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一、現(xiàn)狀及重要性

目前，我國長輸氣體管道的應(yīng)用范圍比較廣，并且其本身便有著壓力高、口徑大、距離長、網(wǎng)絡(luò)化的特點，在現(xiàn)代化輸送工具中是非常有優(yōu)勢的一種運輸方式，長輸管道運輸?shù)男Ч顬槊黠@，并且具有極強的便捷性以及環(huán)保性。

與此同時， 對于管線泄漏等安全檢測也是非要的重要，由于管道的老化腐蝕，地質(zhì)災(zāi)害、管壓波動及第三方破壞等影響，使得管道泄漏時有發(fā)生。當(dāng)泄露事件發(fā)生時，管內(nèi)外壓差通過泄露口釋放，向外輻射能量進而產(chǎn)生聲發(fā)射現(xiàn)象。在檢測管道泄漏的過程中應(yīng)用數(shù)字化的信息技術(shù)則能達到更加理想的檢測效果，并且在天然氣等氣體長輸管道泄漏檢測當(dāng)中應(yīng)用數(shù)字化技術(shù)也尤為常見，這也將成為檢測技術(shù)順應(yīng)時代發(fā)展的直觀體現(xiàn)。

二、解決方案

1、綜述

長輸氣體管線泄漏監(jiān)測解決方案采用分布式光纖傳感技術(shù)，分布式光纖傳感技術(shù)是近年來伴隨光纖通信技術(shù)快速發(fā)展而出現(xiàn)的一種新型傳感技術(shù)，它具有同時獲取在傳感光纖區(qū)域內(nèi)隨時間和空間變化的被測量分布信息的能力。

由于使用光纖和光信號，特別適合易燃易爆的石油和天然氣管道的在線監(jiān)測，沿油氣管線鋪設(shè)一條光纜，用光纖做傳感器，檢測管線周圍的壓力、振動和應(yīng)變信號，可以對油氣泄漏、附近的機械施工和人為破壞等第三方施工時間進行迅速判斷和準(zhǔn)確定位，預(yù)報和發(fā)現(xiàn)泄漏隱患。由于光纜需要沿管道進行敷設(shè)，因此只適用于新建管線在敷設(shè)管道時隨管道一同安裝。光纖傳感技術(shù)檢測適用于新建長輸管線。

長輸氣體管線泄漏監(jiān)測系統(tǒng)能夠連續(xù)測量光纖沿線所在處的振動和聲音，可對測量距離在50公里的范圍，空間定位精度達到2米的數(shù)量級，進行不間斷的自動測量，特別適用于需要大范圍多點測量的應(yīng)用場合。

2、組成

分系統(tǒng)總體架構(gòu)如圖所示，分系統(tǒng)共有五部分組成：斷絲感知子系統(tǒng)、邊緣計算AI子系統(tǒng)、聯(lián)動融合處理子系統(tǒng)和監(jiān)控管理平臺子系統(tǒng)。

 1）斷絲感知子系統(tǒng)，主要是指分布式光纖聲波傳感光纜和應(yīng)變光纜、分布式光纖聲波/振動傳感檢測設(shè)備（兩通道，一路檢測泄漏，一路做防開挖）、分布式光纖應(yīng)變傳感檢測主機、分布式光纖干涉儀設(shè)備。振動光纜是系統(tǒng)的感知層主要是對斷絲信號進行感知捕獲，分布式光纖聲波傳感系統(tǒng)對振動光纜感知的振動、聲音信號進行分析、定位，分布式光纜干涉儀設(shè)備主要是感知振動光纜的頻率信息，結(jié)合分布式光纖感知的振動、聲音信號進行智能分析。分布式光纖應(yīng)變傳感檢測主機對整條管線的應(yīng)變結(jié)構(gòu)做長期監(jiān)測。

2）邊緣計算AI子系統(tǒng)，主要是指分布式光纖聲波傳感主機、分布式光纖應(yīng)變傳感主機和分布式光纖干涉儀設(shè)備。分布式光纖聲波傳感系統(tǒng)主機通過對取得的聲音信號進行判斷和識別，分布式干涉儀設(shè)備可以獲取振動信號的高頻信息，振動報警信息和分布式干涉儀設(shè)備探測信息一起通過網(wǎng)絡(luò)傳輸子系統(tǒng)傳輸給綜合信息處理子系統(tǒng)。

3）聯(lián)動融合平臺子系統(tǒng)，主要是指將邊緣處理子系統(tǒng)中所有監(jiān)測區(qū)域的斷絲報警監(jiān)測結(jié)果進行數(shù)據(jù)融合分析，最終準(zhǔn)確給出斷絲發(fā)生點的所屬報警防區(qū)、報警時間信息、報警事件類型等。除此之外，報警融合平臺還處理包括被監(jiān)控的管道區(qū)域日常運行環(huán)境、值班安排、防區(qū)設(shè)置調(diào)整、供電狀態(tài)等信息。

4）監(jiān)控管理平臺子系統(tǒng)，主要是指綜合信息處理子系統(tǒng)處理完成后，將所有的數(shù)據(jù)都匯總到監(jiān)控中心。工作人員能夠通過軟件平臺實時監(jiān)測和查看整個管道沿線的每一處消息，包括斷絲信息、報警消息、環(huán)境狀態(tài)信息、供電狀態(tài)信息等。子系統(tǒng)主要安放于監(jiān)控指揮中心，包括大型電視墻、Web Service服務(wù)器、數(shù)據(jù)存儲服務(wù)器、報警聯(lián)動管理服務(wù)器、報警聲音播放揚聲器、多路通訊交換機、網(wǎng)絡(luò)單向接入設(shè)備，以及相應(yīng)的軟件。監(jiān)控中心可在報警聯(lián)動管理服務(wù)器中配置相應(yīng)的報警條件和報警動作。一旦配置完成，當(dāng)有報警事件發(fā)生時，所關(guān)聯(lián)的動作就立刻執(zhí)行。

3、系統(tǒng)實施

1）振動光纜安裝、施工方案

振動光纜、應(yīng)變光纜布設(shè)在管道外壁，管道防開挖監(jiān)測系統(tǒng)和管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng)使用同一根振動光纜，振動光纜通常為多芯光纜，纖芯的選擇原則是用一備一，管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng)使用其中的兩芯，防開挖監(jiān)測系統(tǒng)使用其中的一芯。管道應(yīng)變監(jiān)測系統(tǒng)也是用其中一芯。

管道防開挖監(jiān)測系統(tǒng)的施工方案和應(yīng)變監(jiān)測系統(tǒng)的施工方案是兼容的，防開挖監(jiān)測系統(tǒng)的主機和應(yīng)變監(jiān)測系統(tǒng)的主機集成在監(jiān)測系統(tǒng)的機柜中。

2）機房內(nèi)監(jiān)測設(shè)備安裝

機房內(nèi)主要設(shè)備為分布式光纖聲波監(jiān)測主機、分布式光纖應(yīng)變監(jiān)測主機信號處理和智能分析系統(tǒng)服務(wù)器（監(jiān)測服務(wù)器及工控機）。

管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng)和管道應(yīng)變監(jiān)測系統(tǒng)所有設(shè)備均安裝在19英寸標(biāo)準(zhǔn)機柜中，機房內(nèi)預(yù)留光纜牽引至機柜中，連接在光纖配線架上進行分纖配置；分布式光纖監(jiān)測主機與高頻信號監(jiān)測主機順序安裝在機柜中，所有設(shè)備一次安裝完成.

三、結(jié)語

綜上所述，在實際運行過程中，為了進一步保證天然氣等氣體長輸管道泄漏監(jiān)測工作的整體質(zhì)量，不僅僅要建立起一個數(shù)字化的管道基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，也需要將數(shù)字化技術(shù)更為合理地應(yīng)用在天然氣等氣體長輸管道的安全運行管理中，只有保證了長輸管道安全管理運行的可靠、有效，才能進一步提升氣體長輸管道運輸?shù)姆€(wěn)定性，也就能發(fā)揮出數(shù)字化技術(shù)的實際價值。