分布式光纤油气长输管道泄漏检测及预警技术研究

李军涛

摘要：最近的几年中我国社会经济发展速度越来越快，对于能源的需求量也越来越大，尤其是石油资源。管道是石油运输中的主要运输工具之一，有着自身独特的优势，但是在实际的管道运输过程中还会受到人为因素、自然因素等的影响，发生管道泄漏的现象，造成周边环境的污染和人们财产的损失。本文主演阐述了分布式光纤油气长输管道泄漏检测及预警技术的研究和分析。

关键词：分布式光纤长输管道;泄露检测及预警技术

管道运输有着一定的安全性和经济性，因此在目前应用的十分广泛。想要进一步的保障管道运输的安全、可靠，就要重视管道的泄露检测和预警技术。经过实际的调查研究发现，管道腐蚀是管道发生泄漏的主要原因，目前我们对管道是否出现泄漏现象，主要通过管道压力、流量、温度等参数的变化进行判断，但是以上参数很容易受到运输介质、输送工艺等多方面的影响，而且只有管道出现泄漏才会出现预警，已经为迟已晚。本文主要阐述了目前管道泄漏检测技术中存在的一些问题，对分布式光纤油气长输管道泄漏检测及预警技术进行分析和介绍，该种方法主要利用光纤传感器的振动信号对沿途的管道泄漏情况进行检测，使用该方法能够及时的发现管道泄漏的情况，还能对可能发生泄漏的管道进行预警。

1.提取分析检测及预警信号

油气运输管道一般情况都是埋在地下。油气管道一般的输送距离都比较长，需要经过的地理环境相对比较复杂。分布式光纤油气长输管道泄漏及预警系统中的核心技术就是模式识别，而模式识别模块中提出检测信号中的特征向量并对其进行对比是其重要的环节。提出特征向量经常应用的三种技术为多尺度的混沌特性、小波包分解、经验模态分解。以上三种技术在使用时多少有所区别，但是无论使用哪種方法，检测信号特征向量的本质就是多个特征值构成的向量对问题进行描述，将检测信号由一维数据转换为n维空间向量。系统识别的检测信号质量和特征向量的好坏有着直接的影响。不同检测信号特征进行提取是研究特征提取技术是的主要工作，想要满足实际生产过程中系统识别需求，就要对多种检测信号特征技术及向量研究和分析。目前我们能够已知的对管道泄漏产生威胁的影响因素还是比较有限的，随着科技的不断发展进步，可以根据实际的情况对影响管道泄漏的因素进行补充。未来的发展中多种有效检测信号特征提取技术的前景十分广阔，实际生产中对于系统识别方法的需求也会越来越多。

2.对分布式光纤油气长输管道泄漏检测及预警技术机理的研究分析

光纤传感器的研究到目前为止已经经历了很多年，光纤传感器的种类也多种多样，随着科技的不断进步，新型的光纤传感器也在研制当中。目前光纤传感器在多领域中都得到了广泛的应用，发展潜力巨大。光纤作为光波传输的重要媒介，在传输的过程中有着属于自己的特征和参数，随着外界的影响，其波长、振幅、相位、偏振态等都会产生直接或者间接的变化。因此光纤在对各种待测量物进行检测的时候，可以当作传感器使用，分布式光纤传感器的定位精度高、探测灵敏度强，在管道泄漏检测及预警技术应用中有着良好的发展前景，是目前我国研究的重要课题之一。光纤传感器从传感机理上可以分为两种类型，一种为相位型，一种为振幅型。相位型光纤传感器的工作原理是在待测物理场的作用下，一段相干光在单模光纤中进行传输，就会产生相位的调制，相位型光纤传感器从理论上分析，要比一般的传感器灵敏度高，同时传感的物理量因为光纤上面涂层发生改变随之产生变化。

3.对分布式光纤泄漏检测及预警检测信号的模式进行识别的方法研究

模式识别是分布式光纤油气长输管道泄漏检测及预警系统中最关键也是难度最大的核心技术，在管道周围环境相对比较复杂、运输距离比较长、影响因素比较多的条件下，系统对于模式识别提出了能够对影响管道安全的因素进行快速和准确捕捉的严格要求，能够对管道泄露的位置进行及时准确的定位，有效的避免管道泄漏带来的巨大经济损失，阻止即将被破坏或者可能出现破坏的管道出现泄漏的事件发生。工学界和学术界领域中的技术在模式进行识别的时候应用的比较多，将其使用的技术抽象出来的话，大概可以分为以下几点内容：信号的收集、信号特征的提取、标准特征库的建立、分类决策等。标准特征库的建立主要是信号的样本通过分类器的一个学习的过程。在标准特征库建立完成后，分类决策主要是利用分类器对输入信号进行判断和分类的过程。在识别信号模式的时候，主要使用的两种方法就是径向神经网络和支持向量机，在实际的生产应用中，以上两种方法的有效性、可行性都得到了充分的验证，促进了我国分布式光纤油气长输管道泄漏检测及预警系统的可持续发展。

4.分布式光纤油气长输管道泄漏检测原理

一般情况下需要在管道和管道的沿线铺设分布式光纤管道泄漏检测及预警系统光缆，光缆中一共包含三条三模光纤，其中的两条光纤是检测光纤，收集管道及管道沿线产生的震动信号，另一条光纤将收集到的信号进行传输。光波通过光源持续的进行发射，传感器的另一端也发射出两束光波，两束光波的光强相同，党相同光强的两束光波汇聚在一起时，就会形成具有干涉的信号。如果管道存在泄漏，测试光缆就会在工作中受到泄漏产生震动的影响，因为外力的作用，存在于光缆中的光纤形成应力应变，造成传感器发射出了两束光波相位上发生改变。实际的工作中，我们通过对检测干涉光波信号产生的变化，能够准确的测试出分布式光纤传感器在运输油气管道的实际应用过程中震动信号产生的细微变化。

5.结束语

想要保障管道油气运输的安全性，就要应用分布式光纤油气长输管道泄漏检测及预警技术，实时检测油气运输管道，对可能出现泄漏的管道或者发生故障的区域进行预警，进一步提高油气管道运输的安全性，促进我国油田的可持续发展。

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