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长距离油气管线光纤干线监控系统
文章来源 : 军民结合推进司 发布时间:2014年12月09日
  【技术开发单位】中国航天科技集团公司第十一研究院

  【技术简介】油气管线是油气存储及运输的关键部件,在石油天然气领域发挥重要作用,但大多数油气管线未设有安全监控系统,因此对管道安全进行实时监测,事前预报隐患监控技术对于保护国家财产、保障石油、天然气等领域工业正常运行起到十分重要的作用。

  航天十一院利用军转民技术,提出长距离油气管线光纤干线监控系统采用分布式光纤振动传感技术,结合光波分复用、定位技术。该系统利用油气管线沿线布设的通信光缆中的一芯传感,对管线附近扰动进行持续和实时监控。系统采集光缆线路中的振动信号,进行分析处理和识别,分辨入侵或干扰动作,同时分析扰动发生位置,并在地图上进行显示,实现油气管线系统的实时预警、告警,从而达到对破坏管线、偷盗油行为监测的目的。该系统可用于管线沿线安全监测,实现对破坏管线的行为进行定位、报警功能。当破坏油气管道行为发生时,对管道附近铺设的光缆内光纤产生扰动,扰动信号通过同一根光纤传输至后端中控室,经分析识别后进行定位报警。

  分布式光纤振动传感技术是一种用于实时测量空间振动分布的传感系统,具有抗电磁干扰、信号传输距离长、带宽大等特点,能够连续测量光纤沿线所在处的振动情况,特别适用于需要大范围多点测量的应用场合,比如石油化工行业、电力系统等。长距离油气管线光纤干线监控系统正是基于这种分布式振动传感技术,可以满足石油行业管道监测中提出的大范围、抗干扰、无电火花等应用需求,可以实时监控油气管线周边振动情况,在破坏发生之前判断,是解决长距离油气管线安防的适用技术之一。包括长距离油气管线光纤干线监控系统的技术调研及基础研究,已突破了多个关键技术,包括传感光路的研究、光信号调制的研究、光电转换技术的研究、信号处理算法的研究等。与此同时,为测量油气管线环境的实时数据,模拟实际工况环境搭建了试验平台,为进一步实现长距离油气管线光纤干线监控系统研制打下了良好的技术基础。

  【技术特点】该系统是一种分布式传感技术,具有连续监测、本质安全、户外无源、无辐射、抗干扰、环境适应性强、灵敏度高、能耗低等优势。采用波分复用等技术降低了工程应用的误报率。

  技术创新点:

  (1)设计一种不受温度影响的光路结构,应用于长距离油气管线光纤干线监控系统,提高了系统的环境适应性,降低了系统光路及信号处理的复杂性。
  (2)采用低损耗、高探测灵敏度的系统,实现长距离大范围监控,实现油气管线光纤干线监控系统的监控范围长达60km,并且定位精度提高。
  (3)采集小波降噪、信号特征提取算法、模式识别等算法降低工程应用的误报率。
  该技术在同类光纤油气管线监控系统中优势明显,对比基于M-Z(马赫增德尔)技术为基础的油气监控技术,具有稳定性好,占用光缆资源少,成本低,可靠性高等特点。对比基于其它技术的油气监控技术,也具备一定优势。

  【技术指标】该系统继承“光纤周界入侵报警系统”光纤传感技术基础,增加定位功能,利用多种算法降低长距离监测中出现的误报率,提高了系统的实用性。可实现:

  (1)长距离安全监测
  单套系统实现最大60公里管线监控;
  系统探测距离:以光缆为中心≤1米;

  (2)长距离定位
  在判断有破坏行为发生时,系统根据光信号调制分析,可以实时对破坏行为发生点进行定位。在监控距离内,实现定位精度最高±200米;
  系统可实现:人工挖掘、机械挖掘的识别;

  (3)环境适应性
  系统具有较强的环境适应性,其户外环境温度适应性:-50℃~80℃;

  (4)系统响应时间:30秒。

  【技术水平】国内领先

  【可应用领域和范围】长距离油气管线光纤干线监控系统适用于油气石油、天然气管线安全监测领域及其他长距离监测应用领域,比如通信干线、市政管道、边境线等领域。

  【专利状态】已取得专利8项

  【技术状态】批量生产,成熟应用阶段

  【合作方式】合作开发  技术服务

  【投入需求】500 万元

  【转化周期】3个月

  【预期效益】

  (1)经济效益:长距离管线安全监测系统市场容量巨大,但国内参与竞争单位较少。一旦形成成熟产品将会迅速占领市场,取得巨大经济效益。
  (2)社会效益:可实现管道安全实时监测,在管道破坏之前就及时发出预警,防患于未然,满足国内大范围石油、天然气管道的安全预警需求,对保护国家财产、保障石油、天然气等领域工业正常运行起到十分重要的作用。

  【联系方式】李廷喜010-68743294/13520409331


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