光纤管道安全预警技术交流(泄漏检测和防破坏监测) (课堂PPT)

光纤管道安全预警系统光纤渗漏监测系统光纤管道防挖掘系统北京奥普智信光科技术有限公司兰州奥普信息技术有限公司致力于中国领先的光纤传感物联网！目录一、技术和企业背景二、油气管道破坏原因分析三、光纤安全预警（挖掘监测技术）四、光纤泄漏检测技术五、其他泄漏监测技术六、泄漏检测技术对比七、管道监测建设思路1.技术和企业背景—光纤传感和奥普智信公司1.1技术背景1.1光纤传感原理与应用航天航空水利水电扩大市场应用规模寻求竞争优势做强产业基础国家级科研立项开始产业化发展北京奥普智信公司成立自主创新核心技术致力于光纤传感领域的技术领先者可研、关键技术、样机、实验技术、成本和市场的领先国产最高性能和低成本核心设备掌握核心技术、性能和成本优势国家立项、局部市场优势工业消防和安防—光纤光栅、光纤振动和分布式光纤测温1.2企业发展1.3国家级光纤传感研发基地颁发部门科技立项和奖励名称中国消防协会中国首批消防行业企业信用等级评价AAA级科技部、国税总局、商务部、质监总局、环保总局2003年度国家重点新产品：智商牌油料储存监测、管理与决策支持系统科技部、国税总局、商务部、质监总局、环保总局2005年度国家重点新产品：智商牌油库光纤光栅数字化监测系统科技部、商务部、质监总局、环保总局2010年度国家重点新产品：基于AWG的高速多通道光纤光栅传感解调器科技部、商务部、质监总局、环保总局2010年度国家重点新产品：光纤光栅节能温控与火灾探测报警系统科技部国家火炬计划：石油公司智能化管理系统科技部国家火炬计划：智商牌油库光纤光栅数字化监测系统科技部国家创新基金：智商牌油库光纤光栅数字化监测系统科技部国家创新基金：储罐节能温控与无电安全检测系统科技部国家创新基金：基于AWG的高速多通道光纤光栅传感解调器科技部国家创新基金：分布式光纤火灾探测报警系统工业与信息化部、财政部2011年物联网发展专项资金项目基于AWG的高速并行光纤传感解调器——光纤传感物联网核心传感解调器信息产业部“倍增计划”项目储罐节能温控与无电安全检测系统—光栅电子信息产品与工艺节能减排中国软件行业协会2007年度优秀软件产品：智商牌库区安全监测管理系统V1.0军委总后勤部2005年度军队科技进步三等奖：罐装油料重量自动测量装置中国国际软件产品博览会第十四届中国国际软件产品博览会金奖：奥普智信牌光纤光栅感温探测报警系统中国科技创业计划大赛组委会2009年度中国科技创业计划大赛奖：基于AWG的高速多通道光纤光栅传感解调器国家重点支持的自主创新领域50余项专利。10余项软件著作权证书国家物联网发展专项资金项目4项国家创新基金项目4种国家重点新产品计划3项国家火炬计划2项国家电子发展基金项目20余项省市级科技攻关/重点专利产业化项目中国企业信用等级AAA级中国“平安建设”推荐优秀安防产品多次获得军队、省、市科技进步奖。“中国国际软件产品博览会金奖”、“军队科技进步奖”、“中国科技创业计划大赛优秀奖”、“国家年度优秀软件产品”等诸多奖励。1.4产品系统组成返回返回企业文化：艰苦奋斗、合作争胜、服务客户、多劳多得质量 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 ：客户至上、尽职尽责、持续改善、保障品质！1.5示范应用的重点工程举例石油储备：哈萨克斯坦让纳若儿仓储、西部管道兰州商业储备库、兰州石化国家储备库、国家成品油储备库、中油成品油商业储备、中原油田储运、天津仓储、珠海仓储、锦州仓储、机场航煤库等。国家石油管线：中俄管道（漠大线）、铁扶线、兰郑长、西部管道、庆咸管线、南山管线等。重点石化生产建设：西非炼化项目、中海油惠州大炼油、庆阳石化改扩建、兰州石化、玉门炼化、恒力石化、丽东化工、逸盛石化、中金石化、联合石化等。电力设施：国家电网、北京地铁、北京燕化、石化生产装置、宝钢集团等。返回2.管道安全与监测技术——管道破坏原因分析输油气管道的寿命分为三个阶段第一阶段：磨合期，由于人员磨合、违规操作、施工质量等原因发生事故；第二阶段：等失效期，事故发生于第三方破坏，如恐怖事件、野蛮施工、恶意破坏等；第三阶段：老龄期，管道由于腐蚀老化，发生渗漏事故。从上表统计的欧洲、美国等国的事故原因分析可见，外力损伤、腐蚀及材料缺陷等三方面所占比例最大，也是困扰全世界油气管道运营部门的主要因素。国外输气管道事故破坏原因的统计表国家外力损伤%腐蚀%材料缺陷%施工质量%违规操作%其他%欧洲（1970-1998）501518656美国（1970-1984）53.516.616.94.80.87.4二地区平均51.7515.817.455.42.96.7我国输油气管道事故原因分析上表为我国油气管道事故原因分析，打孔盗油和材料腐蚀是设备故障外的事故主要原因，相对于欧洲和北美，我国的油气输送管道遭到人为破坏的几率更大。偷油盗气和野蛮施工是造成我国内地生产安全的一个重大隐患。新疆作为反恐前沿，恶性破坏和恐怖袭击是很重要的安全隐患。3.油气管道光纤安全预警系统——防破坏监测3.1系统技术原理光纤振动传感是一种融合了光纤和光干涉技术，利用光纤不仅作为传输而且作为传感探测器进行微震动监测的高科技设备。是一款为特殊行业和安防场合而设计的真正本质安全的监测系统。它以光学干涉理论为依据、以非平衡马赫-泽德（Mach－Zehnder）/萨格奈克（Sagnac）的线型干涉结构为基础，通过采用光纤传感技术、计算机技术、通讯技术和现代信号处理技术等技术手段完成长距离沿线信息的检测、采集、处理和传输，利用现代信号处理技术和信息智能分析技术对各种不同的振动信息进行分析和识别。光纤振动传感的工作原理实现对长距离沿线因施工、人为因素（如：施工挖断、被盗等）或自然灾害（如：地震、塌方、地基沉降、洪水、泥石流及山体滑坡等）造成损坏等事件进行预报警及准确定位，还可以提供长距离沿线发生危害事件的判别，用以确定事件的性质，从而更好的实现安全维护和管理。非常适用于长距离周界的安全防护。光纤管道安全探测报警系统-系统软件4.2系统组成名称作用详细构成信号探测单元采集信号：泄漏、挖掘、破坏。振动光纤、固定套件。信号传输单元传输光纤振动传感器探测到的振动光信号。光纤接线箱、传输光缆、挠性管、金属软管、其它光缆敷设保护材料。信号处理单元解调振动光信号，显示振动信号，进行超限声光报警，输出报警、振动波、故障信号，管理系统数据等。光纤终端盒、光纤跳线、振动信号处理器、系统软件、外接端子箱、计算机、机柜。光纤管道安全预警系统（振动型）-配置 清单 安全隐患排查清单下载最新工程量清单计量规则下载程序清单下载家私清单下载送货清单下载 序号设备名称规格功能说明数量单位1光纤振动入侵探测器AP656-02B2台2光纤安全监测系统报警模式识别AUTOP-06B1套3系统服务器DELL1套4振动光缆振动光缆（2芯振动、1芯传输）42千米5光处理模块前端光处理模块和后端光处理模块2对6通讯光缆铠装光缆（6芯）米7防尘箱光处理模块及接线盒保护4个8光纤终端盒熔接点保护4个9光纤跳线　16根10安装辅材　1套11通信　12报警　光纤入侵探测系统（定位型）-系统组成国家规范●监测长度：≤60公里●检测范围：≥5米●空间分辨率：2米●定位精度：≤±100米●报警率：≥95%●响应时间：≤60秒3.4主要技术参数指标1）系统对石油管道沿线进行有效地实时监测，及时对管道区域内机械挖掘、渗漏等行为及时识别、迅速地定位，并报警，在相关行为产生实际危害前预警，阻止其继续破坏。2）系统可检测到最长为60km光纤的分布机械振动量和声信号(如应变波或声发射波)的扰动时,并能精确定位入侵点。3）探测系统具有事前预警的能力，定位准，精度高。通过光纤可以追踪到管线附近的第三方入侵行为。4）系统具有模式识别能力：识别不同的事件类型，包括渗漏、人工挖掘、重型机械挖掘行为等。5）运行稳定、可靠，全天候工作，无死角，形成连续监控区。6）系统报警阈值根据环境配置。7）系统具备自诊断功能、断纤报警。8）远程报警控制软件，图形化报警显示，定位和分析。3.4主要技术系统功能 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 技术优势4.油气管道光纤安全检测系统——泄漏检测4.1系统技术原理4.2系统组成光纤管道安全探测报警系统（感温型）-配置清单序号设备名称规格型号数量备注1分布式光纤信号处理器AP658-03B1台1/2/4/8通道，2～30千米。2工作站DELL1套3光纤感温探测系统软件　AUTOP-03B1套　4感温探测光纤GQ-15千米多模（短距离）、单模（远距离）、铠装5尾纤E20004根　6尾纤SC4根7光缆接续盒定制2个8终端盒　1个光纤类型：多模（短距离）、单模（远距离）单路长距离测量时间：10～60S测量距离：2KM～35KM空间分辨率：0.5m，定位精度：≤5m测温精度：±1~±2.5℃测温范围：-40~130℃（特殊光纤可满足超低温和超高温）4.4主要技术参数指标4.5测温光缆4.6系统功能：光纤测温感知泄漏光纤管道安全探测报警系统-系统软件1）连续分布式测量分布式光纤传感器是真正的分布式测量，可以连续的获得沿探测光纤几十公里的测量信息，误报和漏报率大大降低。同时实现实时监测。2）抗电磁干扰，在高电磁环境中可以正常的工作。光纤本身是由石英材料组成的，完全的电绝缘；同时光纤传感器的信号是以光纤为载体的，本征安全，不受任何外界电磁环境的干扰。3）抗震防爆探测光缆采用先进的安装、固定和保护方式，在强振动环境下也不会导致其受到撞伤、磨损等机械破坏，另外也不会影响光缆本身特性及监测的准确性。4）灵敏度高，测量精度高。理论上大多数光纤传感器的灵敏度和测量精度都优于一般的传感器，恶劣工作环境仍然可以进行准确测量。5）系统简单、安装维护方便只要将沿测量路径铺设的光纤接到主机上就可以了。6）本征防雷光纤传感器由于完全的电绝缘，本身不通电，可以抵抗高电压和高电流的冲击。7）测量距离远，适于远程监控光纤的两个突出优点就是传输数据量大和损耗小，可以实现公里级的远程监测。8）寿命长，成本低。光纤具有不腐蚀、耐火、耐水及寿命长的特性，可以降低整个工程的营运成本。4.7本方案的技术优势5.油气管道其他泄漏检测技术五、油气管道其他泄漏检测技术分类方法描述检测原理应用要求地面检测人的视，嗅觉凭人、动物、检测仪器对油气或其他介质（加味剂）的敏感性来判定在某处是否发送泄漏局部泄漏检测，站内及泄漏测定，定点及应用现场动物的嗅觉仪器（成分分析）加味（刺激嗅觉）飞行检测实用低空，低速，固定机翼的飞行进行定期巡线。实用光化学探测器，对泄漏出来的油气进行定位对于怀疑地段和事故多发区，空中巡视要结合地面检查内部检测定期使用智能清管器，在管壁上施加磁场或超声波，管道上的异常或损伤会产生信号，系统就把这些转化为表示管道异常的部位、面积数据。管道没有严重变形，可实用清管器顺利通过流量平衡人工比较进出管线流体的流量端点流量自动比较进出管线流体的流量数据采集系统比较进出管线流量流体，考虑管道储量简单变化数据采集系统用进出管线流体流量，中间测压计算管道储量变化数据采集系统用进出管线流量流体，动态仿真计算管道储量变化SCADA系统分类方法描述应用要求动态模型是管道流体流动状态空间模型（管道流体流量动质量守恒，动量守恒和能量守恒），管道实时在线动态观测器，管道参数学习器和泄漏状态检测器的综合应用。SCADA系统声波检测气体泄漏产生的特定声波信号，声波在通过管内介质传导，以管壁引导沿上，下游管线传送，获取低频讯号的波形进行运算和分析，而利用讯号到达感应器的时间差，可计算出泄漏位置。可用于连续检测，及时发现异常。声发射固体材料在收到力变形和破坏之际（如打孔盗油），以弹性波形式释放出应变能，对检测的声发射信号进行识别，以判断是否有人在打孔。检测距离不长。负压波管道介质中传播声波，当管道发生泄漏时，由于管内外的压差，泄漏点的流体迅速流失，压力下降，泄漏点处产生一定速度传播的负压力波。现场使用效果不好，误报较高。光纤利用光缆作为探测器，由光纤振动和感温传感扑捉信号，实施不间断的检测管线的穿孔泄漏，地层移动和滑坡等现象，并能用于定位。需要有沿线铺设的光缆。6.光纤检测与常规方法的对比光纤检测与常规方法的对比编号功能声波检测流量法压力法光纤检测1反应时间快非常慢慢，受漏洞大小影响快2泄漏位置有一定准确性不准确无法定位准确定位3流体静止功能不变失去功能有时失去功能功能不变4可侦测距离长（多点侦测）较长短很长5可测漏孔径小小大小6安装容易慢容易简单7初始成本高较高低高8维护费低高低较低9阀开关不影响无法使用无法实用不影响10马达启停不受影响无法实用无法受用不受影响11两相流或凝析液体可测漏无法实用无法实用可测漏12区域性断电不影响其他区域失去功能失去功能连续监控7.油气管道光纤泄漏和防破坏检测建设思路7.1建设目标7.2油气管道检测建设计划思路建设一套光纤式油气管道泄漏检测系统和管道光纤安全预警系统（防破坏防挖掘探测系统）实现对多条油气管道的同时监测。可在新建和改线的管道的侧壁，沿这两条管道的轴向分别平行铺设传感光缆，从近端铺设至远端；也可利用现有的同向铺设的通信光纤。在光纤线路的前端，将前端盒中的4芯光缆与管道通信光缆熔接，数据信号链接至末站控制室。选取末站作业区控制室，作为该条管道运营安全探测的控制室。放置AP656-02B光纤振动入侵探测器（定位型）、AP658-03B分布式光纤感温信号处理器、计算机、软件系统。采用传感光缆或者通信光缆，实现油气管道的实时监测：泄漏、挖掘（打孔）---地点和时间。及时发现危险，并将危险及时的排除，保障油气管道营运的安全。光纤式油气管道泄漏检测系统和管道光纤安全预警系统（防破坏防挖掘探测系统）的探测信号可以通过光纤通信，汇聚到分公司的集控中心，实现整个地区管网防护的实时安防监控。7.2传感光缆安装图7.3系统结构图7.4逻辑图7.5光纤检测方案技术优势7.6项目建设方式实现项目创新：8.光纤入侵探测系统智能分析误报技术8.1复核检测：测泄漏和防挖掘泄漏的复合校验避免误报，实现精准探测。温度：感知温度场的温差变化；振动：感知喷射冲击运动或声信号(如应变波或声发射波)的扰动。将报警信号分为独立的两路信息，进行信号的时间、性质、位置、波形等相关性分析，当两路（芯）信号具有一定的相关性时，分析判定为入侵报警。相关性较弱，则为干扰和噪声信号，做滤波处理。这将有效的减少95%以上的干扰和噪声信号，极大地降低误报信息。8.2降低误报：相关性对比分析波形信号经过傅里叶转换，进行特征频谱分析，提高探测率，降低环境噪音误报。●信号分析：通过 记录 混凝土 养护记录下载土方回填监理旁站记录免费下载集备记录下载集备记录下载集备记录下载 行为历史信号，分析现场活动与光纤信号的关联，分析和建立多种异常信号事件，智能建立新的报警模式和外界干扰模型、模式库。提高行为识别率，智能判断事件类型，降低误报率。●外界环境分析：智能自学习能力。系统不仅要识别行为，还要识别外界干扰，具备未知行为或者干扰的自学习和自识别能力。建立环境和周边物体移动（车辆等）等的模态数据库。8.3智能识别和算法技术提高行为识别能力采用智能识别和算法技术建立模态建模，提高行为识别能力。正常状态波形泄漏波形挖掘波形火车通过波形9.重难点地段管道变形监控光纤光栅应变探测系统9.1系统组成序号名称作用详细构成1信号探测单元采集油气管道表面和附近重点区域的的实时应变。光纤光栅表面应变计、光栅温度探测器、探测器之间的连接光缆、探测器固定套件。2信号传输单元传输光纤光栅表面应变计探测到的应变光信号。防爆接线箱、传输光缆、防爆挠性管、金属软管、其它光缆敷设保护材料。3信号处理单元解调应变光信号，显示各个位置的应变值，进行超限声光报警，输出报警、应变、故障信号，管理系统数据等。光纤光栅解调器、油气管道光纤光栅应变监测系统软件、工作站、光纤终端盒、光纤跳线、机柜。9.2系统应用●应变监测:可对三个地段的重点部位探测的实时应变进行监测，监测周期为1s；●应变分布状态:依据结构上各测点的实测应变值,进行特定的程序运算,确定结构整体的应变分布状态,并对极限状态进行报警。●应变超限报警：当应变超限时进行声光报警、油气管道光纤光栅应变监测系统软件报警、外输出信号报警；●报警阀值设定：可根据不同部位、探测器类型和地址现状进行现场设定；●差变报警：当可根据应变的变化速率进行报警；●故障报警：可进行故障报警，并能精确定位故障点；●系统自检：可对系统内的光纤光栅解调器、传输光缆、光纤光栅表面应变计的运行状况进行实时自检，如故障及时报警，巡检周期为2s；●单点探测器位置查询：单点探测器的位置定位；●探测器温度变化曲线查询：可查询历史变化曲线；●探测器温度变化趋势预测：可对变化趋势进行自动分析、预测；9.3系统功能新一代光纤传感技术，更智能、更优秀光纤传感报警-应用优质服务和优良技术保障项目品质谢谢！北京奥普智信光科技术有限公司兰州奥普信息技术有限公司Thankyou!