光纤传感技术在智慧城市管网安全监测方面的应用

光纤传感技术在智慧城市、管网安全监测方面的应用行业趋势--全球光纤传感市场全球光纤传感器消费市场的预测（单位：十亿美元）连续分布式光纤传感器(DTS)市场增长势头强劲2011年6月6日，美国加州ElectroniCast公司今天宣布推出新的《全球光纤传感器市场预测和分析》“我们预测，2010-2015年连续分布式光纤传感器的消费价值将以平均43.94％的年增长率在增长。欧洲、中东、非洲地区（EMEA）地区将引领相关市场。而未来5年，亚太地区的消费量预计以年均近50％的速度增长，截至2017年，市场总容量将达到40亿美金”ElectroniCast国际业务总裁StephenMontgomery说道。行业趋势--全球光纤传感市场细分全球光纤传感器应用的主要行业：石油和天然气：输油、输气管道，油井，油罐监测，煤矿瓦斯监测等；市政地下管道：供热，污水，化工产品；民用基础建设：桥梁、大坝、隧道、滑坡、边界安防等；军用设施监测：喷气发动机、火箭推进系统、机身结构，边界安全，火灾监测；电力系统监测：开关柜、高压电网安全等；海洋环境监测：海洋油污染，海底入侵，海底管道，海底电缆/光缆等；城市地下管线是城市的血管和脉络，它的安全运行是人民生命财产安全的重要保证!青岛“11.22”，大连，台湾高雄等事故就是惨痛的教训！事故原因分析：美国：外力破坏：39.6%，腐蚀：22.5％，1990年～2005年；欧洲：外部干扰：49.7%腐蚀：15.1%，EGIG（欧洲输气管道事故数据组织）对1970年～2004年35年时间内事故的统计；中国：2003年—2008年，67.2%，腐蚀占3%；2013年，58.7%，由中国城市规划协会地下管线专业委员会统计。青岛输油管道泄漏爆燃，62人遇难，136人受伤。大连金州新区发生输油管线爆裂火灾台湾高雄丙烷泄漏爆炸，6公里地下管道被炸翻，28死292伤。济南黄台供热管道发生爆炸，路面被掀翻十几米，数人受伤。行业趋势--光纤传感技术的必要性行业趋势--国家政策支持2014年9月5日，中石化集团发表《关于全面开展中国石化智能化管线管理系统的通知》,全面治理管线生产运行及安全管理问题，要求下属各子公司成立安全治理小组，拿出专项资金，进行管线安全及智能化建设。2014年6月15日，为加强城市地下管线建设管理，保障城市安全运行，提高城市综合承载能力和城镇化发展质量，国务院发布了国办发〔2014〕27号文件《关于加强城市地下管线建设管理的指导意见》，明确提出加大城市地下管线科技研发和创新力度，利用物联网监测和隐患事故预警等先进技术，积极推广新工艺、新材料和新设备。2014年2月，住房城乡建设部在北京组织召开了“智慧城市地下管网安全监控预警系统专题研讨会”,提出“开展智慧城市地下管网安全监控预警系统建设，实现管网运行管理和突发灾难事故的被动响应式向主动反应模式转变”的建设要求。首批国家智慧城市试点有90个，已有300多个城市开始进行智慧城市的规划。中石化财政部住建部国务院2014年12月26日：财政部财建【2014】839号文《关于开展中央财政支持地下综合管廊试点工作的通知》中央财政对地下综合管廊试点城市给予专项资金补助，直辖市每年5亿、省会城市每年4亿，其他城市每年3亿。“光纤即是传感器”标准的通信用光纤(G652、G655等)光纤传感技术介绍后向散射光提供每米一个测点1m脉冲光光纤传感管道泄漏监测系统的核心技术为光纤激光雷达技术，即激光光源向光纤中注入激光脉冲，入射光的大部分传到光纤末端并消失，但其中的一小部分后向散射光会沿着光纤散射回来。这一后向散射光（拉曼散射光）进行实时信号分析处理，就可以获取整根光纤的温度应变曲线，从而达到实时温度应变测量监测的功能。可应用于输气、输油、供热等管道泄漏监测及定位；可以识别人为管道破坏（包括打卡盗油），提供实时报警及定位(光纤振动传感)全线连续分布式测量，无盲区对微小、缓慢渗漏可靠检测及定位具备自诊断功能，且对检测传感系统破坏实时检测及定位极高的准确率及极低的误报率一根光缆可同时进行温度应变检测及通信耐高温、低温，远距离测试，地面信号集中处理；无源、本质防爆，特别适合应用于易燃易爆环境中抗腐蚀、抗干扰性能好；长期稳定，测量精度不受传输光纤损耗变化影响；系统针对监测需求可在GIS平台下智能报警功能。光纤传感技术特点光纤传感产品系列智慧油田系列：输油、气管道安全防护产品方案其他领域应用智慧海洋系列：海洋环保、海底光缆、入侵监测方案智慧城市系列：管网安全、防护、预警方案智能安防系列：地铁、隧道、油罐区火灾报警解决方案利用光纤振动检测原理，可以实现油气管道沿线振动情况的实时检测报警和定位，实现对打卡盗油、挖掘机挖掘振动等的检测、报警。并进一步通过特征值的获取，进行不同振动源的识别。产生报警的振动灵敏度可根据现场情况进行调试。通过灵敏度的现场调试可有效过滤风、雨、车辆通过等自然振动信号。光纤传感管道振动监测方案智慧城市-管道入侵预警监测方案市政供热管道，管道内热水或蒸汽的温度非常高，当管道发生泄漏时，泄漏点的温度会明显高于周围环境的温度，根据管道沿线温度的变化，就可以判断管道是否发生泄漏并及对泄漏点进行定位。光纤传感供热管道泄漏监测方案智慧城市-供热管道泄漏监测方案原油输送传输过程中，管道内原油需要加温、加压传输，当管道发生泄漏时，泄漏点的温度会明显高于周围环境的温度，根据管道沿线温度的变化，就可以判断管道是否发生泄漏并及对泄漏点进行定位。光纤传感输油管道泄漏监测方案智慧城市-输油管道泄漏监测方案天然气管道传输过程中需要加压后传输，气体泄漏后，使周边的温度降低，根据管道沿线温度的变化，可判断输气管道是否发生泄漏并及对泄漏点进行定位。光纤传感天然气管道泄漏监测方案智慧城市-天然气管道泄漏监测方案13市政燃气、输油、化工等管线等泄漏后，其可燃气体易扩散、易燃爆等危险性，需要在地下空间进行泄漏检测。利用这些气体报警传感器，将市政气体泄漏检测的触角延伸到每个角落。通过采集报警数据，进一步进行集成，最后形成智慧管网安全监控中心气体报警监控的重要数据来源。光纤传感甲烷泄漏监测方案（管道井）智慧城市-天然气管道泄漏监测方案（管道井）次声波法适用于输油、输气管道（输油、天然气或油水混输的管线）的泄漏监测，尤其适合距离比较长、运行状态比较稳定的管道。其原理是利用管道泄漏时产生的次声波信号向上下游两端传播，在两端的检测设备根据次声波信号到达的时间差计算泄漏发生的位置。智慧城市-次声波管道泄漏监测方案次声波法泄漏监测方案智慧城市-地铁隧道火灾监测方案光纤传感地铁火灾报警监测方案地铁、隧道等密闭空间，由于长距离的处在地下空间，人群不易疏散，一旦失火，会造成缺氧，毒气蔓延快，浓度高等严重危害，比地面的火灾后果严重数倍。因此，此类区域火灾的预防就显得尤为重要。光纤传感火灾报警系统，利用光纤对温度敏感的特性，可以敏感的捕捉到地铁、隧道内的温度变化，并准确定位。智慧城市-网络健康诊断系统网络健康诊断系统（NHDS）市政供热，供电，供水，通信等部门的网络通断，关系着人民的日常生产和生活，这些部门的网络以及服务器，数据库，终端设备的稳定运行尤为重要，他们是城市稳定运行的重要保障。NHDS系统，可以7×24小时，实时监测各部门网络及网络中每个终端设备的运行状态，为故障查找和定位提供实时监测服务。•项目背景：2007年7月18日年美国纽约曼哈顿区供热（蒸汽）管线（总长度20km）爆炸，对当地人民生活造成严重的安全隐患，但由于纽约市政府无钱更换全部管道，于是便决定采用管道泄漏监测系统，对管道进行实时的泄漏监测，并能够精确定位。•解决方案：DTS方案，由于技术领先，产品性能稳定，实时性，定位准确性高等优点，顺利胜出，至今仍应用在纽约曼哈顿区的供热管网监测中。美国纽约曼哈顿区供热管网监测项目•项目背景：2013年12月，在青岛高新区建成系统和平台，综合监控管沟内地下供热管线（一期25km）的实时运行状态，并能在泄漏时实时报警，精确定位泄漏点。•解决方案：DTS系统集成了高新区GIS系统提供了对整个高新区管网进行全线、连续、分布式监测、报警、定位于一体的完整解决方案。青岛高新区综合管沟专业管线监控系统项目19一期25公里地下管廊：（1）蒸汽管线集成监控系统（2）给水管线集成监控系统（3）综合管沟智能监控系统（4）监控系统与视频和阀门关断的联动建设。在泄漏发生时，自动开启摄像头、并自动给出关断阀门的预案，并能远程关断阀门。（5）监控中心与监控平台建设青岛高新区综合管沟专业管线监控系统项目在青岛胶州站监控中心设置监控设备及管道防护系统软件平台，通过软件平台可以直观的在地图上显示整条管道沿线的安全情况，包括车辆通过，人工破坏，打卡盗气，大型机械（挖掘机）施工等情况，并进行准确定位。管道防护系统（硬件+软件）：中石化山东天然气某管道监测方案软件平台硬件设备软件平台的入侵模式识别系统：中石化山东天然气某管道监测方案本系统具有泄露监测和业界独有的入侵模式识别系统，能够对不同类型的入侵行为进行区分，识别有害入侵行为，包括车辆（汽车、火车）通过，人工破坏，打卡盗气，大型机械（挖掘机）施工等情况，并进行准确定位。•项目背景:2013年11月，华北油田某油区输油管道，地形分布状况复杂，管道泄漏以及油耗子盗采给油田造成了重大损失，泄漏点的定位及盗采报警一直是困扰着油田。•解决方案:利用分布式光纤温度检测系统解决了对石油泄漏的实时报警以及对泄漏点准确定位；同时利用光纤振动监测系统实现了对盗采的预警及定位。•项目结果:油田方通过对一系列的模拟泄漏及盗采场景的现场检测，对我司产品及方案进行了测试，对测试结果非常满意，认为我们的定位准确，报警及时。中石化华北油田项目案例•项目背景:2014年，为西北油田某采油厂解决其油气混输管道的泄漏监测问题。•解决方案:利用分布式光纤温度检测系统解决了对油气混输管道泄漏的实时报警以及对泄漏点准确定位。•项目结果:油田方面认为我们的定位准确，报警及时。中石化西北油田项目案例•项目背景:2012年，胜利油田某油区组织现场测试，以便解决管道泄漏及油耗子盗采等困扰油田的问题。•解决方案:利用分布式光纤温度检测系统解决了对石油泄漏的实时报警以及对泄漏点准确定位，同时利用光纤振动监测系统实现了对盗采的预警及定位。•项目结果:油田方面认为我们的定位准确，预警及时。胜利油田项目案例2）北斗卫星接收系统通过北斗卫星或其他无线网络接收溢油检测终端设备的信息。3）监控中心海洋污染GIS管理系统监控中心在GIS海图上进行监测点监控、溢油检测信息实时管理、预警、报警；溢油检测资料分析；检测终端定位等。4）扩展应用系统通过网络或Web的扩展应用，满足，海事监管部门、环保部门等各个专业管理部门对溢油监测的需要。1）海水污染检测终端基于UV光源的非接触式海洋油污染探测设备，实现海水油污染的实时监测；同时具备远程拍照、现场声光报警功能。胜利海洋钻井油污染监测案例基于UV探测技术的海水油污染监测系统设备已经在胜利1号，9号钻井平台运行现场溢油报警后，自动拍照、摄像装备现场监控中心应用软件。报警记录，历史数据查询GIS海图定位基于UV探测技术的海水油污染监测系统胜利海洋钻井油污染监测案例谢谢！