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一、現狀及重要性

目前，我國長輸氣體管道的應用范圍比較廣，并且其本身便有著壓力高、口徑大、距離長、網絡化的特點，在現代化輸送工具中是非常有優(yōu)勢的一種運輸方式，長輸管道運輸的效果最為明顯，并且具有極強的便捷性以及環(huán)保性。

與此同時， 對于管線泄漏等安全檢測也是非要的重要，由于管道的老化腐蝕，地質災害、管壓波動及第三方破壞等影響，使得管道泄漏時有發(fā)生。當泄露事件發(fā)生時，管內外壓差通過泄露口釋放，向外輻射能量進而產生聲發(fā)射現象。在檢測管道泄漏的過程中應用數字化的信息技術則能達到更加理想的檢測效果，并且在天然氣等氣體長輸管道泄漏檢測當中應用數字化技術也尤為常見，這也將成為檢測技術順應時代發(fā)展的直觀體現。

二、解決方案

1、綜述

長輸氣體管線泄漏監(jiān)測解決方案采用分布式光纖傳感技術，分布式光纖傳感技術是近年來伴隨光纖通信技術快速發(fā)展而出現的一種新型傳感技術，它具有同時獲取在傳感光纖區(qū)域內隨時間和空間變化的被測量分布信息的能力。

由于使用光纖和光信號，特別適合易燃易爆的石油和天然氣管道的在線監(jiān)測，沿油氣管線鋪設一條光纜，用光纖做傳感器，檢測管線周圍的壓力、振動和應變信號，可以對油氣泄漏、附近的機械施工和人為破壞等第三方施工時間進行迅速判斷和準確定位，預報和發(fā)現泄漏隱患。由于光纜需要沿管道進行敷設，因此只適用于新建管線在敷設管道時隨管道一同安裝。光纖傳感技術檢測適用于新建長輸管線。

長輸氣體管線泄漏監(jiān)測系統(tǒng)能夠連續(xù)測量光纖沿線所在處的振動和聲音，可對測量距離在50公里的范圍，空間定位精度達到2米的數量級，進行不間斷的自動測量，特別適用于需要大范圍多點測量的應用場合。

2、組成

分系統(tǒng)總體架構如圖所示，分系統(tǒng)共有五部分組成：斷絲感知子系統(tǒng)、邊緣計算AI子系統(tǒng)、聯動融合處理子系統(tǒng)和監(jiān)控管理平臺子系統(tǒng)。

 1）斷絲感知子系統(tǒng)，主要是指分布式光纖聲波傳感光纜和應變光纜、分布式光纖聲波/振動傳感檢測設備（兩通道，一路檢測泄漏，一路做防開挖）、分布式光纖應變傳感檢測主機、分布式光纖干涉儀設備。振動光纜是系統(tǒng)的感知層主要是對斷絲信號進行感知捕獲，分布式光纖聲波傳感系統(tǒng)對振動光纜感知的振動、聲音信號進行分析、定位，分布式光纜干涉儀設備主要是感知振動光纜的頻率信息，結合分布式光纖感知的振動、聲音信號進行智能分析。分布式光纖應變傳感檢測主機對整條管線的應變結構做長期監(jiān)測。

2）邊緣計算AI子系統(tǒng)，主要是指分布式光纖聲波傳感主機、分布式光纖應變傳感主機和分布式光纖干涉儀設備。分布式光纖聲波傳感系統(tǒng)主機通過對取得的聲音信號進行判斷和識別，分布式干涉儀設備可以獲取振動信號的高頻信息，振動報警信息和分布式干涉儀設備探測信息一起通過網絡傳輸子系統(tǒng)傳輸給綜合信息處理子系統(tǒng)。

3）聯動融合平臺子系統(tǒng)，主要是指將邊緣處理子系統(tǒng)中所有監(jiān)測區(qū)域的斷絲報警監(jiān)測結果進行數據融合分析，最終準確給出斷絲發(fā)生點的所屬報警防區(qū)、報警時間信息、報警事件類型等。除此之外，報警融合平臺還處理包括被監(jiān)控的管道區(qū)域日常運行環(huán)境、值班安排、防區(qū)設置調整、供電狀態(tài)等信息。

4）監(jiān)控管理平臺子系統(tǒng)，主要是指綜合信息處理子系統(tǒng)處理完成后，將所有的數據都匯總到監(jiān)控中心。工作人員能夠通過軟件平臺實時監(jiān)測和查看整個管道沿線的每一處消息，包括斷絲信息、報警消息、環(huán)境狀態(tài)信息、供電狀態(tài)信息等。子系統(tǒng)主要安放于監(jiān)控指揮中心，包括大型電視墻、Web Service服務器、數據存儲服務器、報警聯動管理服務器、報警聲音播放揚聲器、多路通訊交換機、網絡單向接入設備，以及相應的軟件。監(jiān)控中心可在報警聯動管理服務器中配置相應的報警條件和報警動作。一旦配置完成，當有報警事件發(fā)生時，所關聯的動作就立刻執(zhí)行。

3、系統(tǒng)實施

1）振動光纜安裝、施工方案

振動光纜、應變光纜布設在管道外壁，管道防開挖監(jiān)測系統(tǒng)和管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng)使用同一根振動光纜，振動光纜通常為多芯光纜，纖芯的選擇原則是用一備一，管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng)使用其中的兩芯，防開挖監(jiān)測系統(tǒng)使用其中的一芯。管道應變監(jiān)測系統(tǒng)也是用其中一芯。

管道防開挖監(jiān)測系統(tǒng)的施工方案和應變監(jiān)測系統(tǒng)的施工方案是兼容的，防開挖監(jiān)測系統(tǒng)的主機和應變監(jiān)測系統(tǒng)的主機集成在監(jiān)測系統(tǒng)的機柜中。

2）機房內監(jiān)測設備安裝

機房內主要設備為分布式光纖聲波監(jiān)測主機、分布式光纖應變監(jiān)測主機信號處理和智能分析系統(tǒng)服務器（監(jiān)測服務器及工控機）。

管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng)和管道應變監(jiān)測系統(tǒng)所有設備均安裝在19英寸標準機柜中，機房內預留光纜牽引至機柜中，連接在光纖配線架上進行分纖配置；分布式光纖監(jiān)測主機與高頻信號監(jiān)測主機順序安裝在機柜中，所有設備一次安裝完成.

三、結語

綜上所述，在實際運行過程中，為了進一步保證天然氣等氣體長輸管道泄漏監(jiān)測工作的整體質量，不僅僅要建立起一個數字化的管道基礎數據庫，也需要將數字化技術更為合理地應用在天然氣等氣體長輸管道的安全運行管理中，只有保證了長輸管道安全管理運行的可靠、有效，才能進一步提升氣體長輸管道運輸的穩(wěn)定性，也就能發(fā)揮出數字化技術的實際價值。