分布式光纖傳感技術(shù)在管道在線預(yù)警系統(tǒng)監(jiān)測(cè)的應(yīng)用

1、6月 基于分布式光纖傳感器技術(shù)管線運(yùn)行安全預(yù)警系統(tǒng) 衣文索 分布式光纖傳感技術(shù)在管道在線預(yù)警系統(tǒng)監(jiān)測(cè)的應(yīng)用第1頁(yè)光纖能夠測(cè)什么？光纖測(cè)量參數(shù)包含： 溫度 Temperature 應(yīng)變 Strain 壓強(qiáng) Pressure 振動(dòng) Vibration 加速度 Acceleration 流量 Flow 電流 Current 分布式光纖傳感技術(shù)在管道在線預(yù)警系統(tǒng)監(jiān)測(cè)的應(yīng)用第2頁(yè)分布式光纖傳感器優(yōu)點(diǎn)連續(xù)分布式測(cè)量，無(wú)測(cè)量盲區(qū)光纖即為傳感，“傳”、“感”合一抗電磁干擾，適合在高電壓等強(qiáng)電磁場(chǎng)所下監(jiān)測(cè)本征防爆，適合在易燃、易爆等危險(xiǎn)環(huán)境下工作靈敏度高，動(dòng)態(tài)測(cè)量范圍寬安裝簡(jiǎn)單光纖壽命長(zhǎng)，后期維護(hù)工作量小尺寸小

2、、重量輕適合遠(yuǎn)程傳輸與監(jiān)控分布式光纖傳感技術(shù)在管道在線預(yù)警系統(tǒng)監(jiān)測(cè)的應(yīng)用第3頁(yè)光纖背向散射效應(yīng)激光散射Laser, l0DTS：基于自發(fā)拉曼Raman散射效應(yīng)BOTDA：基于受激布里淵Brillouin散射效應(yīng)DAS：基于瑞利Rayleigh散射效應(yīng)分布式光纖傳感技術(shù)在管道在線預(yù)警系統(tǒng)監(jiān)測(cè)的應(yīng)用第4頁(yè)“光纜就是傳感器 ”標(biāo)準(zhǔn)通信光纖1m 光脈沖背向散射光提供了每1m測(cè)量完全沿著光纖測(cè)量: 10km 光纖 = 10,000 傳感器T9,999T9,998T9,997T9,996T9,995分布式光纖測(cè)量原理分布式光纖傳感技術(shù)在管道在線預(yù)警系統(tǒng)監(jiān)測(cè)的應(yīng)用第5頁(yè)定位原理1/100,000,000 s

3、econds = 1m2/100,000,000 seconds = 2m3/100,000,000 seconds = 3m1m2m3mOTDR 光時(shí)域反射技術(shù)，又稱光纖雷達(dá) 分布式光纖傳感技術(shù)在管道在線預(yù)警系統(tǒng)監(jiān)測(cè)的應(yīng)用第6頁(yè)DTS測(cè)量原理波長(zhǎng)光強(qiáng)TStokesAnti-stokesRayleigh驅(qū)動(dòng)電路信號(hào)采集處理及顯示APDLD傳感光纖WF分布式光纖傳感技術(shù)在管道在線預(yù)警系統(tǒng)監(jiān)測(cè)的應(yīng)用第7頁(yè)探測(cè)激光器單模光纖入射光探測(cè)器受激布里淵散射信號(hào)布里淵散射光由泵浦光和聲子相互作用而受激產(chǎn)生泵浦激光器瑞利拉曼頻率拉曼布里淵頻率11GHz入射光頻率散射光功率BOTDA系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分布式光纖傳感技術(shù)在

4、管道在線預(yù)警系統(tǒng)監(jiān)測(cè)的應(yīng)用第8頁(yè)BOTDA散射譜straine2fibere1e1n2The Brillouin frequencyShift (n2-n1)無(wú)應(yīng)變應(yīng)變?cè)龃髇1FrequencyDistance當(dāng)光纖受到拉壓或溫度作用時(shí)，該點(diǎn)布里淵散射譜會(huì)發(fā)生漂移。從頻譜上看，布里淵頻移改變量與應(yīng)變及溫度成正比。分布式光纖傳感技術(shù)在管道在線預(yù)警系統(tǒng)監(jiān)測(cè)的應(yīng)用第9頁(yè)馬赫澤德系統(tǒng)工作原理分布式光纖傳感技術(shù)在管道在線預(yù)警系統(tǒng)監(jiān)測(cè)的應(yīng)用第10頁(yè)布里淵-馬赫澤德系統(tǒng)工作原理分布式光纖傳感技術(shù)在管道在線預(yù)警系統(tǒng)監(jiān)測(cè)的應(yīng)用第11頁(yè)P(yáng)CCP管道振動(dòng)監(jiān)測(cè)原理分布式聲音傳感器是基于相干瑞利散射分布式光纖傳感器。它

5、利用光纖對(duì)聲音（振動(dòng)）敏感特征，當(dāng)外界振動(dòng)作用于傳感光纖上時(shí)，因?yàn)閺椆庑?yīng)，光纖折射率、長(zhǎng)度將產(chǎn)生微小改變，從而造成光纖內(nèi)傳輸信號(hào)相位改變，使得光強(qiáng)發(fā)生改變。經(jīng)過(guò)檢測(cè)振動(dòng)前后瑞利散射光信號(hào)強(qiáng)度改變（差分信號(hào)），即可實(shí)現(xiàn)振動(dòng)事件探測(cè)，并具備多振動(dòng)事件同時(shí)準(zhǔn)確定位。分布式光纖傳感技術(shù)在管道在線預(yù)警系統(tǒng)監(jiān)測(cè)的應(yīng)用第12頁(yè)P(yáng)CCP管道分布式光纖監(jiān)測(cè)技術(shù)國(guó)內(nèi)外應(yīng)用于管線工程監(jiān)測(cè)技術(shù)和方法正在從傳統(tǒng)點(diǎn)式儀器監(jiān)測(cè)向分布式、自動(dòng)化、高精度和遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)方向發(fā)展。分布式光纖傳感技術(shù)是一個(gè)新型實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)技術(shù)，將探測(cè)光纜沿管道并行敷設(shè)，可實(shí)現(xiàn)管道及沿線振動(dòng)、泄漏、斷絲點(diǎn)等異常情況實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。含有測(cè)量距離遠(yuǎn)、連續(xù)分布式測(cè)

6、量、可準(zhǔn)確定位、安裝簡(jiǎn)單、安全可靠、擴(kuò)展性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。對(duì)埋地管道不會(huì)產(chǎn)生任何破壞或影響其正常生產(chǎn),對(duì)已經(jīng)穩(wěn)定和新發(fā)生泄漏都能夠進(jìn)行識(shí)別，尤其適合管道在線監(jiān)測(cè)應(yīng)用。分布式光纖傳感技術(shù)在管道在線預(yù)警系統(tǒng)監(jiān)測(cè)的應(yīng)用第13頁(yè)應(yīng)用工程案例珠海供水工程濟(jì)南供水工程北京新機(jī)場(chǎng)供水管道監(jiān)測(cè)工程滄州引大復(fù)線管網(wǎng)監(jiān)測(cè)工程淮河輸水管道監(jiān)測(cè)工程分布式光纖傳感技術(shù)在管道在線預(yù)警系統(tǒng)監(jiān)測(cè)的應(yīng)用第14頁(yè)已取得專利（46項(xiàng)）用于拉曼散射原理分布式光纖溫度傳感器中繼放大模塊背向散射式激光多普勒輸水管道流速檢測(cè)傳感器基于拉曼散射水質(zhì)顆粒物PPM在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)用于布里淵散射原理分布式光纖溫度傳感器中繼放大模塊水錘振動(dòng)波線性加速度傳感器

7、陣列相頻特征分析管道 泄露定位系統(tǒng)基于馬赫曾德干涉原理光纖環(huán)泄露監(jiān)測(cè)傳感器基于光纖正交敏感結(jié)構(gòu)管道二維振動(dòng)監(jiān)測(cè)傳感器光纖防爆液位傳感器混沌聲紋分析技術(shù)輸水鋼管道泄露監(jiān)測(cè)傳感器分布式光纖傳感技術(shù)在管道在線預(yù)警系統(tǒng)監(jiān)測(cè)的應(yīng)用第15頁(yè)主要功效及技術(shù)指標(biāo)該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)采取分布式光纖傳感器技術(shù)將光纖敷設(shè)在地下管道旁邊，或者與地下管網(wǎng)集成在一起，利用分布式光時(shí)域散射技術(shù)，探測(cè)泄漏點(diǎn)振動(dòng)和聲紋信息，判斷泄漏點(diǎn)和管道爆裂位置；該系統(tǒng)能夠采集管道附近運(yùn)行參數(shù)，對(duì)管網(wǎng)運(yùn)行過(guò)程溫度和振動(dòng)自動(dòng)測(cè)量功效，且可經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)總線和無(wú)線射頻方式將數(shù)據(jù)傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)；后臺(tái)服務(wù)器實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和分析，云數(shù)據(jù)中心服務(wù)器對(duì)大數(shù)據(jù)分析和預(yù)警，全國(guó)各地工程數(shù)據(jù)存放時(shí)間大于5年，提供專用數(shù)據(jù)采集板卡和上位機(jī)分析軟件、硬件平臺(tái)；提供計(jì)算機(jī)、運(yùn)行分析軟件、數(shù)據(jù)通信或存放轉(zhuǎn)移模塊一臺(tái)（套），軟件系統(tǒng)依據(jù)用戶需求分析數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)含有存放數(shù)據(jù)和轉(zhuǎn)移分析功效，能夠?qū)崟r(shí)采集運(yùn)行數(shù)據(jù)并進(jìn)行存放，存放方式采取SD卡或大容量存放硬盤。分布式光纖傳感技術(shù)在管道在線預(yù)警系統(tǒng)監(jiān)測(cè)的應(yīng)用第16頁(yè)主要功效及技術(shù)指標(biāo)響應(yīng)時(shí)間： 5秒單套設(shè)備探測(cè)距離： 25公里掃描周期： 2秒光纖類型： 單模最大探測(cè)響應(yīng)： 20點(diǎn)虛警率： 5%數(shù)據(jù)接口： 當(dāng)?shù)鼗蜻h(yuǎn)程互聯(lián)寬帶數(shù)據(jù)分析： 當(dāng)?shù)鼗?wù)器預(yù)警方式： 依據(jù)用戶需求提