李軍濤

摘要：最近的幾年中我國社會經(jīng)濟發(fā)展速度越來越快，對于能源的需求量也越來越大，尤其是石油資源。管道是石油運輸中的主要運輸工具之一，有著自身獨特的優(yōu)勢，但是在實際的管道運輸過程中還會受到人為因素、自然因素等的影響，發(fā)生管道泄漏的現(xiàn)象，造成周邊環(huán)境的污染和人們財產(chǎn)的損失。本文主演闡述了分布式光纖油氣長輸管道泄漏檢測及預(yù)警技術(shù)的研究和分析。

關(guān)鍵詞：分布式光纖長輸管道;泄露檢測及預(yù)警技術(shù)

管道運輸有著一定的安全性和經(jīng)濟性，因此在目前應(yīng)用的十分廣泛。想要進一步的保障管道運輸?shù)陌踩⒖煽?，就要重視管道的泄露檢測和預(yù)警技術(shù)。經(jīng)過實際的調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，管道腐蝕是管道發(fā)生泄漏的主要原因，目前我們對管道是否出現(xiàn)泄漏現(xiàn)象，主要通過管道壓力、流量、溫度等參數(shù)的變化進行判斷，但是以上參數(shù)很容易受到運輸介質(zhì)、輸送工藝等多方面的影響，而且只有管道出現(xiàn)泄漏才會出現(xiàn)預(yù)警，已經(jīng)為遲已晚。本文主要闡述了目前管道泄漏檢測技術(shù)中存在的一些問題，對分布式光纖油氣長輸管道泄漏檢測及預(yù)警技術(shù)進行分析和介紹，該種方法主要利用光纖傳感器的振動信號對沿途的管道泄漏情況進行檢測，使用該方法能夠及時的發(fā)現(xiàn)管道泄漏的情況，還能對可能發(fā)生泄漏的管道進行預(yù)警。

1.提取分析檢測及預(yù)警信號

油氣運輸管道一般情況都是埋在地下。油氣管道一般的輸送距離都比較長，需要經(jīng)過的地理環(huán)境相對比較復(fù)雜。分布式光纖油氣長輸管道泄漏及預(yù)警系統(tǒng)中的核心技術(shù)就是模式識別，而模式識別模塊中提出檢測信號中的特征向量并對其進行對比是其重要的環(huán)節(jié)。提出特征向量經(jīng)常應(yīng)用的三種技術(shù)為多尺度的混沌特性、小波包分解、經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解。以上三種技術(shù)在使用時多少有所區(qū)別，但是無論使用哪種方法，檢測信號特征向量的本質(zhì)就是多個特征值構(gòu)成的向量對問題進行描述，將檢測信號由一維數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為n維空間向量。系統(tǒng)識別的檢測信號質(zhì)量和特征向量的好壞有著直接的影響。不同檢測信號特征進行提取是研究特征提取技術(shù)是的主要工作，想要滿足實際生產(chǎn)過程中系統(tǒng)識別需求，就要對多種檢測信號特征技術(shù)及向量研究和分析。目前我們能夠已知的對管道泄漏產(chǎn)生威脅的影響因素還是比較有限的，隨著科技的不斷發(fā)展進步，可以根據(jù)實際的情況對影響管道泄漏的因素進行補充。未來的發(fā)展中多種有效檢測信號特征提取技術(shù)的前景十分廣闊，實際生產(chǎn)中對于系統(tǒng)識別方法的需求也會越來越多。

2.對分布式光纖油氣長輸管道泄漏檢測及預(yù)警技術(shù)機理的研究分析

光纖傳感器的研究到目前為止已經(jīng)經(jīng)歷了很多年，光纖傳感器的種類也多種多樣，隨著科技的不斷進步，新型的光纖傳感器也在研制當(dāng)中。目前光纖傳感器在多領(lǐng)域中都得到了廣泛的應(yīng)用，發(fā)展?jié)摿薮?。光纖作為光波傳輸?shù)闹匾浇?，在傳輸?shù)倪^程中有著屬于自己的特征和參數(shù)，隨著外界的影響，其波長、振幅、相位、偏振態(tài)等都會產(chǎn)生直接或者間接的變化。因此光纖在對各種待測量物進行檢測的時候，可以當(dāng)作傳感器使用，分布式光纖傳感器的定位精度高、探測靈敏度強，在管道泄漏檢測及預(yù)警技術(shù)應(yīng)用中有著良好的發(fā)展前景，是目前我國研究的重要課題之一。光纖傳感器從傳感機理上可以分為兩種類型，一種為相位型，一種為振幅型。相位型光纖傳感器的工作原理是在待測物理場的作用下，一段相干光在單模光纖中進行傳輸，就會產(chǎn)生相位的調(diào)制，相位型光纖傳感器從理論上分析，要比一般的傳感器靈敏度高，同時傳感的物理量因為光纖上面涂層發(fā)生改變隨之產(chǎn)生變化。

3.對分布式光纖泄漏檢測及預(yù)警檢測信號的模式進行識別的方法研究

模式識別是分布式光纖油氣長輸管道泄漏檢測及預(yù)警系統(tǒng)中最關(guān)鍵也是難度最大的核心技術(shù)，在管道周圍環(huán)境相對比較復(fù)雜、運輸距離比較長、影響因素比較多的條件下，系統(tǒng)對于模式識別提出了能夠?qū)τ绊懝艿腊踩囊蛩剡M行快速和準(zhǔn)確捕捉的嚴(yán)格要求，能夠?qū)艿佬孤兜奈恢眠M行及時準(zhǔn)確的定位，有效的避免管道泄漏帶來的巨大經(jīng)濟損失，阻止即將被破壞或者可能出現(xiàn)破壞的管道出現(xiàn)泄漏的事件發(fā)生。工學(xué)界和學(xué)術(shù)界領(lǐng)域中的技術(shù)在模式進行識別的時候應(yīng)用的比較多，將其使用的技術(shù)抽象出來的話，大概可以分為以下幾點內(nèi)容：信號的收集、信號特征的提取、標(biāo)準(zhǔn)特征庫的建立、分類決策等。標(biāo)準(zhǔn)特征庫的建立主要是信號的樣本通過分類器的一個學(xué)習(xí)的過程。在標(biāo)準(zhǔn)特征庫建立完成后，分類決策主要是利用分類器對輸入信號進行判斷和分類的過程。在識別信號模式的時候，主要使用的兩種方法就是徑向神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和支持向量機，在實際的生產(chǎn)應(yīng)用中，以上兩種方法的有效性、可行性都得到了充分的驗證，促進了我國分布式光纖油氣長輸管道泄漏檢測及預(yù)警系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展。

4.分布式光纖油氣長輸管道泄漏檢測原理

一般情況下需要在管道和管道的沿線鋪設(shè)分布式光纖管道泄漏檢測及預(yù)警系統(tǒng)光纜，光纜中一共包含三條三模光纖，其中的兩條光纖是檢測光纖，收集管道及管道沿線產(chǎn)生的震動信號，另一條光纖將收集到的信號進行傳輸。光波通過光源持續(xù)的進行發(fā)射，傳感器的另一端也發(fā)射出兩束光波，兩束光波的光強相同，黨相同光強的兩束光波匯聚在一起時，就會形成具有干涉的信號。如果管道存在泄漏，測試光纜就會在工作中受到泄漏產(chǎn)生震動的影響，因為外力的作用，存在于光纜中的光纖形成應(yīng)力應(yīng)變，造成傳感器發(fā)射出了兩束光波相位上發(fā)生改變。實際的工作中，我們通過對檢測干涉光波信號產(chǎn)生的變化，能夠準(zhǔn)確的測試出分布式光纖傳感器在運輸油氣管道的實際應(yīng)用過程中震動信號產(chǎn)生的細微變化。

5.結(jié)束語

想要保障管道油氣運輸?shù)陌踩裕鸵獞?yīng)用分布式光纖油氣長輸管道泄漏檢測及預(yù)警技術(shù)，實時檢測油氣運輸管道，對可能出現(xiàn)泄漏的管道或者發(fā)生故障的區(qū)域進行預(yù)警，進一步提高油氣管道運輸?shù)陌踩?，促進我國油田的可持續(xù)發(fā)展。

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