复合型分布式光纤振动侦听传感技术在长输油气管道的应用研究

随着我国社会经济的不断发展和进步,从而使得对于能源的需求也越来越大,特别是油气资源。在运输油气资源的过程当中,因为管道具有自身的一些优势,所以它成为了运输油气资源的一种非常重要的手段。但是在实际的运输中,因为很多人为因素和自然因素,经常都会发生管道泄漏的事故,这样对于环境的污染以及人们的生命财产都有非常严重的影响。文章主要针对复合型分布式光纤振动侦听传感技术在油气长输管道泄漏监测技术进行研究和分析。

基于分布式光纤振动传感的长输埋地管道安全监测技术

为了解决长输埋地管道非法占压、开挖引起的管道泄漏或偷油事件,提出了采用分布式光纤振动传感技术构建管道安全监测系统,依据管道通讯光缆中的冗余光纤实时监测并识别管道沿线因占压、开挖引起的振动信息并进行安全预警,并通过试验验证了该监测技术的可行性,指出该方法具有较高的振动定位精度和高实时性。

基于分布式光纤振动传感的海缆锚害故障检测

为了利用分布式光纤振动传感技术进行光纤复合海底电缆(简称为海缆)锚害故障检测,开展了海缆运行现场的锚害试验。用550吨的货船和1 000kg的船锚模拟了锚砸和拖曳事件,用基于相位敏感光时域反射计(Ф-OTDR)技术的分布式光纤振动传感设备对3.3km三芯海缆内的光纤进行了实时监测,获得了海面平静、锚砸和船锚拖曳3种情况下,光纤振动信号的能量和快速傅里叶变换幅度谱在时间和空间上的分布数据,并对其进行了分析。结果表明,海面平静时能量和幅度都很小,锚砸时能量和幅度会产生短时上升且频率成分丰富,船锚拖曳时能产生较长时间的能量和幅度上升,但频率成分较锚砸少。分布式光纤振动传感技术可有效检测锚害故障。

基于分布式振动传感技术的滑坡监测研究

我国高速铁路穿越地质条件复杂,容易遭受山体滑坡等地质灾害,极大危害铁路的安全运营。针对山体滑坡灾害大范围,大体量的特点,本文提出采用分布式光纤振动传感技术开展山体滑坡监测,研究了分布式振动传感器在滑坡山体上的布设工艺及通过试验验证了该技术的可行性。初步研究成果为今后山体滑坡全尺度监测提供了新的技术方法。

振动光纤技术在天然气站场周界安防中的应用

目前,应用在已建天然气管道站场周界的安防技术如激光对射、微波对射、振动电缆等均存在着误报率高、防爆区内安装复杂、阶梯段状围墙无法实现防范无死角等缺陷。为此,中国石油西气东输管道公司启动了振动光电缆周界入侵报警系统试点项目,选取不同地区的5座天然气站场进行了振动光纤技术测试。以西气东输试点项目为背景,对试验过程进行跟踪,对几种光纤传感技术的原理和优势进行了对比分析,并结合典型天然气站场围栏的形式,对振动光缆在各种形式围栏上的安装工艺进行了论述,做到布防无死角,防范无漏洞。试验数据表明:振动光纤技术比其他安防技术误报率低、安装便捷,适用于各种形式的围栏,可实现无死角的防范;前端无源设计更适应于天然气站场的防爆环境。结论认为,该技术较适合于天然气站场户外环境的周界设防,随着天然气管道站场"无人值守"理念的推行,振动光纤技术将在相关领域发挥重要作用。

光纤震动传感技术在变电站周界防范系统中的应用

随着光纤和光电子器件技术研究的不断深入,光纤传感技术得到了突飞猛进的发展。智能光纤振动传感周界安防系统作为新一代周界防范技术以高灵敏度传感光缆作为探测传感器,具有无源节能、可靠性高、无盲区、零漏报、不受环境和地理条件限制等优点。文章主要从光纤传感器的选择、分布式光纤周界安防系统的光路数学模型、光纤振动周界安防系统在变电站中的应用以及光纤振动周界安防系统与其他系统的联动等方面研究了光纤震动技术在变电站安防系统中的应用。

改进的HHT变换在光纤振动模式识别中的应用

针对双马赫-曾德尔(M-Z)干涉型光纤振动传感系统输出信号非线性、非平稳特点,提出基于互补总体经验模态分解(CEEMD)的希尔伯特-黄变换(HHT)模式识别算法。该算法采用CEEMD将振动信号分解成多个本征模态函数(IMF),利用各阶IMF的归一化自相关函数筛选出噪声分量进行中值滤波;然后对各阶IMF分量做Hilbert变换,基于Hilbert边际能量谱构造特征向量;最后利用概率神经网络(PNN)实现振动信号的模式识别。对四种典型光纤振动信号的实验验证表明,算法的平均正确识别率最低可达85%。

矿井下分布式光纤定位精度及感测距离研究

煤矿井下分布式光纤定位系统通常采用双Mach-Zehnder干涉仪分布式光纤振动传感技术,针对该技术存在感测距离短、系统空间分辨率低等问题,采用两个分布反馈(DFB:Distributed Feedback)激光束和密集波分复用(DWDM:Dense Wavelength Division Multiplexing)的非对称双Mach-Zehnder干涉仪的分布式光纤振动传感技术,通过奇异值分解(SVD:Singular Value Decomposition)算法进行降噪处理,并提出基于SVD的互相关时延算法。实验证明,该算法能有效提高定位精度和感测距离,当感测距离为61 km时,定位误差为51.2 m。当矿井灾难发生时,能对被困人员精准定位,保障了有效救援时间。

CRTSⅡ型板式无砟轨道基础变形重点区段监测技术研究

针对CRTSⅡ型板式无砟轨道结构基础变形问题,提出一种基于光纤振动加速度传感阵列的高速铁路无砟轨道基础变形监测方法。在某运营高铁线路路桥过渡段采用该方法进行现场实测,通过联合经验模态分解(EMD)-功率谱分析方法得到轨道结构的振动特性。测试结果表明:轮轨振动信号经过轨道板、CA砂浆层以及底座板的层层衰减后到达电缆槽内振动信号的峰值加速度与现有文献一致,说明该监测方法正确。该方法为高速铁路无砟轨道结构健康状况的长期监测提供了新思路,同时可为后续无砟轨道结构局部变形的病害识别以及趋势预测建立特征库。

一种应用于光缆外破在线监控的模式识别方案

电力通信网络线路常因沿途的工程机械施工,人为外力破坏等行为造成毫无预警的危害和损坏。为了实现对线路外破隐患高效预警,需要在现有预警定位的基础上,加上对碰撞敲击、管孔侵入、机械施工和开盖报警等行为的识别。将分布式光纤传感技术、梅尔频率倒谱系数和径向基神经网络相结合,提出一种可应用于光缆外破在线监控的模式识别方案。测试的总体识别率达97.78%,现场模拟的事件报警准确率高。该方案可广泛应用于长距离管线检测领域。

便携式多用途光缆运维工具设计

随着我国经济科技的高速发展,人们对通信的速度和覆盖率的要求日益明显。光通信技术的发展,光传输网承载的业务在不断扩大,光缆的布放遍布城市各个角落。因此,保障光传输网的坚强稳定至关重要。目前,光缆线路数量多,故障查找仍依靠人工手段,故障排查困难,容易造成光缆中断时间过长,影响通信网的正常运行。便携式多用途光缆运维工具主要运用分布式光纤振动传感技术和云平台技术,对光缆的智能运维具有重要的现实意义。该工具适用于人井、隧道、管道、电杆架空等环境下的光缆定位,可应用到目前错综复杂的光缆维护中,并且能够提高工作人员的工作效率,降低在光缆维护中繁杂的工作难度。