光纖預警技術在長輸管道中的研究與應用

摘要：通過分析光纖干涉儀原理來建立分布式光纖預警系統，分布式傳感器應當與管道進行同溝鋪設，從而能夠實現油氣管道的長距離預警和精確定位，增強長輸管道的安全保護距離。通過研究光纖預警技術的工作原理和內部結構提出相應的改進措施，從而增強長輸管道在運行過程中的安全性和穩定性。

關鍵詞：光纖預警;長輸管道;應用

隨著我國社會經濟的快速發展，各行各業對油氣資源的需求量越來越高，因此石油和天然氣成為了重要的經濟發展基礎，長輸管道是油氣資源最為重要的運輸方式，在實際運輸過程中得到了非常廣泛的應用。然而在運行過程中長輸管道會受到自然災害和人為因素的影響，導致安全事故頻繁發生，對油氣企業的造成嚴重的經濟損失和環境污染，因此加強長輸管道的安全運輸已經成為了重要的研究內容。

人工巡檢是長輸管道安全防護的主要運行方式，但是在實際運行過程中無法實現對長輸管道的長距離監測和快速事故定位。隨著科學技術的不斷發展，壓力梯度流量平衡法和超聲波監測法作為主要的防漏監測方法，在實際運行過程中無法實現及時報警和預警功能，并且報警定位無法達到合理精度，為維修工作人員的搶修工作造成困難。因此利用光纖預警系統能夠有效實現長輸管道的長距離監測，并且能夠實現提前預警和精確定位的功能，從而實現了油氣長輸管道的安全防護。

1光纖預警系統結構及工作原理分析

光纖傳感作為一種新型的傳感技術，主要對壓力、溫度等物理量進行有效監測，光纖預警系統采用于管道同向鋪設的方式進行傳感器鋪設，對管道線路的振動信號進行監測，在實際運行過程中，主要利用三條光線進行工作，兩條光線作為感應傳感器，能夠有效監測管道周圍左發生的振動信號，另一條光線來實現信號的傳輸。首端傳感器作為光源可以發出連續光波，當傳感器感受到外界應力時，相對的傳播波形會發生明顯變化，傳感控制器會采用相關時延估計法，能夠有效獲得長輸管道發生事故的位置。

2光纖預警系統信號監聽形態智能分析

光纖預警系統主要是根據管道周圍所發出的振動信號來判斷管道的安全狀況，因此監聽信號的準確度和靈敏度是確保整個長輸管道預警系統效果的重要影響因素，其中主要包括以下幾個方面：

（1）強度分析。以信號幅度提升警報時間，其中背景噪音和輸油的信號幅度很小，并無起伏;外界侵入信號的連續幅度較強，根據信號幅度的強度對比，能夠有效判斷長輸管道周圍是否發生異常變化。

（2）節拍分析。以信號波群節拍特征來提示長輸管道周圍環境的干擾，根據節拍特征能夠明確判斷出周圍環境所發生干擾的原因。例如氣動工具的節拍特征為連發錘擊;重型沖擊錘的節拍為大力連發錘擊，不用的節拍會出現不同的特征。

（3）形態分析。信號的包絡形態分析能夠有效提示入侵時間。例如電動工具信號包絡為急聲持續，手動挖掘工具的信號為急聲快降。

（4）特征學習。該方法能夠有效收錄長輸油氣管道在運行過程中的可疑報警事件。需要通過人工確認來對比事件發生的情況。在發生情況時，利用檢測到的信號與數據庫中的事件進行有效對比，從而明確事故所發生的原因。

（5）環境過濾。將常見的工作環境干擾情況進行保存，從而對比過濾自然環境和人為活動的干擾頻率等，從而有效減少預警報警系統的誤報率。

3光纖預警技術在長輸管道中的應用

3.1光纜鋪設

新建長輸油氣管道為了傳輸站場與系統之間的有效聯系，通常情況下需要沿著長輸管道的鋪設方向增加通信光纜。通信光纜一般鋪設于長輸管道輸送方向的右側，與管道頂部平齊。水平之間的距離保持在0.3米。光纖預警系統可以有效利用通信光纜的3芯，不再進行單獨鋪設，從而有效降低投資成本。預警系統的防護執行應當大于4米，從而有效滿足長輸管道的防護需求。

3.2系統組網結構

長輸管道安全預警系統主要由報警中心、傳感控制器、傳感器和光纜等部分組成。傳感器的主要運行特點是對預處理和振動信號進行分析，并將所收集到的數據信息向報警中心進行傳送。報警中心對所收集到的數據信息進行分析并明確傳感控制器的工作狀態，接收各個傳感器上所傳授的數據信息，并進行實時跟蹤，從而明確詳細的報警信息。

如果光纖預警系統的有效傳輸距離大于40公里，就需要進行分段配置，在各個區域內的臨近站場內設置傳感控制器，并且通過信息傳輸設備對所收集到的信號數據進行匯總，從而實現數據的統一管理，實現安全預警網絡的總體控制。

3.3風險處理措施

針對光纖預警系統在運行過程中所發生的不同風險源，應當采取相應的有效措施來減緩風險影響，工作人員應當加強對管道安全運輸的危險性和重要性進行宣傳，減少周圍人為因素對管道運行所帶來的影響，同時應當加強水利保護工程，防止河水對管道的侵蝕。另外針對管道不同區間的綜合風險指數，需要制定不同的巡檢頻率，在條件允許的情況下應當采用無人機和光纖預警系統相結合的方式進行巡檢，從而有效掌握長輸管道沿線的各項安全信息。最后，應當精心維護光纖預警系統設備，在實際運行過程中，應當針對不同的自然環境采取有效措施，維護光纖預警系統設備的正常運行，實現對長輸管道的實時動態監控，確保長輸管道能夠安全運行。

4結束語

綜上所述，光纖預警系統的結構非常簡單并且可靠性強，在使用過程中不會受到外界自然因素的影響，對長輸管道的周圍環境進行實時監控，從而實現對安全預警和精確定位，通過與人為巡檢方式的有效結合，能夠實現對長輸管道安全防護水平的提高，另外光纖預警系統主要采用光纖來作為傳感器，在實際使用過程中具有絕緣性和耐腐蝕性的特點，并且光纖的使用壽命較長，由此說明光纖預警系統在實際應用過程中能夠提高長輸管道的安全性。

參考文獻：

[1]張聰，禹勝陽，李興濤.光纖預警系統在長輸管道完整性管理中的應用[J].石油規劃設計，2020：9-12.

[2]張濤.分布式瑞利散射光纖預警技術在長輸油氣管道的應用[J].數字通信世界，2018：183-184.

[3]劉二利，宋磊，王齊.光纖預警系統在長輸管道保護中的應用[J].石油規劃設計，2013：48-50+53.

光纖預警技術在長輸管道中的研究與應用

蘭劍

中國石油天然氣管道工程有限公司珠海分公司 ?廣東省 ?珠海市 ?519000

摘要：通過分析光纖干涉儀原理來建立分布式光纖預警系統，分布式傳感器應當與管道進行同溝鋪設，從而能夠實現油氣管道的長距離預警和精確定位，增強長輸管道的安全保護距離。通過研究光纖預警技術的工作原理和內部結構提出相應的改進措施，從而增強長輸管道在運行過程中的安全性和穩定性。

關鍵詞：光纖預警;長輸管道;應用

隨著我國社會經濟的快速發展，各行各業對油氣資源的需求量越來越高，因此石油和天然氣成為了重要的經濟發展基礎，長輸管道是油氣資源最為重要的運輸方式，在實際運輸過程中得到了非常廣泛的應用。然而在運行過程中長輸管道會受到自然災害和人為因素的影響，導致安全事故頻繁發生，對油氣企業的造成嚴重的經濟損失和環境污染，因此加強長輸管道的安全運輸已經成為了重要的研究內容。

人工巡檢是長輸管道安全防護的主要運行方式，但是在實際運行過程中無法實現對長輸管道的長距離監測和快速事故定位。隨著科學技術的不斷發展，壓力梯度流量平衡法和超聲波監測法作為主要的防漏監測方法，在實際運行過程中無法實現及時報警和預警功能，并且報警定位無法達到合理精度，為維修工作人員的搶修工作造成困難。因此利用光纖預警系統能夠有效實現長輸管道的長距離監測，并且能夠實現提前預警和精確定位的功能，從而實現了油氣長輸管道的安全防護。

1光纖預警系統結構及工作原理分析

光纖傳感作為一種新型的傳感技術，主要對壓力、溫度等物理量進行有效監測，光纖預警系統采用于管道同向鋪設的方式進行傳感器鋪設，對管道線路的振動信號進行監測，在實際運行過程中，主要利用三條光線進行工作，兩條光線作為感應傳感器，能夠有效監測管道周圍左發生的振動信號，另一條光線來實現信號的傳輸。首端傳感器作為光源可以發出連續光波，當傳感器感受到外界應力時，相對的傳播波形會發生明顯變化，傳感控制器會采用相關時延估計法，能夠有效獲得長輸管道發生事故的位置。

2光纖預警系統信號監聽形態智能分析

光纖預警系統主要是根據管道周圍所發出的振動信號來判斷管道的安全狀況，因此監聽信號的準確度和靈敏度是確保整個長輸管道預警系統效果的重要影響因素，其中主要包括以下幾個方面：

（1）強度分析。以信號幅度提升警報時間，其中背景噪音和輸油的信號幅度很小，并無起伏;外界侵入信號的連續幅度較強，根據信號幅度的強度對比，能夠有效判斷長輸管道周圍是否發生異常變化。

（2）節拍分析。以信號波群節拍特征來提示長輸管道周圍環境的干擾，根據節拍特征能夠明確判斷出周圍環境所發生干擾的原因。例如氣動工具的節拍特征為連發錘擊;重型沖擊錘的節拍為大力連發錘擊，不用的節拍會出現不同的特征。

（3）形態分析。信號的包絡形態分析能夠有效提示入侵時間。例如電動工具信號包絡為急聲持續，手動挖掘工具的信號為急聲快降。

（4）特征學習。該方法能夠有效收錄長輸油氣管道在運行過程中的可疑報警事件。需要通過人工確認來對比事件發生的情況。在發生情況時，利用檢測到的信號與數據庫中的事件進行有效對比，從而明確事故所發生的原因。

（5）環境過濾。將常見的工作環境干擾情況進行保存，從而對比過濾自然環境和人為活動的干擾頻率等，從而有效減少預警報警系統的誤報率。

3光纖預警技術在長輸管道中的應用

3.1光纜鋪設

新建長輸油氣管道為了傳輸站場與系統之間的有效聯系，通常情況下需要沿著長輸管道的鋪設方向增加通信光纜。通信光纜一般鋪設于長輸管道輸送方向的右側，與管道頂部平齊。水平之間的距離保持在0.3米。光纖預警系統可以有效利用通信光纜的3芯，不再進行單獨鋪設，從而有效降低投資成本。預警系統的防護執行應當大于4米，從而有效滿足長輸管道的防護需求。

3.2系統組網結構

長輸管道安全預警系統主要由報警中心、傳感控制器、傳感器和光纜等部分組成。傳感器的主要運行特點是對預處理和振動信號進行分析，并將所收集到的數據信息向報警中心進行傳送。報警中心對所收集到的數據信息進行分析并明確傳感控制器的工作狀態，接收各個傳感器上所傳授的數據信息，并進行實時跟蹤，從而明確詳細的報警信息。

如果光纖預警系統的有效傳輸距離大于40公里，就需要進行分段配置，在各個區域內的臨近站場內設置傳感控制器，并且通過信息傳輸設備對所收集到的信號數據進行匯總，從而實現數據的統一管理，實現安全預警網絡的總體控制。

3.3風險處理措施

針對光纖預警系統在運行過程中所發生的不同風險源，應當采取相應的有效措施來減緩風險影響，工作人員應當加強對管道安全運輸的危險性和重要性進行宣傳，減少周圍人為因素對管道運行所帶來的影響，同時應當加強水利保護工程，防止河水對管道的侵蝕。另外針對管道不同區間的綜合風險指數，需要制定不同的巡檢頻率，在條件允許的情況下應當采用無人機和光纖預警系統相結合的方式進行巡檢，從而有效掌握長輸管道沿線的各項安全信息。最后，應當精心維護光纖預警系統設備，在實際運行過程中，應當針對不同的自然環境采取有效措施，維護光纖預警系統設備的正常運行，實現對長輸管道的實時動態監控，確保長輸管道能夠安全運行。

4結束語

綜上所述，光纖預警系統的結構非常簡單并且可靠性強，在使用過程中不會受到外界自然因素的影響，對長輸管道的周圍環境進行實時監控，從而實現對安全預警和精確定位，通過與人為巡檢方式的有效結合，能夠實現對長輸管道安全防護水平的提高，另外光纖預警系統主要采用光纖來作為傳感器，在實際使用過程中具有絕緣性和耐腐蝕性的特點，并且光纖的使用壽命較長，由此說明光纖預警系統在實際應用過程中能夠提高長輸管道的安全性。

參考文獻：

[1]張聰，禹勝陽，李興濤.光纖預警系統在長輸管道完整性管理中的應用[J].石油規劃設計，2020：9-12.

[2]張濤.分布式瑞利散射光纖預警技術在長輸油氣管道的應用[J].數字通信世界，2018：183-184.

[3]劉二利，宋磊，王齊.光纖預警系統在長輸管道保護中的應用[J].石油規劃設計，2013：48-50+53.