一、現(xiàn)狀及重要性
目前,我國(guó)長(zhǎng)輸氣體管道的應(yīng)用范圍比較廣,并且其本身便有著壓力高、口徑大、距離長(zhǎng)、網(wǎng)絡(luò)化的特點(diǎn),在現(xiàn)代化輸送工具中是非常有優(yōu)勢(shì)的一種運(yùn)輸方式,長(zhǎng)輸管道運(yùn)輸?shù)男Ч顬槊黠@,并且具有極強(qiáng)的便捷性以及環(huán)保性。
與此同時(shí), 對(duì)于管線泄漏等安全檢測(cè)也是非要的重要,由于管道的老化腐蝕,地質(zhì)災(zāi)害、管壓波動(dòng)及第三方破壞等影響,使得管道泄漏時(shí)有發(fā)生。當(dāng)泄露事件發(fā)生時(shí),管內(nèi)外壓差通過(guò)泄露口釋放,向外輻射能量進(jìn)而產(chǎn)生聲發(fā)射現(xiàn)象。在檢測(cè)管道泄漏的過(guò)程中應(yīng)用數(shù)字化的信息技術(shù)則能達(dá)到更加理想的檢測(cè)效果,并且在天然氣等氣體長(zhǎng)輸管道泄漏檢測(cè)當(dāng)中應(yīng)用數(shù)字化技術(shù)也尤為常見(jiàn),這也將成為檢測(cè)技術(shù)順應(yīng)時(shí)代發(fā)展的直觀體現(xiàn)。
二、解決方案
1、綜述
長(zhǎng)輸氣體管線泄漏監(jiān)測(cè)解決方案采用分布式光纖傳感技術(shù),分布式光纖傳感技術(shù)是近年來(lái)伴隨光纖通信技術(shù)快速發(fā)展而出現(xiàn)的一種新型傳感技術(shù),它具有同時(shí)獲取在傳感光纖區(qū)域內(nèi)隨時(shí)間和空間變化的被測(cè)量分布信息的能力。
由于使用光纖和光信號(hào),特別適合易燃易爆的石油和天然氣管道的在線監(jiān)測(cè),沿油氣管線鋪設(shè)一條光纜,用光纖做傳感器,檢測(cè)管線周?chē)膲毫?、振?dòng)和應(yīng)變信號(hào),可以對(duì)油氣泄漏、附近的機(jī)械施工和人為破壞等第三方施工時(shí)間進(jìn)行迅速判斷和準(zhǔn)確定位,預(yù)報(bào)和發(fā)現(xiàn)泄漏隱患。由于光纜需要沿管道進(jìn)行敷設(shè),因此只適用于新建管線在敷設(shè)管道時(shí)隨管道一同安裝。光纖傳感技術(shù)檢測(cè)適用于新建長(zhǎng)輸管線。
長(zhǎng)輸氣體管線泄漏監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠連續(xù)測(cè)量光纖沿線所在處的振動(dòng)和聲音,可對(duì)測(cè)量距離在50公里的范圍,空間定位精度達(dá)到2米的數(shù)量級(jí),進(jìn)行不間斷的自動(dòng)測(cè)量,特別適用于需要大范圍多點(diǎn)測(cè)量的應(yīng)用場(chǎng)合。
2、組成
分系統(tǒng)總體架構(gòu)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(jì)算AI子系統(tǒng)、聯(lián)動(dòng)融合處理子系統(tǒng)和監(jiān)控管理平臺(tái)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(yīng)變光纜、分布式光纖聲波/振動(dòng)傳感檢測(cè)設(shè)備(兩通道,一路檢測(cè)泄漏,一路做防開(kāi)挖)、分布式光纖應(yīng)變傳感檢測(cè)主機(jī)、分布式光纖干涉儀設(shè)備。振動(dòng)光纜是系統(tǒng)的感知層主要是對(duì)斷絲信號(hào)進(jìn)行感知捕獲,分布式光纖聲波傳感系統(tǒng)對(duì)振動(dòng)光纜感知的振動(dòng)、聲音信號(hào)進(jìn)行分析、定位,分布式光纜干涉儀設(shè)備主要是感知振動(dòng)光纜的頻率信息,結(jié)合分布式光纖感知的振動(dòng)、聲音信號(hào)進(jìn)行智能分析。分布式光纖應(yīng)變傳感檢測(cè)主機(jī)對(duì)整條管線的應(yīng)變結(jié)構(gòu)做長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)。
2)邊緣計(jì)算AI子系統(tǒng),主要是指分布式光纖聲波傳感主機(jī)、分布式光纖應(yīng)變傳感主機(jī)和分布式光纖干涉儀設(shè)備。分布式光纖聲波傳感系統(tǒng)主機(jī)通過(guò)對(duì)取得的聲音信號(hào)進(jìn)行判斷和識(shí)別,分布式干涉儀設(shè)備可以獲取振動(dòng)信號(hào)的高頻信息,振動(dòng)報(bào)警信息和分布式干涉儀設(shè)備探測(cè)信息一起通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸子系統(tǒng)傳輸給綜合信息處理子系統(tǒng)。
3)聯(lián)動(dòng)融合平臺(tái)子系統(tǒng),主要是指將邊緣處理子系統(tǒng)中所有監(jiān)測(cè)區(qū)域的斷絲報(bào)警監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)融合分析,最終準(zhǔn)確給出斷絲發(fā)生點(diǎn)的所屬報(bào)警防區(qū)、報(bào)警時(shí)間信息、報(bào)警事件類(lèi)型等。除此之外,報(bào)警融合平臺(tái)還處理包括被監(jiān)控的管道區(qū)域日常運(yùn)行環(huán)境、值班安排、防區(qū)設(shè)置調(diào)整、供電狀態(tài)等信息。
4)監(jiān)控管理平臺(tái)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(shù)據(jù)都匯總到監(jiān)控中心。工作人員能夠通過(guò)軟件平臺(tái)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和查看整個(gè)管道沿線的每一處消息,包括斷絲信息、報(bào)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(wù)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)器、報(bào)警聯(lián)動(dòng)管理服務(wù)器、報(bào)警聲音播放揚(yáng)聲器、多路通訊交換機(jī)、網(wǎng)絡(luò)單向接入設(shè)備,以及相應(yīng)的軟件。監(jiān)控中心可在報(bào)警聯(lián)動(dòng)管理服務(wù)器中配置相應(yīng)的報(bào)警條件和報(bào)警動(dòng)作。一旦配置完成,當(dāng)有報(bào)警事件發(fā)生時(shí),所關(guān)聯(lián)的動(dòng)作就立刻執(zhí)行。
3、系統(tǒng)實(shí)施
1)振動(dòng)光纜安裝、施工方案
振動(dòng)光纜、應(yīng)變光纜布設(shè)在管道外壁,管道防開(kāi)挖監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和管道泄漏監(jiān)測(cè)系統(tǒng)使用同一根振動(dòng)光纜,振動(dòng)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(cè)系統(tǒng)使用其中的兩芯,防開(kāi)挖監(jiān)測(cè)系統(tǒng)使用其中的一芯。管道應(yīng)變監(jiān)測(cè)系統(tǒng)也是用其中一芯。
管道防開(kāi)挖監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的施工方案和應(yīng)變監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的施工方案是兼容的,防開(kāi)挖監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的主機(jī)和應(yīng)變監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的主機(jī)集成在監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的機(jī)柜中。
2)機(jī)房?jī)?nèi)監(jiān)測(cè)設(shè)備安裝
機(jī)房?jī)?nèi)主要設(shè)備為分布式光纖聲波監(jiān)測(cè)主機(jī)、分布式光纖應(yīng)變監(jiān)測(cè)主機(jī)信號(hào)處理和智能分析系統(tǒng)服務(wù)器(監(jiān)測(cè)服務(wù)器及工控機(jī))。
管道泄漏監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和管道應(yīng)變監(jiān)測(cè)系統(tǒng)所有設(shè)備均安裝在19英寸標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜中,機(jī)房?jī)?nèi)預(yù)留光纜牽引至機(jī)柜中,連接在光纖配線架上進(jìn)行分纖配置;分布式光纖監(jiān)測(cè)主機(jī)與高頻信號(hào)監(jiān)測(cè)主機(jī)順序安裝在機(jī)柜中,所有設(shè)備一次安裝完成.
三、結(jié)語(yǔ)
綜上所述,在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中,為了進(jìn)一步保證天然氣等氣體長(zhǎng)輸管道泄漏監(jiān)測(cè)工作的整體質(zhì)量,不僅僅要建立起一個(gè)數(shù)字化的管道基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù),也需要將數(shù)字化技術(shù)更為合理地應(yīng)用在天然氣等氣體長(zhǎng)輸管道的安全運(yùn)行管理中,只有保證了長(zhǎng)輸管道安全管理運(yùn)行的可靠、有效,才能進(jìn)一步提升氣體長(zhǎng)輸管道運(yùn)輸?shù)姆€(wěn)定性,也就能發(fā)揮出數(shù)字化技術(shù)的實(shí)際價(jià)值。