光纤管道安全预警系统在油气管道安全防范中的应用

管道已经成为石油、天然气最重要的运输工具,但其安全问题也越来越突出。文章介绍了由中国石油天然气管道通信电力工程总公司研制的一种基于光纤传感激光干涉技术的管道安全预警系统,利用与管道同沟敷设的通信光缆作为分布式传感器,对管道沿线的土壤振动情况进行长距离实时监测,通过对管道沿线土壤振动信号的智能分析,判断出威胁管道安全的破坏事件,并对目标实现精确定位和准确报警,从而实现对管道安全的预警。

光纤管道安全预警系统

为解决日益严峻的油气管道第三方破坏问题,研制开发了光纤管道安全预警系统。该系统利用管道同沟敷设的通信光缆构建长距离分布式光纤传感器,连续实时监测管道沿线一定范围内的土壤振动情况,通过对拾取振动信号的分析完成土壤振动事件定位和类型识别,实现了对人为或机械动土施工等可能威胁管道安全的事件产生报警并及时通知管道维护人员,避免管道安全事故的发生。实验室测试和现场应用结果表明,系统监测灵敏度较高,能够准确定位管道沿线的土壤振动事件,定位误差小于20m。

光纤管道安全预警系统

光纤管道安全预警系统（型号：LW1000）是中国石油天然气管道局自主研发的拥有全部自主知识产权的原创性高科技产品。该系统共拥有22项知识产权：9项发明专利（已授权4项）、8项实用新型（全部授权）、3项产品外观设计专利（已授权2项）和2项软件著作权。2006年通过中国石油天然气集团公司组织的成果鉴定，认定该成果“达到国际先进水平，填补国内空白”。2008年完成并具备批量生产条件；同年，

光纤预警系统在长输管道中的应用

光纤预警系统作为一种先进的管道监测技术,在长输管道中有着广泛的应用前景。它的高效、及时、准确的预警能力,为管道安全运行提供了有力的保障,有助于及时应对潜在风险,降低事故发生的可能性,保障人员和环境的安全。为此,本文对光纤预警系统在长输管道中的应用进行研究。

分布式光纤泄漏检测与安全预警系统在天然气管道中的应用

及时发现高含硫天然气管道泄漏并迅速定位,可降低运行时潜在的威胁。分析目前常用天然气管道泄漏检测方法的优缺点,对比光纤泄漏检测方法,提出了基于分布式光纤声波传感检测技术(DAS)的泄漏检测与安全预警系统。介绍了该系统的结构组成、模式识别、现场测试等。经过现场应用表明:该系统反应灵敏可迅速采集信号进行报警,实现了高含硫天然气管道全面、实时的安全防护,提高了泄漏处置效率。

人工智能分析技术在油气管线光纤预警系统的应用

针对油气管线的监测需求和误报问题进行了分析。在振动信号时频特性分析的基础上,再利用深度学习算法一维时序振动信号和二维时间-空间振动信号进行自动特征提取和识别判断。根据管线监测样本数据库实验测试结果,能够结合传统算法和深度学习算法的优势,在准确识别各类挖掘信号样本和干扰信号样本的同时,消耗较少的计算量。准确地从众多振动信号中区分真正存在威胁的振动信号,降低系统误报率,避免管道巡线人力物力的浪费。

分布式光纤网络中层级安全预警系统设计

针对分布式光纤网络威胁评估方法的评估效果差,导致其存在安全隐患的问题,提出分布式光纤网络中层级安全预警系统设计方案。系统分为硬件和软件两部分:硬件集合了数据采集与处理模块、监控中心模块和预警模块,通过监控中心快速定位攻击位置,截获被盗取的数据包,发出预警提醒;软件通过层次分析法,构建威胁评估模型,分析计算网络主要构成部分的威胁指数,构建数据库存储分析结果,实现分布式光纤网络中层级安全预警。测试系统性能的结果验证了设计系统具有优秀的病毒识别能力,误识别和漏识别率极低。

基于相干瑞利散射的管道安全光纤预警系统

将相位敏感光时域反射计应用于油气管道安全监测领域.首先通过理论分析其探测原理,推导出干涉光强与光纤折射率的对应关系,从而论证了该方法的可行性;然后提出了一套新的信号处理方案,从空域及时域两方面对信号进行了处理.空域上,在传统移动平均算法的基础上引入间隔参数并提出一种新的差值算法,提高了信号的信噪比并降低了系统运算量;时域上,提取了入侵位置对应的时域信号并通过采用时频分析以及小波滤波的方法直观表现了外界入侵事件的时域特征.现场实验结果表明,该系统能有效探测到外界入侵事件并进行精确定位,差值信号信噪比达到7.8,d B,定位结果标准差在10,m以内.

油气管道安全分布式光纤预警系统研究

研究了一种新型的基于Mach-Zehnder光纤干涉仪的油气管道安全分布式光纤预警系统及其基于小波包的信号分析方法。该预警系统沿管道同沟敷设光缆,利用其中的三条单膜光纤构成分布式微振动测试传感器,实时地检测管道沿途所发生的泄漏及其他异常事件,并采用基于小波包分析的"峭度-状态"法辨别管道沿线所发生的异常情况。最后对现场实验数据及其信号处理结果进行分析,结果表明该预警系统可以有效地对管道周围发生的泄漏和其他异常情况进行检测和辨别。

一种光纤管道安全预警系统的EAD算法

由于石油天然气的特殊性,管道周围存在多处非破坏性干扰事件,给预警系统报警的准确性带来了巨大挑战。为提高有背景干扰情况下对破土事件(Excavation Acitivity,EA)的检测水平,开发了破土事件检测(Excavation Acitivity Detection,EAD)算法。利用光纤管道安全预警系统(Pipeline Security Forewarning System,PSFS)在西气东输武汉—鄂州段的现场数据,建立了EA和干扰事件(Non Excavation Acitivity,NEA)数据库。根据信号特性提炼了振动信号的Pisarenko谐波分解特征、相邻采样点的Itakura距离特征、Mel频率倒谱系数特征,设计了隐马尔科夫模型(Hidden Markov Model,HMM)和支持向量机(Support Vector Machine,SVM)双层分类结构,由HMM计算最优状态序列,然后输入SVM分类器区分信号中是否有EA。结果表明:该EAD算法结构能够有效提升有背景干扰情况下EA信号的检出率,经现场测试EA信号检出率为85.5%。研究结果可为光纤管道安全预警系统在开放性现场的应用提供理论依据。

长距离管道安全智能光纤预警系统研究

由于长距离石油天然气管道分布范围广、背景环境复杂,光纤预警系统在实际环境中对威胁管道安全的破坏性事件的识别具有较高的虚警率,难以达到保护管道安全的预警效果。本文将深度学习应用于长距离的光纤预警系统中,识别出主要影响预警效果的过车信号以降低系统的虚警率。智能光纤预警系统主要分为两个部分:分布式光纤传感系统和信号识别系统。本文在实际环境中从φ-OTDR(phase-sensitive optical time domain reflectometry)分布式光纤传感系统采集管道周围的入侵信号,通过CLDNN(convolutional,long short-term memory,fully connected deep neural networks)神经网络建立识别模型实现过车信号的识别。经过训练和盲测,所构建的过车事件的识别模型在实际长距离光纤监测环境下有良好的识别和定位效果,有效地降低了预警系统的误报率。

光纤光栅技术在天然气管道安全监测中的研究进展

基于光纤光栅的管道安全监测技术具有本质安全和无电磁干扰等优点,适用于易燃易爆环境。文中介绍了光纤布拉格光栅(FBG)的技术现状,对不同安装方式的FBG传感器实现原理、主要参数及性能特点进行了对比分析,介绍了超弱光纤光栅传感阵列的技术优势和应用场景,提出了基于FBG传感的管道安全监测技术研究难点和发展方向,为构建天然气管道安全监测技术体系提供参考。

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。

光纤安全预警系统在管道保护中的应用

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、通信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,实现长距离实时监测管道沿线的状态,提前预警并精确定位,从而实现对管道安全的保护。选取兰州至临洮93km管道作为试验管段,加装光纤安全预警系统,经过试验运行,通过FWS软件升级和算法与功能优化两个方面对系统进行优化,从而使周告警量和周告警类型有了显著提高,但是该系统应从告警类型分析判断和有效告警率方面进一步提升。

光纤预警技术在天然气管道保护中的应用研究

天然气输送网络的发展路径中,输气管道的安全性至关重要,责任重大。凭借高敏感度的光纤传感技术,该技术已广泛应用于油气管道安全监控领域,实现了迅速检测和广泛运用,为我国能源输送保障提供了有力保障。光纤传感技术源自光纤传感原理,对光缆预警系统在油气管道安全保护、管网保养及快速检测气体泄漏并预警的领域的明显优点进行了细致研究,并进行了实际应用探讨,展现了技术进步的价值。针对复杂条件下光纤预警机制的应用难题及数据分析难题,已制定定制化解决策略。

管道光纤安全预警系统基于PCA降噪的时延估计改善方法

由于管道光纤预警系统应用环境非常复杂,采集到的数据中,信号、干扰、纯噪声混叠在一起,传统的降噪方法不能适用所有安装环境,往往破坏了敏感的时延信息,造成时延估计不准确。为了改善光纤预警系统定位的准确度,本文介绍了基于主分量分析(PCA)去噪的信号处理算法,利用5种时延估计算法对比了进行PCA处理前后时延结果差异。实验证明,通过仔细的主分量的选取,能去除或减轻干扰信号和噪声的影响,改善了时延估计不准确的问题。

基于改进型马赫-曾德干涉仪原理的管道安全预警系统研究

提出了一种采用5根光纤纤芯构成的改进型双Mach-Zehnder干涉仪原理的的分布式光纤管道安全预警系统,系统利用管道同沟铺设的通讯光缆,采集管道沿线的微震动信号,系统使用3×3耦合器得到两路相位差信号,解调外界扰动造成的相位变化,得到两个强相关的信号,使用顺反两个方向光信号经过扰动点的时间差定位扰动点的位置,提高了系统的保护距离和定位精度。

基于多地震波传感器数据融合的管道安全监测预警系统

采用数据融合方法研究了基于多地震波传感器的管道安全监测预警系统中目标特征提取及识别问题。用多个传感器及处理模块采集管道周围目标产生的震动信号,采用经验模态分解方法对地面震动信号进行处理,提取分解结果的归一化峭度,将其作为特征向量;利用主要频率区间的特征向量进行单一传感器的目标识别。由于监测系统由多个单独传感器采集模块组成,为了提高目标的识别率,采用D-S证据理论对识别结果进行了数据融合,得到最终识别结果。利用该方法对实验采集数据进行处理,验证了文中提出的方法。

管道安全预警系统的应用

抚顺—鲅鱼圈成品油管道是国内第一条长距离、大口径成品油管道。由于管道输送的介质为成品汽、柴油,经常会有违法分子对管道进行打孔盗油;另一方面,随着我国经济建设的发展,管道或光缆经常会受到其他建设单位的破坏。为了保证管道安全运行,安装了管道安全预警系统。文章介绍了管道安全预警系统的工作原理和安装方法。通过安装管道安全预警系统,管线得到了实时监控,避免了管道和光缆被破坏。

油气长输管道安全预警系统的开发与应用

本文介绍了中国石油天然气管道通信电力工程总公司研制的一种基于激光干涉技术的管道安全预警系统,该系统是利用与管道同沟敷设的通信光缆作为分布式传感器,对管道沿线的土壤振动情况进行长距离实时无缝监测,通过精确的振动信号分析,判断威胁管道安全的破坏事件,从而做出准确的目标定位,实现对管道安全的预警。