管道光纤安全监测解决方案

利用通信光纤感知管道沿线的振动、应变、温度，从而实现管道沿线威胁事件的监测和定位是福州华光天锐光电科技有限公司基于光纤传感原理，提出了管道伴行光缆振动、应变、温度的联合监测方法。利用振动数据进行长度对齐、第三方活动监测，应变数据进行侧向位移监测，温度数据进行泄漏监测等运行异常分析，多维监测数据经过空间长度对准、时间对齐后进行联合分析、交互验证，能够进一步降低误报率，最终实现管道复杂环境的线路状态感知，可为管道安全运行提供决策支持。

据统计，近年来管道的运行风险主要以第三方损坏、自然地质灾害、制造安装缺陷、腐蚀等线路风险为主。智能管道建设的核心是通过感知提升管道防控风险的能力，保证管道安全高效平稳运行。为了传输管道生产数据，管道沿线同沟敷设通信光缆形成专用网络。利用管道伴行通信光缆中的冗余纤芯进行振动、应变、温度的分布式感知，从而实现管道沿线第三方损坏、地质灾害、泄漏的监测和定位。

华光天锐基于振动的光纤预警系统已经在多个客户管道监控案例上得到实现工业应用，有效解决了管道沿线第三方施工的安全防护问题，并遵循行业标准 SY/T 6827《油气管道安全预警系统技术规范》。基于光纤测温的管道沿线温度测量经过严格的现场测试，能够实现管道沿线温度趋势的测量。

管道光纤测温的原理

在管道正常输送时，管道输送温度一般不会突变，只有较长时间的停输以及与环境进行热交换才会发生管输介质温度的较大变化。在事故状态下，管输产品泄漏会造成温度变化，例如天然气管道发生泄漏，由于焦耳汤姆逊效应，管道周围温度快速降低，光缆可感知到这一变化并准确定位。第三方施工开挖会影响管道周围温度场，造成局部温度突变，光缆可以实现对第三方开挖的检测和定位。通过监测管道沿线温度可以实现管道输送异常的在线监测，一旦光缆测得某处温度突变，则可以判断该处发生异常事件。

光纤管道监测系统的测量范围

基于不同的光纤散射原理，管道伴行光缆可以感知管道沿线振动、应变、温度的多种参量信息。光缆的振动感知通过主动的地表振动激励可以实现光纤长度和地面位置的对应，结合电子地图能够实现管道沿线第三方活动事件的空间定位。光缆的应变感知通过建立数学模型，普通松套管光缆也可以感知土体移动和侧向推力。光缆温度感知通过测量温度变化，可以实现管道沿线温度突变点的感知。将振动、应变、温度 3 种正交参量进行时空对齐之后进行联合分析，可以进行交互验证，进一步降低单独参量感知的误报率，提高复杂环境下管道线路状态监测的事件判断的准确率。可以采集同一事件在不同空间的数据，采用大数据、人工智能等技术进一步提高事件识别准确率。最终可以通过伴行光缆实现第三方活动、地质灾害、泄漏、管输异常等多种管道运行风险的在线监测和识别，为管道安全运行提供决策支持。