐候性差
第10页/共20页
系统主要应用类型
●边界防卫 国境线、边境线、隔离带、长距离边界的限制接近防入侵
会计学
1
分布式光纤监控预警系统
“分布式光纤周界监控预警系统”，具有自主 知识产权，是基于带定位功能的分布式光纤传感监 控监测与定位技术的新型周界安防产品，是利用激 光、光纤传感和光通信等高科技技术构建的安全报 警系统，是一种对威胁公众安全的突发事件进行监 控和警报的新型现代防御体系。
第19页/共20页
第16页/共20页
多种应用解决方案
——其余保护、安防
传感光缆安装在围栏上
传感光缆安装在机场围栏上
第17页/共20页
多种应用解决方案
——其余保护、安防
传感光缆安装在管道下
第18页/共20页
传感光缆安装在围墙上
非常感谢
Thank you!
武汉长盈通光电技术有限公司
YANGTZE OPTICAL ELECTRONIC CO.,LTD
第13页/共20页
多种应用解决方案
——周界安防
光缆敷设于地表下 这种铺设方式可防 范入侵者跨越、挖掘 等行为。
第14页/共20页
多种应用解决方案
——线缆保护
光缆与被保护线缆同程敷设 这种铺设方式可全程防范入 侵破坏行为。
第15页/共20页
多种应用解决方案
——线缆保护
光缆敷设于铁塔、杆木上 这种铺设方式可防范攀爬 入侵破坏行为。
破解系统的概率高，漏报率高
敷设使用机动性好，可以随敷随用
敷设工艺复杂性，施工成本高，耐腐蚀性不 性价比好，单位警戒距离的成本低，敷设简单
够，耐候性差
第10页/共20页
系统主要应用类型
●边界防卫 国境线、边境线、隔离带、长距离边界的限制接近防入侵
全光纤周界监控预警系统
全光纤周界监控预警系统全光纤周界监控预警系统是利用激光、光纤传感和光通信等高科技技术构建的安全报警系统，是一种对威胁公众安全的突发事件进行监控和警报的现代防御体系，它是基于分布式光纤传感技术应用于周界监控防护的新系统。
该系统利用单根光纤(光缆)作为传感传输二合一的器件，通过对直接触及光纤(缆)或通过承载物，如覆土、铁丝网、围栏、管道等，传递给光纤(缆)的各种扰动，进行持续和实时的监控。
采集扰动数据，经过后端分析处理和智能识别，判断出不同的外部干扰类型，如攀爬铁丝网、按压围墙、禁行区域的奔跑或行走，以及可能威胁周界建筑物的机械施工等，实现系统预警或实时告警，从而达到对侵入设防区域周界的威胁行为进行预警监测的目的。
为了精确定位，只需获取光纤的准确长度，再根据现场情况将光纤长度距离换算为实际距离，在报警信息中得到准确可靠的定位精度，从而实现远距离安全保障系统的定位报警功能，通过系统提供的入侵地点的位置，可以联动CCTV 监控或派遣人员到达现场。
核心技术作为特殊的带定位功能的分布式光纤传感监控监测技术，所需元器件、零件全部国产化，整个系统工程实施和应用较为简单，其与其它传统安防系统相比，先进之处在于：组合光路设计，单根光纤融合外界侵入检测和定位于一体;模式识别系统，降低系统误报率;信号处理系统，对高危地区实现语音监听和记录;独特的系统构架，可融合其它传感监测系统。
核心功能：1、长距离入侵监测沿光纤敷设区域全程任意点全天候不间断地实时监测。
2、侵入定位在判断有威胁侵入行为发生时，系统根据光信号调制分析，可以实时对侵入行为发生点进行定位，从而便于安保人员对目标明确地及时采取有效措施，制止侵入行为后续事件发生。
3、模式识别对非危害性环境干扰如雷鸣、鞭炮、汽车鸣响、雨声等进行识别，做出无害判断;还能识别走路、攀爬、触摸、挖掘等侵入行为并报警。
4、重要部位语音监听对于局部高危区域，系统可实现语音监听和记录。
该功能完全无需采用电或金属的传感器，仅用光纤即可实现，丰富了用单一光纤实现监控系统的功能和防护等级。
地下管线安全解决方案——光缆振动监测预警系统
的安 全预警 问题 。当前效果较好 的技术是利用埋在地
下 的光缆作为分布式传感器来侦测光缆周边一定范围 内土壤振动情况 ，通过相关数据处理系统分析 ，从 而
获得管道周边环境是否处于安全状态 。该技术 已在国 外得 到大量 的应用 。近两年 中石油 、中石化也在油 、
气长输管线上利用该技术来保证地下管道 的安全。
全 问题 ”早 已成 为 全 球 瞩 目的话 题 。
２ 光缆振动 监测 预警 系统
光纤传 感 技术 是伴 随着 光导纤 维 和光纤 通信技 术发展 的一种新的传感技术 。是２ 世纪７ 年代 中期 以 ０ ０ 来 国际上发展最快 的高科技应用技术 。光纤传感器用
虽然 我 国政府 和各地 下 管道权 属企 业对地 下设
分析两部分。
２ １ 光 纤振 动 感 应 原 理 ．
ｎ ——光纤纤芯折射率 。
为 了精 确定 位 ，需要 将光 纤 的长度 信息 准确 录
入到软件 中 ，通过系统修正 ，定位 精度可达 ±５ ｍ ０ 之
内。
光缆振动监测系统是 同时利用 了光纤作 为定位传 感器与微应变传 感器两种功能。光纤 在受 到外界振 动 干扰的情 况下会 产生微应变 ，微应变会使其 内部传送 光信号的频率相位等发生细微变化 ，通过激光相干应 力分析系统就可计算 出振动点 的频率 、强度及位置信
但地下管线设施 的安全还是存在着各种各样的威 胁。 如何在地下管线设施遭受破坏之前就可预知危险的到 来 ，并能及时通知应急维护人员 ，给他们 争取时间 ，
４ ｛ 市 气． 干 城 燃 月Ｉ
钟 震 ・ 地下管线安 全解决方案——光缆振动监 测预警 系统
的判别与定位 的。监测预警系统分为信号采集与智能
下 的光缆作为分布式传感器来侦测光缆周边一定范围 内土壤振动情况 ，通过相关数据处理系统分析 ，从 而
获得管道周边环境是否处于安全状态 。该技术 已在国 外得 到大量 的应用 。近两年 中石油 、中石化也在油 、
气长输管线上利用该技术来保证地下管道 的安全。
全 问题 ”早 已成 为 全 球 瞩 目的话 题 。
２ 光缆振动 监测 预警 系统
光纤传 感 技术 是伴 随着 光导纤 维 和光纤 通信技 术发展 的一种新的传感技术 。是２ 世纪７ 年代 中期 以 ０ ０ 来 国际上发展最快 的高科技应用技术 。光纤传感器用
虽然 我 国政府 和各地 下 管道权 属企 业对地 下设
分析两部分。
２ １ 光 纤振 动 感 应 原 理 ．
ｎ ——光纤纤芯折射率 。
为 了精 确定 位 ，需要 将光 纤 的长度 信息 准确 录
入到软件 中 ，通过系统修正 ，定位 精度可达 ±５ ｍ ０ 之
内。
光缆振动监测系统是 同时利用 了光纤作 为定位传 感器与微应变传 感器两种功能。光纤 在受 到外界振 动 干扰的情 况下会 产生微应变 ，微应变会使其 内部传送 光信号的频率相位等发生细微变化 ，通过激光相干应 力分析系统就可计算 出振动点 的频率 、强度及位置信
但地下管线设施 的安全还是存在着各种各样的威 胁。 如何在地下管线设施遭受破坏之前就可预知危险的到 来 ，并能及时通知应急维护人员 ，给他们 争取时间 ，
４ ｛ 市 气． 干 城 燃 月Ｉ
钟 震 ・ 地下管线安 全解决方案——光缆振动监 测预警 系统
的判别与定位 的。监测预警系统分为信号采集与智能
光纤管道安全预警系统的研究与应用
摘 要： 介绍 了一种 基 于 ＭａｈＺ ｈ ｄｒ ｃ— ｅｎ ｅ 光纤 干涉仪 原理 的分 布式 光纤 管道 安全预 警 系统 。该 系统 利用 与油 气管 道 同沟敷设
的普通 通信 光 缆 中的 ３根光 纤作 为分 布 式传 感 器 ，长 距 离连续监 测 油气 管道 沿线 的土壤振 动 情况 ，并分析 判 断可 能威 胁 油 气管道 安全 的破 坏 事件 ， 时报 警 ， 到安 全预 警 的作 用 ， 及 起 能够对 这 些事件 进行 精确 的分析 和定 位 ， 细 阐述 了 系统 的原 理 详
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ａ ｅ ｄ ｓ ｉｕ ｅ ｐ ｉａ ｂ ｒ ｉ ｌ ｅｓ ｃ ｒ ｙ ｆ ｒ ｗａ ｉ ｇ ｓ ｓｅ ｂ ｓ ｄｏ ａ ｈ－ ｈ ｄ ｒ ｐ ｉａ ｂ ｒｉｔ ｒｅ ｏ ｔｒｉ ｉ － ｓｒ ｃ： ｎ ｗ ｉｔ ｂ ｔ ｄｏ ｔ ｌ ｅ ｐｅｉ ｅ ｕ ｉ ｅ ｒ ｎ ｔ ｍ ａ ｅ ｎＭ ｃ － ｒ ｃ ｆ ｉ ｐ ｎ ｔ ｏ ｎ ｙ Ｚｅ ｎ ｅ ｔ ｌ ｅ ｅ ｆ ｒ ｍｅ ｅ － ｏ ｃ ｆ ｉ ｎ ｓ ｎ
（ ｈｎ ｅ ｏｅｍ ｄＧ ｓ ｉｅｉ ｅ ｃ ｍｍ ｎｃｔ ｎａｄＥｅｔｃｉ ｎ ｉｅｒ ｏｐ ｒｔ ｎ Ｌ ｎ ｆ ｇ０ ５ ０ ， Ｃ ｉａ Ｃ ｉａ ｔ ｌ Ｐ ｒ ｕ ａ ａ ｐ ｌ ｅ ｌ ｏ ｕ ｉ ｉ ｌ ｒ ｔｙＥ ｇｎｅ ｒｏａ ｏ ， ａ ｇａ ６ ０ ０ ｈｎ） ｎ Ｐ ｎＴ ｅ ａｏ ｎ ｃｉ ｔ Ｃ ｉ ｎ
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光纤管道安全预警系统的研究与应用
的普通 通信 光 缆 中的 ３根光 纤作 为分 布 式传 感 器 ，长 距 离连续监 测 油气 管道 沿线 的土壤振 动 情况 ，并分析 判 断可 能威 胁 油 气管道 安全 的破 坏 事件 ， 时报 警 ， 到安 全预 警 的作 用 ， 及 起 能够对 这 些事件 进行 精确 的分析 和定 位 ， 细 阐述 了 系统 的原 理 详
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ａ ｅ ｄ ｓ ｉｕ ｅ ｐ ｉａ ｂ ｒ ｉ ｌ ｅｓ ｃ ｒ ｙ ｆ ｒ ｗａ ｉ ｇ ｓ ｓｅ ｂ ｓ ｄｏ ａ ｈ－ ｈ ｄ ｒ ｐ ｉａ ｂ ｒｉｔ ｒｅ ｏ ｔｒｉ ｉ － ｓｒ ｃ： ｎ ｗ ｉｔ ｂ ｔ ｄｏ ｔ ｌ ｅ ｐｅｉ ｅ ｕ ｉ ｅ ｒ ｎ ｔ ｍ ａ ｅ ｎＭ ｃ － ｒ ｃ ｆ ｉ ｐ ｎ ｔ ｏ ｎ ｙ Ｚｅ ｎ ｅ ｔ ｌ ｅ ｅ ｆ ｒ ｍｅ ｅ － ｏ ｃ ｆ ｉ ｎ ｓ ｎ
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光纤管道安全预警系统的研究与应用
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光纤管道安全预警系统
二O一五年五月
1
中国石油天然管道通信电力工程总公司
汇报提纲
一、公司介绍 二、产品介绍 三、荣誉资质 四、典型案例 五、应用业绩 六、其他产品
2
中国石油天然气管道通信电力工程总公司，是中国石 油全程全网的业务领导机关和网络汇接中心，负责中国石 油管道通信网络的运营维护，是石油石化行业唯一一家从 事通信、电力工程，具有国家施工总承包一级资质和对外 经贸权的专业化公司，具有EPC、PMT、PMC等多种合 同履约能力和项目融资能力。
复杂地表环境下预警系统并发事件监测和识别技术研究
光纤预警系统事件检测识别自适应智能化技术研究
来源 863计划 国家重大专项 国家重大专项 国家科技支撑计划
股份公司重大专项“西 气东输二线工程关键技
术研究”
集团公司 集团公司 工程建设分公司
管道局
7
汇报提纲
一、公司介绍 二、产品介绍 三、荣誉资质 四、典型案例 五、应用业绩 六、其他产品
管理、及系统运行监控管理等功能于一体。
GIS地理信息系统 管道分级全方位管理
预警事件管理 GPS标注、巡线与路线指引
系统运行监控管理 报表日志管理等
光纤管道安全 预警系统平台
24
汇报提纲
一、公司介绍 二、产品介绍 三、荣誉资质 四、典型案例 五、应用业绩 六、其他产品
8
管道面临的安全问题
9
管道面临的安全问题
现有技术及管理手段
技术手段 负压波技术 声波技术
管理手段 人工巡逻 群众举报
有效的技防手段
管道安全预警产品
技术
事前
事后
负压波 声波
管理 人工巡检 群众举报
维抢修
10
系统简介
“光纤管道安全预警系统”是在国家863计划和中石油集团公司等 重点项目支持下，历经了十二年的持续研究升级和石油、石化管道和国防 光缆应用，精心打造的核心产品。
电情况，灵活合理配置设备。
20
技术特点
4、超强事件识别能力： 系统具有针对管道量体设计的识别系统，集成了多年的研究成果，在系统
拾取振动事件后可以进行信号的复原和类型识别,对常见的破坏/非破坏事件 进行有效分类、识别预警。
21
技术特点
经过十年在硬质、淤泥、沙土地、戈壁等不同复杂环境下应用与数据积累， 建立完备的振动事件识别数据库，可对机械施工、车辆碾压、人为活动、自 然灾害等事件进行有效分类，识别能力达到95%以上。
预警单元FU
地表
光缆（分布式光纤传感器）
适配器 管道
人工挖掘
管道附近施工
14
系统组成
2、预警单元FU： 预警单元是系统的基础预警单元，安装在管线阀室、泵站或分输站，
采用模块化设计，用来采集管道沿线的土壤振动信号完成传感信号的处理 、事件的分析、识别和定位，并上传到FST。
15
系统组成
3、预警管理终端FST FST是预警系统的管理终端，接收FU的运行数据和预警信息，分析处理后
统，实现对振动信号的实时、分布式检测和识别，占用纤芯资源少， 施工简便。
仅采用一芯通信光纤
18
技术特点
2、超灵敏监测能力： 高灵敏度，能监测到30米机械施工，15米的车辆碾压，5米以内的人为活
动等。
车辆碾压 人工挖掘
30米
光缆
5米 15米
机械施工
19
技术特点
3、超强现场融入能力： 系统工业化设计、监测距离40、60、80公里，可根据现场管道距离与供
4
主营业务 通信工程
电力工程
专网经营 管理业务
❖光通信 ❖微波通信 ❖卫星通信 ❖移动通信 ❖管线自控
❖220KV及以下输变电工程 ❖ADSS、OPGW电力光缆 ❖场站配❖应急平台建设和运维
5
科研创新能力
核心技术优势： 管道检测（监测）技术 光纤传感技术 管道安全预警技术 信息化 电子通信技术 物联网技术 软件开发 应急系统
11
系统原理
管道安全预警系统利用与管道通沟敷设的通信光缆作为土壤振动检测 传感器，长距离连续实时监测油气管道沿线的土壤振动情况，对可能危害 光缆安全和管道安全的动土事件（如：机械施工、打孔盗油和自然灾害等 破坏事件）进行预警识别，并准确定位。
12
系统组成
13
系统组成
1、光纤传感子系统FOSS
预警系统利用同沟敷设的普通通信光缆中的1根光纤作为分布式振动传 感器，光缆就是分布式传感子系统，长距离连续实时监测油气管道沿线的 土壤，当外界有挖掘时，光缆会随之振动，利用时域干涉的方式捕获振动 信号并把信号传输到FU处理。
6
承担的部分科研项目
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
项目名称 油气管道光纤安全预警技术与装备研究 广域覆盖低成本宽带接入组网技术与应用示范网络开发 支持IPv6的中石油移动应急通信系统应用示范 特殊地段定向钻对穿控向技术研究 长距离大口径油气管道对穿控向技术与装备研究 大口径天然气管道地质灾害监测装置 长距离大口径天然气道安全预警技术现场工业应用 滑坡远程监测耦合设备研制与示范工程 集成电路测试平台 集团公司产业化项目
显示告警信息，并将数据上传到DMC 4、区域监控中心DMC
DMC是预警系统的管理中心，监控预警区域的安全情况。
16
技术特点
超灵敏
监测能力
2
超强现场 融入能力
3
超低的光纤 1
资源占用
特点
4
超强事件 识别能力
6
可视化综合 管理软件
5
超强抗
干扰能力
17
技术特点
1、超低的光纤资源占用率： 采用长距离分布传感的瑞利相干检测技术，利用一芯通信光纤作为传感系
3
通信公司业务定位：以科技创新为支撑，以通 信电力工程建设和通信信息化技术服务为两大主营 业务。
通信公司负责石油通信专网整体规划、设计、 建设和运营。维护着油气管线沿线30000多公里光 纤和微波传输干线，200000多线交换网络，5个 KU和4个C波段卫星平台，2000多个覆盖国内外的 卫星地面站，为CNPC的生产经营提供着稳定、安 全的信息网络服务。
时序分析
农业生产
铁路公路
工厂
场站设施
施工 22
技术特点
5、超强抗干扰能力： 技术从根本上克服了振动事件并发问题，对振动信号定位更准、信号串扰
更少，抗干扰能力更强。同时采取抑制噪声、分段、分时设置阈值、识别屏 蔽等方式处理，误报率低。
23
技术特点
6、可视化综合管理软件： 管理系统集成地理信息系统GIS、全球定位系统和丰富的事件、报表日志
二O一五年五月
1
中国石油天然管道通信电力工程总公司
汇报提纲
一、公司介绍 二、产品介绍 三、荣誉资质 四、典型案例 五、应用业绩 六、其他产品
2
中国石油天然气管道通信电力工程总公司，是中国石 油全程全网的业务领导机关和网络汇接中心，负责中国石 油管道通信网络的运营维护，是石油石化行业唯一一家从 事通信、电力工程，具有国家施工总承包一级资质和对外 经贸权的专业化公司，具有EPC、PMT、PMC等多种合 同履约能力和项目融资能力。
复杂地表环境下预警系统并发事件监测和识别技术研究
光纤预警系统事件检测识别自适应智能化技术研究
来源 863计划 国家重大专项 国家重大专项 国家科技支撑计划
股份公司重大专项“西 气东输二线工程关键技
术研究”
集团公司 集团公司 工程建设分公司
管道局
7
汇报提纲
一、公司介绍 二、产品介绍 三、荣誉资质 四、典型案例 五、应用业绩 六、其他产品
管理、及系统运行监控管理等功能于一体。
GIS地理信息系统 管道分级全方位管理
预警事件管理 GPS标注、巡线与路线指引
系统运行监控管理 报表日志管理等
光纤管道安全 预警系统平台
24
汇报提纲
一、公司介绍 二、产品介绍 三、荣誉资质 四、典型案例 五、应用业绩 六、其他产品
8
管道面临的安全问题
9
管道面临的安全问题
现有技术及管理手段
技术手段 负压波技术 声波技术
管理手段 人工巡逻 群众举报
有效的技防手段
管道安全预警产品
技术
事前
事后
负压波 声波
管理 人工巡检 群众举报
维抢修
10
系统简介
“光纤管道安全预警系统”是在国家863计划和中石油集团公司等 重点项目支持下，历经了十二年的持续研究升级和石油、石化管道和国防 光缆应用，精心打造的核心产品。
电情况，灵活合理配置设备。
20
技术特点
4、超强事件识别能力： 系统具有针对管道量体设计的识别系统，集成了多年的研究成果，在系统
拾取振动事件后可以进行信号的复原和类型识别,对常见的破坏/非破坏事件 进行有效分类、识别预警。
21
技术特点
经过十年在硬质、淤泥、沙土地、戈壁等不同复杂环境下应用与数据积累， 建立完备的振动事件识别数据库，可对机械施工、车辆碾压、人为活动、自 然灾害等事件进行有效分类，识别能力达到95%以上。
预警单元FU
地表
光缆（分布式光纤传感器）
适配器 管道
人工挖掘
管道附近施工
14
系统组成
2、预警单元FU： 预警单元是系统的基础预警单元，安装在管线阀室、泵站或分输站，
采用模块化设计，用来采集管道沿线的土壤振动信号完成传感信号的处理 、事件的分析、识别和定位，并上传到FST。
15
系统组成
3、预警管理终端FST FST是预警系统的管理终端，接收FU的运行数据和预警信息，分析处理后
统，实现对振动信号的实时、分布式检测和识别，占用纤芯资源少， 施工简便。
仅采用一芯通信光纤
18
技术特点
2、超灵敏监测能力： 高灵敏度，能监测到30米机械施工，15米的车辆碾压，5米以内的人为活
动等。
车辆碾压 人工挖掘
30米
光缆
5米 15米
机械施工
19
技术特点
3、超强现场融入能力： 系统工业化设计、监测距离40、60、80公里，可根据现场管道距离与供
4
主营业务 通信工程
电力工程
专网经营 管理业务
❖光通信 ❖微波通信 ❖卫星通信 ❖移动通信 ❖管线自控
❖220KV及以下输变电工程 ❖ADSS、OPGW电力光缆 ❖场站配❖应急平台建设和运维
5
科研创新能力
核心技术优势： 管道检测（监测）技术 光纤传感技术 管道安全预警技术 信息化 电子通信技术 物联网技术 软件开发 应急系统
11
系统原理
管道安全预警系统利用与管道通沟敷设的通信光缆作为土壤振动检测 传感器，长距离连续实时监测油气管道沿线的土壤振动情况，对可能危害 光缆安全和管道安全的动土事件（如：机械施工、打孔盗油和自然灾害等 破坏事件）进行预警识别，并准确定位。
12
系统组成
13
系统组成
1、光纤传感子系统FOSS
预警系统利用同沟敷设的普通通信光缆中的1根光纤作为分布式振动传 感器，光缆就是分布式传感子系统，长距离连续实时监测油气管道沿线的 土壤，当外界有挖掘时，光缆会随之振动，利用时域干涉的方式捕获振动 信号并把信号传输到FU处理。
6
承担的部分科研项目
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
项目名称 油气管道光纤安全预警技术与装备研究 广域覆盖低成本宽带接入组网技术与应用示范网络开发 支持IPv6的中石油移动应急通信系统应用示范 特殊地段定向钻对穿控向技术研究 长距离大口径油气管道对穿控向技术与装备研究 大口径天然气管道地质灾害监测装置 长距离大口径天然气道安全预警技术现场工业应用 滑坡远程监测耦合设备研制与示范工程 集成电路测试平台 集团公司产业化项目
显示告警信息，并将数据上传到DMC 4、区域监控中心DMC
DMC是预警系统的管理中心，监控预警区域的安全情况。
16
技术特点
超灵敏
监测能力
2
超强现场 融入能力
3
超低的光纤 1
资源占用
特点
4
超强事件 识别能力
6
可视化综合 管理软件
5
超强抗
干扰能力
17
技术特点
1、超低的光纤资源占用率： 采用长距离分布传感的瑞利相干检测技术，利用一芯通信光纤作为传感系
3
通信公司业务定位：以科技创新为支撑，以通 信电力工程建设和通信信息化技术服务为两大主营 业务。
通信公司负责石油通信专网整体规划、设计、 建设和运营。维护着油气管线沿线30000多公里光 纤和微波传输干线，200000多线交换网络，5个 KU和4个C波段卫星平台，2000多个覆盖国内外的 卫星地面站，为CNPC的生产经营提供着稳定、安 全的信息网络服务。
时序分析
农业生产
铁路公路
工厂
场站设施
施工 22
技术特点
5、超强抗干扰能力： 技术从根本上克服了振动事件并发问题，对振动信号定位更准、信号串扰
更少，抗干扰能力更强。同时采取抑制噪声、分段、分时设置阈值、识别屏 蔽等方式处理，误报率低。
23
技术特点
6、可视化综合管理软件： 管理系统集成地理信息系统GIS、全球定位系统和丰富的事件、报表日志