光纤管道安全预警系统的研究与应用
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
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。
管道光纤传感预警技术服务标准
管道光纤传感预警技术服务标准一、引言管道光纤传感预警技术是一种基于光纤传感器的监测系统，用于实时监测管道内的温度、压力、振动等参数，以及检测管道的泄漏、断裂等异常情况，提供及时的预警和报警。
随着管道工程建设的迅速发展，管道的安全性和稳定性需得到保障。
管道光纤传感预警技术的应用有效地提高了管道的可靠性和安全性，但同时也对服务质量和操作规范提出了更高的要求。
本标准旨在规范管道光纤传感预警技术的服务标准，确保系统稳定、可靠地运行。
二、术语和定义1.管道光纤传感预警技术：指通过光纤传感器实时监测管道内温度、压力、振动等参数，以及检测管道的泄漏、断裂等异常情况，并提供预警和报警功能的技术系统。
2.管道光纤传感预警技术服务：指为客户提供管道光纤传感预警技术的咨询、设计、安装、调试、运维和维修等全方位服务。
三、服务内容1.咨询服务1.1提供管道光纤传感预警技术的相关知识和技术解释，解答客户的疑问和询问。
1.2分析客户需求，为其提供适合的管道光纤传感预警技术方案。
2.设计服务2.1根据客户需求，设计符合管道特点和要求的光纤传感器布设方案。
2.2设计光纤采集系统和数据处理系统，确保数据的准确性和及时性。
3.安装与调试服务3.1根据设计方案，安装和布设光纤传感器及相关设备。
3.2对光纤传感器和系统进行严格的调试，确保其正常运行。
3.3指导客户进行系统校准和测试，保证系统的准确性和可靠性。
4.运维与维修服务4.1提供管道光纤传感预警技术的运维支持，包括数据监测、故障排除等。
4.2定期巡检和维护系统设备，确保其长期稳定运行。
4.3快速响应客户的维修请求，及时修复故障设备。
5.培训与技术支持服务5.1为客户培训操作人员，提供系统使用和维护的知识和技能。
5.2提供技术支持，解答客户在使用过程中遇到的问题和困难。
四、服务流程1.咨询阶段1.1客户提出需求并咨询相关信息。
1.2服务商提供相关解答和建议，确定初步的技术方案。
2.设计阶段2.1服务商与客户确认技术方案，进行系统设计。
振动光纤预警技术在输气管道及站场上的应用
• 137•在天然气运输管道日常运行中，管道的第三方损坏是引发事故的重要风险因素之一。
在进行人防的基础上，需要应用更多的技术手段来提高管道及站场的保护效果。
本文介绍了振动光纤预警系统和振动光纤周界防范系统的应用，对提高输气管道及站场的安全保护进行了探讨。
1 引言管道运输具有安全、便捷、经济、运输量大的优点。
由于沿天然气管道的地形地貌复杂，气候条件多样，而天然气本身具有易燃、易爆、有毒或有腐蚀性的特性，管道输送压力高。
一旦管道受到外力破坏等，就可能造成天然气泄漏，从而引起火灾、爆炸、环境污染以及人员财产损失等严重后果。
2 振动光纤预警技术在管道上的应用2.1 管道第三方破坏的危害性在天然气运输管道日常运行中，管道的第三方损坏是引发事故的重要风险因素之一。
据美国运输部管道事故统计，40%的管道事故源于第三方损坏；来自欧洲天然气管道故障数据库的信息表明，50%的天然气管道事故是由外部干扰引起的；我国因第三方施工损坏造成石油天然气管道的事故比例也达到了50%以上（胡灯明，骆晖，国内外天然气管道事故分析：石油工业技术监督，2009）。
并且随着经济发展，地面工程建设活动也越来越频繁，因这些施工引起的管道事故和次生灾害呈上升趋势。
2.2 管道预警技术调研目前，常见的管道监测技术分为泄漏后监测报警技术和预泄漏监测预警技术。
泄漏监测报警技术包括负压波法、压力波法、声波法、压力梯度法、质量平衡传输、实时模型法、统计决策法等，由于技术上的限制，检测泄漏灵敏度低，定位不准确，并且误报率还很高。
泄漏后的事后报警有诸多缺点，已不是未来发展的主流。
而泄漏预警技术是21世纪发展起来的一项新技术研发领域，主要分为两方面，一种是现场监测，包括红外线、微波、磁场感应电缆、泄漏电缆等，另一种是感知监控，包括光纤、分布式光缆、磁感应振动电缆、声波检测、地震仪监测等技术（曹凯，李秋扬，王晓东，长输管道防盗监控技术及其应用：油气储运，2009）。
9、光纤管道安全预警系统
主营业务 光通信 微波通信 卫星通信 移动通信 管线自控
通信工程
电力工程
220KV及以下输变电工程 ADSS、OPGW电力光缆 场站配套电气
专网经营 管理业务
信息化建设内部支持 帮助热线 卫星通信系统 广域网链路 应急平台建设和运维
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
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。
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。
五、应用业绩
六、其他产品
获奖情况
质量体系
公安部部权威检测报告
生产销售资质
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
青海乐都预警项目
2013年6月在青海东部燃气公司进行应用测试，期间受到业主好评直 接获得商用。
阿独线预警项目
阿独线管道全长246公里，共计安装6套Fu、1套FST。
承担的部分科研项目
序号 1 2 3 4 5 6 7 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 股份公司重大专项“西 气东输二线工程关键技 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
分布式光纤管道运行安全预警系统
分布式光纤管道运行安全预警系统该系统基于布里渊散射和马赫泽德干涉方案原理，对管网内外附近发生的断丝，泄漏，振动，挖掘或偷盗等人为产生的振动信号进行采集，与数据库内的大量特征信号进行比对识别，对振动发生点的位置进行准确的报警和定位。
系统原理本系统采用特种光纤，铺设在管材内壁或外壁，采用布里渊散射和马赫泽德干涉方案原理构成沿管道分布的微振动传感器，检测管道沿线的断丝、泄漏、挖掘信号。
当管道发生断丝、泄漏或第三方破坏时，产生振动信号，被光纤传感器接收后通过计算机处理，对信号点的位置进行准确的报警和定位。
监控人员可以通过系统给出的定位点，找到发生信号点的管段，进行修补或替换，可使发生爆管、泄露等事故的可能性降至最低，做到防患于未然。
系统技术指标1 .泄漏检测灵敏度：管道内瞬时流量的0.1%；2 .最长反应时间：5秒；3 .定位精确度：土1米〜土2米（轴向）；4 .定位重复精度：99.9%；5 .可监测管道最小直径：8英寸（20.32Cm）:6 .可监测管道距离：≤35km≡7 .环境温度范围：-40到50C：8 .综合误报率：＜2.8%：系统硬件主要由传感光缆、现场工控机、现场检测设备、配线架等组成。
其中分布式光纤传感器由光发射器，声光调制器，EDFA放大器，耦合器.高灵敏度的探测器以及敷设于管道内或外壁的光缆构成。
应用与服务目前，分布式光纤管道运行安全预警系统在水、油、气等管道上已经广泛应用，该系统投入运行后，对管线进行24小时实时在线监控，在管线发生异常情况时可以及时停运检修更换问题管道，避免由于第三方破坏和泄漏等情况导致管道爆裂所产生直接及间接危害，保证管线的安全运行，经济效益非常显著。
适用于A.管道铺设范围大且泄漏后需实时报警：B.需要全工况（瞬态和稳态）24小时检测管道情况；C.腐蚀严重的老旧管网，断绝情况不明；D.偷盗油猖獗地区管网，不受关阀快慢问题影响，识别偷油位置土1米之内;产品优势由于系统采用的是沿管道铺设光纤，定位重复精度到达99.9%以上，灵敏度极高。
分布式光纤油气长输管道泄漏检测及预警技术研究
分布式光纤油气长输管道泄漏检测及预警技术研究摘要：分布式光纤油气长输管道泄漏是油气行业中的一种常见隐患，对环境造成严重污染，并且容易引发火灾等事故。
本文通过对分布式光纤油气长输管道泄漏检测及预警技术的研究，对其进行了探讨，并提出了一套完整的技术解决方案。
1. 引言油气长输管道是油气行业中的重要设施，起着油气运输的关键作用。
长输管道中的泄漏问题是一个非常棘手的难题。
一旦发生泄漏，不仅会造成油气资源的浪费，还会导致严重的环境污染与火灾事故。
开展分布式光纤油气长输管道泄漏检测及预警技术的研究具有重要的实际意义。
2. 泄漏检测技术2.1 基于光纤传感的泄漏检测技术光纤传感技术是一种先进的泄漏检测方法，它通过在油气长输管道上覆盖光纤传感器，实时监测光纤传感器上的压力变化，从而判断是否发生泄漏。
这种方法具有精度高、灵敏度强的特点，能够有效地检测到微小的泄漏事件。
2.2 基于声纳传感的泄漏检测技术声纳传感技术是另一种常用的泄漏检测方法，它通过在管道上安装声纳传感器，监测管道周围传播的声波信号。
一旦发生泄漏，传播速度和特征频率会发生变化，通过分析音频信号可以判断是否存在泄漏。
3. 泄漏预警技术3.1 基于数据采集与分析的泄漏预警技术通过对分布式光纤传感器和声纳传感器采集到的数据进行实时分析，可以建立泄漏的数学模型，并利用预警算法进行预测。
当监测到异常信号时，系统会发出预警信号，提醒相关人员及时处理。
3.2 基于智能算法的泄漏预警技术利用智能算法对采集到的数据进行处理，可以提高泄漏预警的准确性和速度。
可以利用机器学习算法对泄漏特征进行学习和识别，进一步提高预警系统的性能。
4. 技术方案在实际应用中，可以将分布式光纤传感器和声纳传感器结合起来，建立一套完整的分布式光纤油气长输管道泄漏检测与预警系统。
系统通过部署传感器节点，实时监测管道状态，利用数据采集和分析技术进行泄漏检测，再通过智能算法进行泄漏预警，提高系统的准确性和及时性。
光纤预警系统在油气管道监测中的应用
光纤预警系统在油气管道监测中的应用作者：王毅来源：《硅谷》2014年第16期摘要随着我国社会主义市场经济的发展，城市化发展水平逐渐加快，使得管道运输成为现代满足能源需求的重要方式，对社会的发展以及国民经济的提升具有重要意义。
由于油气管线实际运输过程中存在安全隐患，对油气管理监测中实施光纤预警系统的使用具有重要意义。
文章针对光纤预警系统在油气管道检测当中的应用进行实际分析，明确光纤预警的具体设计过程，实现我国管道运输可持续发展。
关键词光纤预警系统；油气管道；监测管理中图分类号：TE88 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）16-0116-02现代社会发展能源需求逐渐提升，管道运输成为一种重要的运输形式。
其作为一种运输形式，具备于运输量巨大、成本较低并且稳定性能较高等相应特点，在现代社会发展中被广泛关注与使用。
光纤预警系统作为已经保证油气管道运输的安全性的重要预警方式，在现代油气管道运输当中能够保证运输安全性，促进油气管道运输的可持续发展。
1 油气管道运输发展现状以及存在问题1.1 油气管道运输现状管道运输行业在我国的发展中，作为一种新型油气运输方式被广泛关注，并且在实际发展中迅速成长。
在1957我国建成第一条长距离输油管道，这项工程的完成，我国管道运输行业的空白被填补。
我国管道运输正在飞速发展，并且在经济发展进程中起到重要作用，为我国经济可持续发展做出重要贡献。
自1958年至今，我国的输油管线的实际总长度为6万千米，并且成为主要的运输形式，管道运输遍布全国。
根据具体规划，我国输油管线在2015年将达到10万千米。
我国未来实现管道运输为黄金时期，保证管道运输安全性能够有效保证管道运输安全性，为管道运输发展提供契机。
1.2 油气管道运输存在的问题随着油气管线遍布规模逐渐扩大，使得我国油气管道遍布各个国家。
由于油气管线实际运输距离较长，并且在地下进行实际运输开展，随着管道使用时间增长，由于自然灾害以及人为因素进行破坏的案例屡见不鲜。
光纤传感技术在交通与安全领域的应用
光纤传感技术在交通与安全领域的应用光纤传感技术（Fiber Optic Sensing Technology）是一种利用光纤作为传感元件，通过光的传播和衰减规律，来实现对外界物理量的测量和感知的技术。
光纤传感技术具有高精度、长距离、抗干扰等优点，在交通与安全领域具有广泛的应用前景。
本文将重点探讨光纤传感技术在交通监控、智能交通管理和安全预警等方面的应用。
一、光纤传感技术在交通监控领域的应用交通监控是城市管理中重要的一环，光纤传感技术在此领域的应用可以提升监控的精准度和系统的稳定性。
通过将光纤传感器布置在道路、桥梁、隧道等交通设施中，可以实时监测交通流量、车辆速度和车辆重量等信息，为交通规划和交通疏导提供科学依据。
光纤传感技术的高精度和长距离优势，保证了监控系统所获取的数据准确可靠，并能够应对复杂的交通环境，如雨雪天气和道路状况不佳等情况。
二、光纤传感技术在智能交通管理领域的应用智能交通管理是未来城市交通发展的重要方向，而光纤传感技术的应用可以提供有效的数据支撑。
通过在交通路段布设光纤传感器，可以实时监测道路拥堵情况、交通信号灯状态以及交通事故发生等信息。
这些数据有助于交通部门对道路进行智能调度，实现交通流畅和减少交通事故的目标。
同时，光纤传感技术还可以用于车辆的智能识别和监测，提高车辆管理效率和安全性。
三、光纤传感技术在安全预警领域的应用光纤传感技术在安全预警方面的应用，可以大大改善交通环境下的安全隐患。
例如，在隧道中布置光纤传感器，可以监测隧道内的氧气浓度、温度和烟雾等信息，一旦发生火灾、泄露等危险情况，系统将自动报警并通知相关部门，及时采取措施避免事故发生。
另外，光纤传感技术还可以应用于桥梁和道路的结构安全监测，在早期发现结构破损和变形等问题，并进行及时维修和加固，确保交通设施的安全可靠。
综上所述，光纤传感技术在交通与安全领域的应用具有重要的意义和广阔的前景。
随着技术的不断进步和发展，相信光纤传感技术将在交通监控、智能交通管理和安全预警等方面发挥越来越重要的作用。
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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
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光纤管道安全预警系统的研究与应用
曾科宏 ， 张金 权 ， 王 飞
（ 中国石 油 天然 气 管道 通信 电力 工程 总公 司 ，河北 廊 坊 ０ ５ ０ ） ６ ０ ０
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和 组成 。经过 理论 分析和 测试 结果 表 明， 系统具有 较 高 的灵敏度 和定位 精度 。 该 关键 词 ： 布 式光纤传 感 器； 预警 ； 定位 精度 ； 检测 ； 灵敏度 分
中 图法分 类号 ： Ｐ １ Ｔ ２２
文献标 识码 ： Ａ
文章编 号 ：０ ０７ ２ ２ １） ５１６ ．４ １０ —０ ４（０ １ ０ ．８２０
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