光纤管道安全预警技术交流(泄漏检测和防破坏监测)-奥普智信

致力于中国领先的光纤传感物联网！一、技术和企业背景二、油气管道破坏原因分析三、光纤安全预警（挖掘监测技术）四、光纤泄漏检测技术五、其他泄漏监测技术六、泄漏检测技术对比七、管道监测建设思路1.技术和企业背景—光纤传感和奥普智信公司什么是光纤传感——二十一世纪的革命性技术•上世纪末，起源于美国；本世纪初，发展于中国。•近二十年来的新兴物联技术，部分领域正在取代传统的“带电式”检测方式。•外界发生温度、振动和应变等物理改变光纤波长、频率和相位的变化，测量此变化量就可直接或间接地感知外界物理量的变化。通过光纤，实现感温、振动、应力、压力、渗漏、位移等方面的火灾探测、安防、挖掘、渗漏等监测，组成光纤传感物联网络。应用于石化、石油、电力、安防、交通等行业的感温火灾探测报警、安全监测、入侵检测、管道检测、列车检测、节能温控、智能建筑、智能桥梁和安全防范等应用领域。光纤传感与传统技术的区别•无源传感、本质安全•高灵敏度、高分辩力、响应迅速•防电磁感应、抗腐蚀，适合在恶劣环境中工作•长距离、大范围、全天候分布式监测1.1技术背景什么是光纤传感——二十一世纪的革命性技术•上世纪末，起源于美国；本世纪初，发展于中国。•近二十年来的新兴物联技术，部分领域正在取代传统的“带电式”检测方式。•外界发生温度、振动和应变等物理改变光纤波长、频率和相位的变化，测量此变化量就可直接或间接地感知外界物理量的变化。通过光纤，实现感温、振动、应力、压力、渗漏、位移等方面的火灾探测、安防、挖掘、渗漏等监测，组成光纤传感物联网络。应用于石化、石油、电力、安防、交通等行业的感温火灾探测报警、安全监测、入侵检测、管道检测、列车检测、节能温控、智能建筑、智能桥梁和安全防范等应用领域。光纤传感与传统技术的区别•无源传感、本质安全•高灵敏度、高分辩力、响应迅速•防电磁感应、抗腐蚀，适合在恶劣环境中工作•长距离、大范围、全天候分布式监测1.1光纤传感原理与应用石油石化电力能源桥梁建筑安全监测航天航空水利水电扩大市场应用规模寻求竞争优势做强产业基础国家级科研立项开始产业化发展北京奥普智信公司成立自主创新核心技术五年计划2014年5月2008年5月2004年致力于光纤传感领域的技术领先者可研、关键技术、样机、实验技术、成本和市场的领先国产最高性能和低成本核心设备掌握核心技术、性能和成本优势国家立项、局部市场优势工业消防和安防—光纤光栅、光纤振动和分布式光纤测温1.2企业发展颁发部门科技立项和奖励名称中国消防协会中国首批消防行业企业信用等级评价AAA级科技部、国税总局、商务部、质监总局、环保总局2003年度国家重点新产品：智商牌油料储存监测、管理与决策支持系统科技部、国税总局、商务部、质监总局、环保总局2005年度国家重点新产品：智商牌油库光纤光栅数字化监测系统科技部、商务部、质监总局、环保总局2010年度国家重点新产品：基于AWG的高速多通道光纤光栅传感解调器科技部、商务部、质监总局、环保总局2010年度国家重点新产品：光纤光栅节能温控与火灾探测报警系统科技部国家火炬计划：石油公司智能化管理系统科技部国家火炬计划：智商牌油库光纤光栅数字化监测系统科技部国家创新基金：智商牌油库光纤光栅数字化监测系统科技部国家创新基金：储罐节能温控与无电安全检测系统科技部国家创新基金：基于AWG的高速多通道光纤光栅传感解调器科技部国家创新基金：分布式光纤火灾探测报警系统工业与信息化部、财政部2011年物联网发展专项资金项目基于AWG的高速并行光纤传感解调器——光纤传感物联网核心传感解调器信息产业部“倍增计划”项目储罐节能温控与无电安全检测系统—光栅电子信息产品与工艺节能减排中国软件行业协会2007年度优秀软件产品：智商牌库区安全监测管理系统V1.0军委总后勤部2005年度军队科技进步三等奖：罐装油料重量自动测量装置中国国际软件产品博览会第十四届中国国际软件产品博览会金奖：奥普智信牌光纤光栅感温探测报警系统中国科技创业计划大赛组委会2009年度中国科技创业计划大赛奖：基于AWG的高速多通道光纤光栅传感解调器1.3国家级光纤传感研发基地技术领先。卓越始于创新的经营理念，追求产品和技术的创新性发展：•国家重点支持的自主创新领域•50余项专利。•10余项软件著作权证书•国家物联网发展专项资金项目•4项国家创新基金项目•4种国家重点新产品计划•3项国家火炬计划•2项国家电子发展基金项目•20余项省市级科技攻关/重点专利产业化项目•中国企业信用等级AAA级•中国“平安建设”推荐优秀安防产品•多次获得军队、省、市科技进步奖。•“中国国际软件产品博览会金奖”、“军队科技进步奖”、“中国科技创业计划大赛优秀奖”、“国家年度优秀软件产品”等诸多奖励。1.4产品系统组成返回光纤液位仪类产品光纤光栅传感器、仪表及软件光纤感温火灾探测报警系统光纤振动探测管道:泄漏、防挖掘光纤周界报警类产品返回企业文化：艰苦奋斗、合作争胜、服务客户、多劳多得质量标准：客户至上、尽职尽责、持续改善、保障品质！1.5示范应用的重点工程举例•石油储备：哈萨克斯坦让纳若儿仓储、西部管道兰州商业储备库、兰州石化国家储备库、国家成品油储备库、中油成品油商业储备、中原油田储运、天津仓储、珠海仓储、锦州仓储、机场航煤库等。•国家石油管线：中俄管道（漠大线）、铁扶线、兰郑长、西部管道、庆咸管线、南山管线等。•重点石化生产建设：西非炼化项目、中海油惠州大炼油、庆阳石化改扩建、兰州石化、玉门炼化、恒力石化、丽东化工、逸盛石化、中金石化、联合石化等。•电力设施：国家电网、北京地铁、北京燕化、石化生产装置、宝钢集团等。返回2.管道安全与监测技术——管道破坏原因分析输油气管道的寿命分为三个阶段第一阶段：磨合期，由于人员磨合、违规操作、施工质量等原因发生事故；第二阶段：等失效期，事故发生于第三方破坏，如恐怖事件、野蛮施工、恶意破坏等；第三阶段：老龄期，管道由于腐蚀老化，发生渗漏事故。国外输气管道事故破坏原因的统计表国家外力损伤%腐蚀%材料缺陷%施工质量%违规操作%其他%欧洲（1970-1998）501518656美国（1970-1984）53.516.616.94.80.87.4二地区平均51.7515.817.455.42.96.7从上表统计的欧洲、美国等国的事故原因分析可见，外力损伤、腐蚀及材料缺陷等三方面所占比例最大，也是困扰全世界油气管道运营部门的主要因素。我国输油气管道事故原因分析上表为我国油气管道事故原因分析，打孔盗油和材料腐蚀是设备故障外的事故主要原因，相对于欧洲和北美，我国的油气输送管道遭到人为破坏的几率更大。偷油盗气和野蛮施工是造成我国内地生产安全的一个重大隐患。新疆作为反恐前沿，恶性破坏和恐怖袭击是很重要的安全隐患。油气管道防破坏、防挖掘探测系统基于振动场的长距离振动探测渗漏探测防破坏、防挖掘探测系统—AP656-02B型光纤入侵报警系统（定位型）3.油气管道光纤安全预警系统——防破坏监测3.1系统技术原理光纤振动传感是一种融合了光纤和光干涉技术，利用光纤不仅作为传输而且作为传感探测器进行微震动监测的高科技设备。是一款为特殊行业和安防场合而设计的真正本质安全的监测系统。它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、计算机技术、通讯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，利用现代信号处理技术和信息智能分析技术对各种不同的振动信息进行分析和识别。光纤振动传感的工作原理实现对长距离沿线因施工、人为因素（如：施工挖断、被盗等）或自然灾害（如：地震、塌方、地基沉降、洪水、泥石流及山体滑坡等）造成损坏等事件进行预报警及准确定位，还可以提供长距离沿线发生危害事件的判别，用以确定事件的性质，从而更好的实现安全维护和管理。非常适用于长距离周界的安全防护。每个独立的泵站阀室之间的管道，建立探测子单元。建立子单元管道沿线的振动变化场，监测沿线外力和内力变化。每一探测子单元的探测信号通过光纤通信，汇聚到总部的总控中心，实现整个地区管网防护的实时安防监控。光纤管道安全探测报警系统-系统软件名称作用详细构成信号探测单元采集信号：泄漏、挖掘、破坏。振动光纤、固定套件。信号传输单元传输光纤振动传感器探测到的振动光信号。光纤接线箱、传输光缆、挠性管、金属软管、其它光缆敷设保护材料。信号处理单元解调振动光信号，显示振动信号，进行超限声光报警，输出报警、振动波、故障信号，管理系统数据等。光纤终端盒、光纤跳线、振动信号处理器、系统软件、外接端子箱、计算机、机柜。4.2系统组成光纤管道安全预警系统（振动型）-配置清单序号设备名称规格功能说明数量单位1光纤振动入侵探测器AP656-02B2台2光纤安全监测系统报警模式识别AUTOP-06B1套3系统服务器DELL1套4振动光缆振动光缆（2芯振动、1芯传输）42千米5光处理模块前端光处理模块和后端光处理模块2对6通讯光缆铠装光缆（6芯）米7防尘箱光处理模块及接线盒保护4个8光纤终端盒熔接点保护4个9光纤跳线16根10安装辅材1套11通信12报警光纤入侵探测系统（定位型）-系统组成3.3探测光缆安装光缆安装方式：分别紧贴于管道上部沿管道轴向铺设，利用桥架部分光缆置于保温层内部。在管道前端放置光纤前端盒，管道尾端放置光纤尾端盒，在前端盒与控制室通过传输光缆连接，铺设方式为地埋式。国家规范●监测长度：≤60公里●检测范围：≥5米●空间分辨率：2米●定位精度：≤±100米●报警率：≥95%●响应时间：≤60秒3.4主要技术参数指标1）系统对石油管道沿线进行有效地实时监测，及时对管道区域内机械挖掘、渗漏等行为及时识别、迅速地定位，并报警，在相关行为产生实际危害前预警，阻止其继续破坏。2）系统可检测到最长为60km光纤的分布机械振动量和声信号(如应变波或声发射波)的扰动时,并能精确定位入侵点。3）探测系统具有事前预警的能力，定位准，精度高。通过光纤可以追踪到管线附近的第三方入侵行为。4）系统具有模式识别能力：识别不同的事件类型，包括渗漏、人工挖掘、重型机械挖掘行为等。5）运行稳定、可靠，全天候工作，无死角，形成连续监控区。6）系统报警阈值根据环境配置。7）系统具备自诊断功能、断纤报警。8）远程报警控制软件，图形化报警显示，定位和分析。3.4主要技术系统功能方案技术优势1)系统可长距离的进行全程检测，每个光纤传感器可监测60公里距离。2）系统能够在长距离范围内进行相对精准定位。3)可靠性好、抗干扰能力强，由于采用先进的干涉效应进行检测，因而光纤传感器具有非常好的可靠性和稳定性。4)智能化的分析系统可独立探测和分析每段监测部分的管道运行是遇到的渗漏、挖掘、打孔、破坏等入侵动作，实时提供事故报告，报告故障正确位置。5)可将正常运行的数据、事故记录档案的情况记录下来，以便通过分析改善运营环境和防止事故的发生，这是以往智能报警的监测系统所不能达到的。6)该系统不受管道所处环境的影响，也不受电磁波等外界干扰，抗腐蚀、能于恶劣的化学环境下工作。7)系统使用4芯振动光缆或者普通通信光缆，取三条光纤构成，成本低廉。8）该系统由光纤振动入侵探测器、振动光缆、前后端光处理模块、中心控制系统、一些辅助设备组成，价格合理、安装简便，并可与其它安保技术设备如视频传播系统、声音报警器等配置兼容。4.油气管道光纤安全检测系统——泄漏检测油气管道光纤泄漏探测系统基于长距离温度场的光纤测温—AP658-03B型分布式光纤感温火灾探测报警系统（定位型）4.1系统技术原理每个独立的泵站阀室之间的管道，设立探测子单元。建立这一子单元的全管道整体温度曲线。每一探测子单元的整体感温探测信号通过光纤通信，汇聚到总部的总控中心，实现整个地区管网防护的实时安防监控。对于发生微小渗漏而振动效应很小的场合，利用分布式测温原理，根据渗出热水/冷水位置温度的异常判断是否有渗漏发生。基于焦耳-汤姆逊效应，由于渗漏发生的压力变化，导致漏点周围温度的变化，通过连续采集管道温度，建立与时间