光纤管道安全预警系统的研究与应用

介绍了一种基于Mach-Zehnder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,及时报警,起到安全预警的作用,能够对这些事件进行精确的分析和定位,详细阐述了系统的原理和组成。经过理论分析和测试结果表明,该系统具有较高的灵敏度和定位精度。     

埋地管道典型异常事件信号特征提取方法研究

埋地管道受到第三方的破环会对管道安全造成严重影响.针对影响管道安全的典型异常事件,设计了一种管道安全预警系统.该系统采用振动传感器拾取不同的典型异常事件所产生的振动信号,采用基于小波包分解的"能量-模式"信号特征提取方法对挖掘管道、钻管道、锯管道、敲击管道等典型异常事件的信号进行分析.通过试验表明,该方法可以实现埋地管道典型异常事件的识别.     

基于提升小波的管道安全系统信号特征提取方法

研究了一种基于提升小波并用于管道泄漏检测和预警系统的信号特征快速提取方法.该预警系统基于Mach-Zehnder光纤干涉仪原理,沿管道同沟敷设一条光缆,实时监测管道沿途发生的泄漏及其他异常事件.通过基于提升小波的信号特征提取方法对管道沿线异常事件引起的振动信号进行特征提取和辨别.利用现场实验得到的信号对该方法进行验证,结果表明:该方法不仅可有效提取检测信号特征,还相对于基于传统小波的类似方法节省了计算时间.     

基于STFT图像特征的天然气管道预警技术研究

基于相位敏感光时域反射计(Φ-OTDR)的分布式光纤微振动传感系统,使用STFT算法对中石油西南某地20km天然气管道周围发生六类事件(噪声、机械破环、人工挖掘、榔头敲击、人跳跃以及人踏步通行)的振动数据进行时频域图像化,然后通过BP、SVM、GoogLeNet等算法进行六类事件的分类预测。该方法首先利用Φ-OTDR系统采集管道同沟敷设光缆一芯中瑞利后向散射光信号,从中提取出振动事件的振动信号,然后通过STFT对时间-空间图像的采集,最后对图像数据利用算法进行振动事件的识别。现场实时监测获取的数据表明：利用BP神经网络算法对振动事件识别,相较于传统的随机森林、K近邻、SVM算法以及深度学习GoogLeNet算法,机械破坏事件的误报率低至0%,人工挖掘事件的误报率低至0%,适合应用于实际的天然气管道监测。     

模式识别在长输管道土壤腐蚀研究中的应用

我们从1984年起开始采用模式识别方法研究长输管道的土壤腐蚀问题,如:沿线土壤腐蚀性分级和涂层在土壤中的老化速度等,均取得很好效果,现举例说明: 1.长输管道沿线土壤腐蚀性等级的分类 1980-1983年我局对两条长输管线(总长400km)进行土壤腐蚀调查,测试了沿线62个典型土壤点的理化性质,其中还设立了11个埋片失重试验点(16Mn钢,埋设1年半)。采用常规的多元回归等方法处理所得到的数据组,效果不理想;而光凭少量埋片失重数据难以了解沿线土壤腐蚀性全貌。后来,采用主成份分析(PCA)处理,获得一系列有意义的结果:     

油气管道线路图像智能识别技术应用研究

长输油气管道距离长,所经区域人文、自然环境多样,沿线存在大量施工、农耕等第三方活动,甚至打孔盗油等蓄意破坏行为,极易对管道造成破坏,一旦引起管道泄漏将带来极大的安全风险。为了提高管道的安全防护水平,部分管道线路重点区域安装了摄像头识别管道周边的人员和机械施工等。受摄像头功能单一、识别功能弱等影响,应用中仅能发现物体的移动,并且会带来大量误报警。因此,采用深度学习技术建立车辆、人员的识别模型对摄像头报警图片进行二次识别。经实际管道测试,二次识别模型对工程车、农用车、普通车辆和人员具有较高的识别准确率,可有效降低误报警次数,提高了管道的安全防护水平。     

基于分布式光纤传感器的输气管道泄漏检测方法

针对传统方法难以精确诊断输气管道泄漏的难题,提出采用准分布式光纤B ragg光栅(FBG)传感技术实现天然气管道泄漏的在线监测技术。利用一条FBG光缆作为传感器,并行铺设在天然气管道附近,拾取管道由于泄漏、附近机械施工和人为破坏等事件产生的压力和振动信号,通过匹配光栅法和自动识别技术检测管道泄漏并进行定位。实验结果表明:该方法可以实现对天然气管道泄漏进行诊断并定位。     

基于ANSYS的输流管道液固耦合有限元仿真

本文利用ANSYS软件建立输流直管有限元模型,仿真给定输入流体流速脉冲时管道在3种不同支撑方式下的动力学响应;分析不同支撑条件下管道振动（固支点反作用力、特征点、截面位移及截面应力）的情况,并根据分析结果对输流管路的支撑方式提出建议,以减小液固耦合引起的管路振动及其对管道支撑结构的破坏,计算结果对管道系统的优化设计和振动对策有一定的指导意义。     

分布光纤式输油管道安全监测预警系统

提出了一种基于光时域反射原理和分布式光纤传感技术实现输油管道泄漏安全实时监测的技术.当输油管道发生泄漏时,使光纤所处的温度场发生变化,利用光纤后向喇曼散射的温度效应测量该处的温度变化而判断管道泄漏;当发生人为破坏(盗油)事件时,所产生的振动、压力等扰动信号使在光纤中传输的后向瑞利散射光产生明显的损耗特征,通过测量其光强的变化来检测管道是否受到扰动或破坏.用ODTR技术实现对光纤测量点的定位.实验结果表明,系统已达到如下主要技术指标:光纤长度5km(可延长),测温范围0～90℃(可扩展).温度测量偏差小于 5℃,对扰动外力和温度的定位偏差小于15m.该检测技术可以有效地提高输油管道泄漏监测和防盗油水平.     

环境因素对光纤传感管道安全预警系统性能的影响

由于管道长时间的运行磨损、设备的自然老化、地理和气候环境的变化以及人为损坏等原因,泄漏故障时有发生,在给人们的生命、财产和生态环境造成了巨大威胁的同时,也会造成资源浪费。光纤传感器以与管道伴随埋设的通信光缆为传感器件,与监控主机组成管道安全预警系统,对管道安全进行实时监控,并针对管道外部入侵和管道泄漏事件进行预警(报警)和定位,是现阶段行之有效的管道安全监控设备。由于管道沿线地质条件恶劣、周边环境复杂,对光纤传感器性能的影响较大,限制了光纤传感器的实际应用。通过分布式光纤传感器对真实的地下管道进行实地测试,采集和分析了各种测试数据,对不同地质条件和复杂环境下的分布式光纤传感器性能变化进行了定量分析,验证了环境因素对分布式光纤传感器性能产生的影响。该研究为分布式光纤传感器的信号分析和模式识别提供了帮助,有利于分布式光纤传感器在实际工程中的应用。